振动的基本概念档案PPT课件

Roll
x
θ
z
O
y
k1
c1 m3
x2 ( I ) m1 k t 3
ct3
x1(I )
kt1
ct1
Pitch
k2
c2
m4
m2 kt4
ct 4
kt2
ct 2
圖1-1.3 汽車乘坐舒適性振動模型
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振動問題的研究包括： (1)己知激勵，設計系統，使其響應滿足某種特定的要求
，稱為振動設計。 (2)己知系統與響應，研究激勵是什麼，稱為振動環境
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1-3 簡諧振動 k
簡諧振動是週期振動中最簡單
xA
m
的一種。它可用掛在一個很輕
彈簧上的質量塊m的運動來說
T
明，如圖1-3.1所示。
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1-2.4 依描述系統的微分方程
(1)線性振動(Linear vibration) 振動可用常係數線性微分方程來描述。例如單自由度 系統彈簧-質量系統的振動方程為，這是常係數線性微 分方程，故為線性振動。 (2)非線性振動(Nonlinear vibration) 振動須用非線性微分方程來描述，即微分方程中含有 非線性項。 例如對含有非線性軟彈簧的彈簧-質量系統的振動方程 可寫成，因方程含非線性項，故為非線性振動。
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1-2.3 依系統的自由度
(1)單自由度系統(Single degree-of-freedom system) 系統的振動只需用一個獨立座標來描述。例如圖1-1.2所 示的彈簧-質量-阻尼器系統，只需要一個座標x便可描述
質量塊m的運動。
(2)多自由度系統(Multidegree-of-freedom system)
(3)連續系統(Continuous system) 彈性體(如板、樑等)的振動需用無限多個獨立座標來 描述。彈性體的質量、彈性和阻尼是連續分佈的，故 稱連續系統。此類系統亦稱無限自由度系統，以區別 於上述單自由度和多自由度系統。例如圖1-2.2所示 之音叉的振動，就是屬於連續系統的振動。
圖1-2.2 音叉的振動
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• 圖1-1.2為常見之彈簧-質量-阻尼器系統的振動 示 意圖，圖中的外力為激勵；質量、彈簧、阻尼器為 振動系統；位移為響應。 •圖1-1.3所示為汽車在不平路面行駛，研究乘坐舒適 性的振動模型，汽車是一個振動系統，路面的不平 度是激勵，而汽車的上下跳動便是響應。
k
c
m
x F0 sin t
圖1-1.2 彈簧-質量-阻尼器振動系統
1-3 簡諧振動 1-4 單自由度系統的自由振動
1-4.1 單自由度彈簧-彈簧質量
1-5 阻尼系統的自由振動 1-5.1 阻尼 1-5.2 振動微分方程 1-5.3 低阻尼系統
1-5.4 臨界阻尼系統 1-5.5 過阻尼系統 1-6 簡諧力引起的強迫運動 1-6.1 黏性阻尼系統 1-6.2 頻率響應 1-7 車速、轉速與頻率 1-8 隔振 1-9 減振
系統的振動需用兩個以上的獨立座標
來描述。構成此類系統的元件有質量 k1
c1
、彈簧與阻尼器，因此亦稱為離散系
m1
統(Discrete system)。例如圖1-2.1所
x1
k2
c2
示為彈簧-質量系統，需用座標和描述
其運動，故其自由度為2。
m2 x2
F0 sin t
圖1-2.1雙自由度彈簧-質量系統 13
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振動問題所涉及的內容
• 所研究的振動問題之對象稱 為系統。
• 系統所受的激振力、初始位
移、初始速度等稱為輸入
(Input)或激勵(Excitation) 。 輸入
輸出
• 系統在輸入下所產生的輸出 (激勵) 系統 (響應)
(Output)稱為系統的響應
(Response)。
圖1-1.1 振動的方塊圖表示
汽車噪音及振動
南台科技大學 機械工程系 張超群Baidu Nhomakorabea師
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章節目錄
第一章 – 振動的基本概念 第二章 – 聲音的基本概念 第三章 – 汽車噪音 第四章 – 故障診斷程序及方法 第五章 – 問題之歸類及故障排除
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第一章：振動的基本概念
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第一章目錄
1-1 引言 1-2 振動的分類
1-2.1 依對系統的輸入類型 1-2.2 依系統的輸出(振動規律) 1-2.3 依系統的自由度 1-2.4 依描述系統的微分方程
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第一章 振動的基本概念
本章先說明振動的基本概念，接著介紹振動的 一些基本名詞，最後則列舉汽車振動常用的一 些術語，讓讀者了解振動的基本知識為故障診 斷奠定學理基礎。
1-1 引言
振動(Vibration)是指物體以其平衡位置為中心所作 的往復運動。
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振動系統的三個主要元件
質量、彈簧和阻尼器是振動系統的三個主要元件 •質量是具有慣性的力學模型； •彈簧通常不計其質量，它是具有彈性的模型，能夠儲 存能量； •阻尼器既不具有慣性，也不具有彈性，它對運動產生阻 力，是耗能元件。
(2)週期振動(Periodic vibration) 輸出為時間的週期函數，即經過相等的時間間隔後，振 動又重複。鐘擺的擺動可視為週期振動的一個例子。
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(3)暫態振動(Transient vibration) 輸出為時間的非週期函數，且存在的時間很短。例如以 手敲擊桌面所產生振動，桌面的振動不久後便停止，這 種振動就是暫態振動。 (4)隨機振動(Random vibration) 輸出不是時間的確定性函數，因而不可預測，只能用機 率統計的方法來研究。例如路面的不平度不能用確定性 函數描述，它引起的振動就是隨機振動。
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(3)自激振動(Self-excited vibration) 系統在輸入與輸出之間有反饋特性，並有能量補充而產 生的振動。汽車的低速擺振(Shimmy)便是自激振動的一 個例子。
1-2.2 依系統的輸出(振動規律)
(1)簡諧振動(Simple harmonic motion) 輸出為時間的正弦或餘弦函數的振動就是簡諧振動，
預測。 (3)己知激勵及系統，求響應，稱為振動分析。
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1-2 振動的分類
振動可用圖1-1.1所示之方塊圖加以的分類，簡述如下：
1-2.1 依對系統的輸入類型
(1)自由振動(Free vibration) 系統受初始條件(初始位移及初始速度)作用所產生的振動 ;或原有外激振力取消後的振動。 (2)強迫振動(Forced vibration) 系統在外激勵作用下所產生的振動。例如輪胎的不平衡， 旋轉時所產生的離心力，對汽車造成的振動，是強迫振動 。