机械设备振动特性分析
机械振动特性的计算及分析
机械振动特性的计算及分析机械振动的特性是机械系统的重要特征之一，是机械运动和力学能量传递的基础。
机械振动在机械设计、制造、运行、维护等各个环节中都占有重要的地位。
因此，了解机械振动特性的计算及分析方法，对机械工程师来说是非常重要的。
1.机械振动的基本概念机械振动指的是机械系统因受到外力或自身激励而发生的周期性运动。
在机械振动中，物体受力后会发生位移，形成振动。
机械振动可分为自由振动和受迫振动两类。
自由振动是指在没有外力作用下，机械系统由初始位移或初始速度产生的振动。
受迫振动是指机械系统在外施加周期性激励力或非周期性激励力的作用下而产生的振动。
机械振动的基本元素包括质点、弹性元件、阻尼元件和控制元件。
在机械系统中，质点就是指机械系统中的任何一个物体，在振动中可分为主振动质点和附属振动质点两种。
弹性元件包括弹簧、膜片、橡胶等所组成的弹性结构。
阻尼元件主要是为了阻止振动的继续，常见的阻尼元件有液体阻尼器、减振器等。
控制元件是指控制机械系统振动的元件，主要包括参数控制器、振动控制器等。
2.机械振动特性计算方法机械振动特性的计算方法很多，常用的有解析法和数值法。
解析法即数学分析法，通过物理方程和工程力学的基本知识来计算振动特性。
数值法即数值模拟法，通过计算机仿真分析来计算振动特性。
2.1 解析法解析法是通过求解物体的振动方程来求解机械振动特性的计算方法。
其基本思想是将振动问题转换为数学问题，通过解方程的方法计算出物体的振动状态和特性参数。
解析法比较适用于一些简单的振动问题，例如单自由度系统和简单支承系统的振动。
在计算中，需要对物体的受力、弹性和阻尼等进行分析，并求出振动状态的解析解。
解析法的优点在于可以得到物体的精确振动特性，缺点是只适用于简单的振动问题，并且求解过程比较繁琐。
2.2 数值法数值法是通过计算机仿真来求解机械振动特性的计算方法。
数值法包括有限元法、有限差分法和模态分析法等。
在数值法中，需要建立机械系统的数学模型，并借助计算机来模拟机械系统的振动状态和特性参数。
机械振动的基本概念与特性分析
机械振动的基本概念与特性分析引言机械振动是指物体在受到外力作用或自身固有特性的驱使下，发生周期性或非周期性的运动。
它在现代工程领域中具有广泛的应用，涉及到机械系统的设计、优化和故障诊断等方面。
本文将从机械振动的基本概念入手，探讨其特性分析方法和应用。
一、机械振动的基本概念1.1 振动的定义振动是指物体在固定点附近往复运动的现象。
它可以分为自由振动和强迫振动两种类型。
自由振动是物体在无外力作用下，受到初始位移或速度的影响而产生的振动；而强迫振动是物体受到外力作用而产生的振动。
1.2 振动的描述振动可以通过位移、速度和加速度等物理量进行描述。
位移是指物体从平衡位置偏离的距离，速度是指单位时间内物体运动的位移量，加速度是指单位时间内速度发生变化的量。
这些物理量的变化规律可以用函数关系式表示，如位移随时间的变化可以用正弦函数描述。
二、机械振动的特性分析方法2.1 频率和周期振动的频率是指单位时间内振动完成的周期数，用赫兹（Hz）表示；周期是指振动完成一次所需的时间。
频率和周期是振动的基本特性，可以通过实验或计算得到。
2.2 振幅和幅值振幅是指振动过程中物体位移的最大值，是衡量振动强度的重要指标。
幅值是指振动过程中物理量的最大值，如速度、加速度等。
振幅和幅值的大小可以反映振动的强弱程度。
2.3 阻尼和共振阻尼是指振动系统受到的阻碍力，会使振动逐渐减弱并停止。
共振是指振动系统在一定频率下受到外力的共同作用，使振动幅度增大。
阻尼和共振是振动系统中常见的现象，对于系统的稳定性和性能有重要影响。
2.4 谐振和非谐振谐振是指振动系统在受到与其固有频率相同的外力作用下，振幅达到最大值的现象。
非谐振是指振动系统在受到与其固有频率不同的外力作用下，振幅不断变化的现象。
谐振和非谐振是振动系统的两种典型情况，对于系统的稳定性和响应特性具有重要意义。
三、机械振动的应用3.1 振动传感器振动传感器是一种能够将物体振动转化为电信号的装置，广泛应用于机械故障诊断、结构健康监测等领域。
大型机械设备的振动特性与减振设计
大型机械设备的振动特性与减振设计随着工业化进程的不断推进，大型机械设备在各个领域得到了广泛应用。
然而，这些设备在运行过程中常常会产生较大的振动，给设备的正常运行和使用带来一定的困扰。
因此，研究大型机械设备的振动特性以及减振设计显得尤为重要。
首先，我们来了解一下大型机械设备的振动特性。
大型机械设备的振动主要分为两种类型：自由振动和强迫振动。
自由振动是指机械设备在无外界力的作用下，由于初始位移或初始速度的存在而引起的振动。
而强迫振动则是指机械设备在外界力的作用下产生的振动。
这些振动会导致机械设备产生噪音、疲劳和损坏等问题，严重影响设备的正常运行。
接下来，我们来探讨一下大型机械设备的减振设计。
减振设计是为了降低机械设备振动的幅度和频率，从而减少振动对设备的影响。
减振设计可以从以下几个方面入手：首先，优化机械设备的结构设计。
合理的结构设计可以降低机械设备的固有频率，从而减少振动的幅度。
在设计过程中，可以采用轻质材料、合理布置支撑结构等方式来降低设备的振动。
其次，采用减振措施。
在大型机械设备中，可以采用各种减振措施来降低振动。
例如，可以在设备的关键部位安装减振器，通过减振器的弹性特性来吸收振动能量。
此外，还可以采用隔振支座、隔振垫等减振材料来减少振动的传递。
再次，进行振动监测与分析。
振动监测与分析可以帮助我们了解机械设备的振动情况，从而为减振设计提供依据。
通过振动传感器等设备采集振动信号，并进行信号处理和分析，可以确定机械设备的振动频率、振动模态等参数，为减振设计提供准确的数据支持。
最后，进行振动控制与调整。
在大型机械设备中，可以采用主动振动控制和被动振动控制两种方式来进行振动控制与调整。
主动振动控制是通过控制系统对机械设备进行主动干预，实时调整设备的振动状态。
被动振动控制则是通过减振器等被动装置来减少振动的传递和幅度。
综上所述，大型机械设备的振动特性与减振设计是一个复杂而重要的问题。
通过优化结构设计、采用减振措施、进行振动监测与分析以及振动控制与调整，可以有效降低机械设备的振动幅度和频率，提高设备的运行效率和使用寿命。
机械系统的振动特性与稳定性分析
机械系统的振动特性与稳定性分析随着科技的进步和机械结构的不断发展，机械系统的振动特性与稳定性分析变得越来越重要。
机械振动是指机械系统在工作过程中发生的振动现象，而振动特性与稳定性分析则是对机械振动的性质和行为进行研究和探讨。
本文将探讨机械系统振动的基本概念、振动产生的原因以及如何进行振动特性与稳定性分析。
一、机械系统振动的基本概念机械系统振动是指机械结构在受到外力作用或内部故障等因素影响时，产生的一种周期性的运动现象。
振动现象在各行各业都普遍存在，如汽车的引擎震动、飞机的空气动力学振动等。
机械系统振动的强度和稳定性对机械结构的性能和寿命都有着重要的影响。
二、振动产生的原因机械系统振动的产生是由于机械结构存在的各种因素的相互作用所导致的。
常见的振动产生原因包括以下几点：1.外力激励：机械结构在工作过程中受到的外界力量，如流体压力、电磁力等，会引起机械振动。
例如，风力作用在桥梁上会导致桥梁的振动。
2.失衡：机械系统中的零件失去平衡，会导致机械结构的振动。
例如，旋转机械中旋转轴的轴偏心会引起振动。
3.共振：当机械结构的固有频率与外力的频率相等或接近时，会引起共振效应，进而产生振动。
这种振动往往是最为强烈和危险的，也是最需要进行稳定性分析的。
三、振动特性分析振动特性分析是对机械系统振动性质和行为进行研究和评估的过程。
通过振动特性分析，可以了解机械结构的固有频率、振动模态、振动幅值等信息，从而对机械系统的设计和改进提供参考。
1.固有频率：机械结构的固有频率是指机械系统在没有外界激励作用下自然振动的频率。
通过计算和实验测定，可以确定机械结构的固有频率。
2.振动模态：振动模态是指机械系统在固有频率下的振动形态和特征。
不同的振动模态对应着不同的振动形态，了解振动模态可以帮助我们理解和分析机械系统的振动特性。
3.振动幅值：振动幅值是指机械结构振动时的最大位移、速度或加速度。
通过测量和分析振动幅值，可以评估机械系统的振动强度和对周围环境的影响。
机械振动研究机械振动的原因特性和控制方法
机械振动研究机械振动的原因特性和控制方法机械振动研究：机械振动的原因、特性和控制方法机械振动是指机械装置在工作过程中产生的波动现象，它会影响机械设备的正常运行和寿命。
本文将探讨机械振动的原因、特性以及一些常用的控制方法。
一、机械振动的原因1. 不平衡：机械设备中存在的不平衡质量会导致振动。
比如旋转部件的质量分布不均匀，转子中心轴偏离几何中心等。
2. 轴承问题：轴承的损坏、磨损或不良安装都可能引起机械振动。
轴承的故障会导致旋转部件的不规则运动，进而引起振动。
3. 动力装置问题：能源输入装置（如电机）的问题可能导致机械振动。
比如电机在转子动平衡或接线不良的情况下会引发振动。
4. 摩擦与间隙：摩擦力和间隙会导致机械部件的不稳定运动，产生振动。
此外，润滑不良也可能触发机械振动。
5. 外界激励：机械设备所处的工作环境也可能成为外界激励的源头。
例如，设备周围的振动源、流体力学问题或地震等都可引发机械振动。
二、机械振动的特性1. 振动的频率：振动的频率是指单位时间内振动的次数。
机械振动的频率通常以赫兹（Hz）为单位进行测量。
2. 振动的幅值：振动的幅值是指振动过程中的最大偏移距离或最大速度。
它可以用来描述振动的强度。
3. 振动的相位：振动的相位是指振动过程中的位置关系。
它可以描述不同振动源的相对运动状态。
4. 振动的频谱：机械振动的频谱是指将振动信号在频域上的表示方法。
通过分析振动频谱可以得到振动源的特性和故障信息。
三、机械振动的控制方法1. 动平衡技术：对于不平衡产生的振动问题，可以通过动平衡技术来解决。
动平衡是利用平衡机或振动仪等设备，在设备运行时进行动态平衡调整，使设备达到平衡状态。
2. 轴承维护与保养：定期对轴承进行维护和保养，包括润滑、紧固、检修等，可以减少机械振动的发生。
3. 振动隔离技术：通过使用减振器、隔振垫等装置来减小振动的传导和辐射，降低机械设备对周围环境的振动影响。
4. 减少摩擦与间隙：优化机械组件的设计和加工工艺，减小摩擦力和间隙，从根本上减少振动产生。
机械设备典型故障的振动特性
机械设备典型故障的振动特性1. 引言机械设备在正常运行过程中，可能会出现各种故障，其中振动故障是一种常见的故障类型。
振动特性是用来描述机械设备振动状态的重要参数，通过对振动特性的分析，可以确定故障的类型和严重程度，并采取相应的维修措施。
本文将介绍机械设备典型故障的振动特性，包括离心机械设备的不平衡振动、齿轮传动的故障振动、轴承的故障振动以及主轴的故障振动。
2. 离心机械设备的不平衡振动离心机械设备的不平衡振动是一种常见的故障类型。
当离心机械设备的转子存在不平衡时，会导致设备产生振动。
不平衡振动的特点是振动频率较低，振动幅值较大。
不平衡振动的振动特性可以通过振动传感器进行监测和分析。
常见的振动特性参数包括振动幅值、振动频率和相位。
3. 齿轮传动的故障振动齿轮传动是机械设备中常用的传动方式之一，但是在使用过程中会出现齿轮的故障，导致振动增大。
齿轮传动的故障振动可以分为齿轮啮合故障和轴承故障两种情况。
•齿轮啮合故障振动：齿轮啮合故障会导致传动系统产生周期性振动，其频率与齿轮的啮合频率有关。
常见的齿轮啮合故障包括齿轮齿面磨损、齿轮齿面脱落等。
•轴承故障振动：轴承是机械设备中常见的零部件之一，当轴承出现故障时，会导致传动系统产生高频振动。
轴承故障的振动特点包括高频率、小幅度的振动，振动信号中常含有谐波成分。
轴承是机械设备中常见的关键零部件之一，其故障会导致设备振动增大。
轴承的故障振动可以分为内圈故障、外圈故障和滚动体故障三种情况。
•内圈故障振动：内圈故障会导致轴承产生低频振动，其振动频率一般较低，并且振动幅值较大。
•外圈故障振动：外圈故障会导致轴承产生高频振动，其振动频率一般较高，并且振动幅值较小。
•滚动体故障振动：滚动体故障会导致轴承产生特定频率的振动，其频率与滚动体的旋转频率有关。
主轴是机械设备中常见的关键部件之一，其故障会导致设备振动增大。
主轴的故障振动特点与轴承的故障振动类似，包括低频振动、高频振动以及特定频率的振动。
机械设备的结构振动与动力学性能分析
机械设备的结构振动与动力学性能分析一、引言机械设备在我们的日常生活中扮演着重要的角色，其结构振动与动力学性能的分析对于设备的设计和运行具有重要的意义。
本文将从机械设备结构振动与动力学性能的基本概念入手，探讨其原理和应用。
二、机械设备结构振动的基本概念1. 结构振动的定义与分类结构振动是机械设备在运行过程中由于受到外力或者内部激励导致的结构变形的现象。
根据振动的性质和机械设备的特点，可以将结构振动分为自由振动、强迫振动和共振现象。
2. 结构振动的影响因素结构振动的影响因素包括外力激励、质量分布、刚度和阻尼等。
外力激励是导致结构振动的主要原因，包括机械设备运行时的载荷和工作环境的振动。
质量分布、刚度和阻尼则会影响结构的振动形态和频率响应。
三、机械设备结构振动分析方法1. 理论方法理论方法是通过建立数学模型来描述机械设备的结构振动。
常用的理论方法包括模态分析、频域分析和时域分析等。
模态分析可以通过求解结构的固有频率和振型来了解结构的振动特性。
频域分析则可以通过傅里叶变换将时域信号转化为频域信号，从而得到结构的频率响应。
时域分析则是通过对结构的振动响应进行时域分析，包括求解力学方程和积分求解等。
2. 实验方法实验方法是通过实际测量机械设备的振动信号来分析其结构振动特性。
常用的实验方法包括模态试验、频域特征分析和时域特征分析等。
模态试验通过激励结构并测量其振动响应，可以得到结构的固有频率和振型。
频域特征分析通过将振动信号进行频谱分析，可以得到结构的频率响应特性。
时域特征分析则是通过分析振动信号的波形和幅值等特征来了解结构的动力学性能。
四、机械设备动力学性能分析1. 动力学性能的定义与指标机械设备的动力学性能是指设备在运行中所表现出的性能，包括稳定性、可靠性、敏感性和精度等。
稳定性是指设备在运行过程中的平衡和抗干扰能力。
可靠性是指设备长时间运行的能力和寿命。
敏感性是指设备对外界激励的响应能力。
精度则是指设备的测量和控制精度。
机械振动特性分析
机械振动特性分析一、引言机械振动是指机械系统在工作中产生的运动状态或振幅的变化。
它在工程领域中具有重要意义，因为它可用于分析机械系统的可靠性、稳定性和性能。
本文将探讨机械振动的特性分析方法及其在工程设计和故障诊断中的应用。
二、机械振动的来源机械振动可以来自多个来源，如机械元件的不平衡、偏心、结构刚度不均匀、摩擦和间隙等。
这些因素会导致机械系统在运转时出现振动，进而影响系统的性能和寿命。
了解机械振动的来源，有助于我们找到合适的分析方法和解决方案。
三、机械振动的特性分析方法1. 频谱分析频谱分析是一种常用的机械振动分析方法，它通过将信号转换为频域表示来分析振动信号中的频率成分。
常见的频谱分析方法包括傅里叶变换和小波变换。
频谱分析不仅可以帮助我们了解振动信号的频率分布，还可以识别出系统中存在的主要振动频率，从而指导我们进行系统的设计或故障诊断。
2. 振动响应分析振动响应分析是指对机械系统施加一定的激励，观察系统在不同激励条件下的振动响应。
常见的振动激励方式包括冲击激励、正弦激励和随机激励。
振动响应分析可以帮助我们了解系统的固有振动特性以及系统在不同激励条件下的稳定性和容限。
3. 阻尼分析阻尼是指机械系统振动的能量损耗，它对系统的振动性能和稳定性有着重要影响。
阻尼分析可以帮助我们了解系统的阻尼水平以及阻尼对系统振动特性的影响。
常见的阻尼分析方法包括模态分析和阻尼对比法。
四、机械振动特性分析的应用1. 工程设计机械振动特性分析在工程设计中有着广泛的应用。
通过分析机械系统的振动特性，我们可以优化系统的设计，提高系统的稳定性和性能。
例如，在发动机设计中，可以通过振动特性分析来减少发动机的振动幅值，提高其运行的平稳性和寿命。
2. 故障诊断机械振动特性分析在故障诊断领域中也具有重要意义。
通过对工作机械的振动信号进行分析，我们可以判断系统是否存在异常振动，并定位故障的来源。
这有助于我们及时进行维修和保养，避免进一步损坏和事故的发生。
机械振动模态的特性分析与控制
机械振动模态的特性分析与控制引言机械振动是工程领域经常遇到的问题之一。
无论是大型机械设备还是微小的机械结构，都可能存在振动问题。
因此，对于机械振动的特性进行分析和控制显得尤为重要。
本文将就机械振动模态的特性进行探讨，并介绍一些常见的控制方法。
一、机械振动模态的定义机械振动模态是指机械系统在特定频率下的振动形态。
通俗来说，就是机械系统在不同频率下的振动模式。
机械振动模态的定义对于分析机械系统的振动特性至关重要。
通过对机械振动模态的分析，可以了解系统的主要振动频率、振动方式等信息，为问题的解决提供指导。
二、机械振动模态的表示方法机械振动模态的表示方法有多种，其中最常用的是模态参数法。
模态参数法通过计算机模拟等手段，得到机械系统在不同频率下的振动模态。
具体来说，就是通过对机械系统的动力学方程进行求解，找到系统的特征频率和相应的振动模态。
这种方法具有较高的精度和可靠性，是目前工程实践中应用最广泛的方法。
三、机械振动模态的特性分析机械振动模态的特性包括频率、振幅、相位等。
其中频率是最为重要的特性之一。
通过对机械振动模态频率的分析，可以了解机械系统的固有频率和共振频率。
固有频率是机械系统在自由振动状态下的频率，与机械系统的结构和质量参数有关。
共振频率是机械系统受到外界激励时振动幅值急剧增大的频率，与机械系统的刚度和阻尼参数有关。
振幅是机械振动模态的另一个重要特性。
振幅表示了机械系统在不同频率下振动的幅值大小。
通过对机械振动模态振幅的分析，可以了解机械系统在不同频率下的振动强度。
振幅的大小直接影响到机械系统的稳定性和工作效率。
相位是机械振动模态的另一个重要特性。
相位指的是机械系统在不同频率下振动的时间延迟。
通过对机械振动模态相位的分析，可以了解机械系统在不同频率下的振动相位差。
相位的大小和变化情况直接影响到机械系统的振动同步性和稳定性。
四、机械振动模态的控制方法针对机械振动模态的特性，可以采取一系列控制方法来实现振动的抑制和控制。
机械设备振动特性分析
机械设备振动特性分析佟德纯 教授一 振动波形变换设备的振动监测与诊断，振动波形的分析，提取表征状态信息的特征量是最常用的有效方法之一，振动波形的分析主要有两种：一是时域分析，即将振动作为时间τ(秒)的函数x(τ)来观测。
二是频域分析，即按傅立叶变换方法将x(τ)变换成频率f (赫芝)的函数X(f)。
这个变换关系和过程可用空间简图来表示，见图5.1。
图5.1 振动波形分析 1. 振动的时域波形特征量(1) 均值x ：描述振动过程的静态成分，又称为直流分量，即⎰=Tdt t x T x 0)(1(5.1)式中T —平均时间(样本长度)，以秒或毫秒计。
(2) 绝对值平均x ，即dt t x Tx T ⎰=0)(1 (5.2) (3) 均方值2x ：表示振动的平均能量或平均功率的指标，即 ⎰=Tdt t x T x 022)(1(5.3)(4) 均方根值(有效值)rms X ：描述振动的有效正振幅，即⎰=T rms dt t x T X 02)(1 (5.4) (5) 方差2x σ ：描述振动偏离均值散布情况，其标准差σx 表示振动的动态分量 ，即 []⎰-=T x dt x t x T 022)(1σ (5.5) 为了进一步理解上述振动特征量的物理意义，特用模拟电路表示特征量的运算过程，具体如图5.2所示。
图5.2 振动特征量的运算电路 3. 复杂周期振动的分解复杂的周期振动)()(nT t x t x T +=都可用傅立叶级数的形式展开，即分解成若干个谐波(简谐)振动之各，即∑∑∞=∞=++=++=1010)cos()sin cos (2n n n n n n T t n A A t n b t n a a x θωωω (5.6) 式中 ω为角频率，T f ππω220==0A 为直流分量，200a A = n A 为n 阶谐波的振幅，)2,1(,⋅⋅⋅⋅⋅=+=n b a A n n nn θ为n 阶谐波的相角，)2,1(),(⋅⋅⋅=-n a b arctg nn n θ 由(5.6)式可知，复杂的周期振动)(t x τ是由直流分量0A 和各次谐波振动)3,2,1(,⋅⋅⋅=n A n 所组成。
大型机械设备的振动分析研究
大型机械设备的振动分析研究现代工业制造离不开机械设备的应用，而大型机械设备常常被应用于重工业和基础设施建设，其在生产中产生的振动问题是影响设备稳定性和工艺精度的主要因素之一。
振动会导致机械设备强度削弱、噪声和能源浪费增大，严重时还会威胁到安全。
因此，学习和分析大型机械设备的振动问题，对于提高设备的稳定性和性能具有重要意义。
一、振动分析的概念和方法振动分析是振动学中的重要技术方法，它通过对振动源及其传递路径的分析，以及对被测物体的振动响应进行分析，来得出物体在振动过程中的各种状况信息。
通俗地说，振动分析就是通过测量和研究发生在被测体上的振动，来预测其运动状态和工作性能。
振动分析的基本方法包括频域分析和时域分析两种。
其中，频域分析是通过将信号从时域转换到频域，得到频率分量信息的方法。
而时域分析则是直接观察和测量被测物体在时间上的振动变化。
振动分析的应用越来越广泛，特别是在制造业和机械系统的故障分析中被广泛应用。
科学家和工程师们通过振动分析所获得的信号，可以识别出许多机械故障，如轴承的损坏、齿轮的磨损和弯曲等。
二、大型机械设备的振动特征大型机械设备作为重工业和基础设施建设中的重要设备，常常需要在高强度高能耗的环境下工作。
因此，对于其振动特征的深入研究，不仅能发现机械故障的根源，还可以为其稳定工作和延长使用寿命提供重要参考。
根据机械设备振动的物理特性，其振动特征主要包括振动的类型、振动的幅值和频率。
1、振动的类型在大型机械设备振动中，常见的振动类型主要有自由振动、强迫振动和自激振动。
自由振动是指物体在没有外施加作用力的情况下自然运动的振动形态。
强迫振动是指外作用力按照一定的频率对物体施加振动作用，使物体发生与外界振动同频的振动。
自激振动是指在物体自身存在某种非线性机制时，物体在某个阶段内产生的自身振荡现象。
2、振动的幅值振动的幅值是指振动过程中物体运动轨迹从最大值到最小值的距离。
它反映了物体在运动过程中的振幅大小和振动能量强度。
机械结构的振动特性分析与优化设计
机械结构的振动特性分析与优化设计引言：在现代机械工程设计中，振动特性的分析与优化设计是非常重要的一项工作。
准确地了解机械结构的振动特性，可以帮助我们更好地改善结构的强度、稳定性和寿命，并提升机械系统的性能与可靠性。
本文将探讨机械结构的振动特性分析方法和优化设计策略。
一、振动特性分析方法1. 模态分析：模态分析是一种常见的振动特性分析方法，它通过对机械结构进行数值仿真，确定结构在不同模态下的固有频率、振型和振幅等参数。
通过模态分析可以了解机械结构的共振情况，并对共振频率附近的部分进行优化调整，从而避免共振引起的振动问题。
2. 频谱分析：频谱分析是通过分析机械结构在工作过程中的频率分布情况，确定结构的主要振动频率和能量级别。
频谱分析可以通过测量机械系统的响应信号（如加速度、速度、位移等），使用快速傅里叶变换（FFT）将信号从时域转换到频域，得到频谱图和功率谱密度谱等信息。
通过分析频谱特性，可以确定机械结构中存在的主要振动源，进而优化设计。
3. 有限元方法：有限元方法是一种常用的振动特性分析方法，它采用数值模拟的方法将机械结构离散化为有限个小单元，然后利用数值计算方法求解结构的运动方程，进而得到结构的振动响应。
有限元方法可以较好地模拟真实结构的振动特性，对于复杂的结构系统尤为适用。
通过有限元分析，可以获得结构的模态振型、振荡频率和振幅等信息，为优化设计提供依据。
二、振动特性优化设计策略1. 刚度优化：在机械结构设计中，刚度对振动特性具有重要影响。
通过合适的材料选择、结构几何参数的调整或添加补强件等方式，可以改变结构的刚度分布，并在一定的范围内优化结构的振动特性。
例如，在某些应用场景下，为了抑制共振，可以通过增加结构的刚度来提高固有频率。
2. 减振设计：对于机械结构的振动特性优化设计，减振是一个重要的策略。
通过在结构中引入减振措施，可以有效抑制振动幅值和加速度。
减振设计可采用结构和材料优化、振动吸收装置、减振材料或阻尼器等手段。
机械系统的振动特性分析
机械系统的振动特性分析在日常生活中，机械系统的振动特性是一个非常重要的问题。
无论是汽车发动机的振动，还是楼房的结构振动，都直接影响着机械系统的运行和安全性。
因此，深入了解机械系统的振动特性对于提高其性能和稳定性至关重要。
首先，我们先来了解一下机械系统的振动是如何产生的。
简单来说，任何物体都有一定的弹性，当外力作用于物体时，物体会发生形变。
而当外力突然消失时，物体会恢复到原来的形态，这种复原的过程会使物体产生振动。
这种振动可以是单纯的正弦振动，也可以是复杂的周期或非周期振动。
机械系统的振动特性分析主要是研究振动的幅值、频率、相位等参数。
机械系统的振动特性分析涉及到许多重要的概念。
首先是自由振动和强迫振动。
自由振动是指系统在没有外力作用下自行振动的情况，而强迫振动则是指系统在受到外力作用下振动的情况。
自由振动一般是由系统本身的固有特性所决定，而强迫振动则是受到外力的大小和频率影响。
这两种振动都可以通过分析系统的振动特性来进行研究和控制。
其次，机械系统的振动还与系统的固有频率密切相关。
固有频率是指机械系统在没有外力干扰的情况下，自由振动的频率。
当外力的频率接近系统的固有频率时，系统会发生共振现象。
共振会导致系统的振幅急剧增大，甚至超过系统原有的强度和稳定性。
因此，在设计和使用机械系统时，需要特别注意避免共振现象的发生，这可以通过调整系统的固有频率或调整外力的频率来实现。
此外，机械系统的振动还与系统的材料和结构参数有关。
不同的材料和结构参数会影响到系统的刚度和阻尼，从而影响到系统的振动特性。
例如，对于悬吊在弹簧上的质点系统，弹簧的刚度和质点的质量会影响到系统的振动频率和振幅。
因此，在设计机械系统时，需要根据实际情况选择合适的材料和结构参数，以满足系统对振动特性的要求。
在实际应用中，机械系统的振动特性分析可以通过实验和数值模拟两种方式来进行。
实验方法一般采用传感器来测量系统的振动参数，通过对实验数据的处理和分析，可以得到系统的振动特性。
机械系统的振动特性分析
机械系统的振动特性分析随着人们对机械系统的要求不断提升，对机械系统的振动特性分析需求也越来越大。
机械系统的振动特性通常是指机械系统在运行时产生的振动，是机械系统动力学研究的重要方向之一。
合理地分析机械系统的振动特性，可以帮助我们更好地设计机械系统、改善其性能，从而提高机械系统的效率和可靠性。
首先，我们需要知道机械系统的振动是如何产生的。
机械系统振动的产生既可以是机械系统内部零部件的特性所引起的，也可以是由于外部环境的影响所引起的。
例如：机械系统内部的零部件因使用过久或出现故障，状态发生改变，使得机械系统振动产生，就是由于机械系统内部零部件的特性所引起的振动；而地震或风力等自然环境因素，对机械系统的振动也会产生影响，就是由于外部环境的影响所引起的振动。
其次，我们需要了解机械系统振动的种类。
机械系统振动的种类分为自由振动和强制振动两种。
自由振动是指机械系统在无外界干扰作用下的振动，通常情况下由机械系统内部的能量引起；强制振动是机械系统在外界干扰作用下的振动，它是由外界强制作用于机械系统上产生的振动。
最后，我们需要了解机械系统振动特性的分析方法。
对于机械系统振动特性的分析方法，主要有两种类型：计算机模拟和实验测试。
其中，计算机模拟方法是一种以数字计算机为工具、对机械系统振动行为进行数学建模和分析的方法。
实验测试方法则是通过对实际机械系统进行测量和分析，以获取机械系统的振动特性参数。
在计算机模拟方法中，我们通常采用有限元方法来模拟机械系统的振动行为。
它的基本思想是将机械系统分割成有限个小部件，然后构建相关的微分方程和边界条件，再用数值方法求解。
有限元模拟方法可以模拟机械系统内部的复杂结构和零部件间的相互作用，从而分析机械系统的振动特性和动力学性能。
在实验测试方法中，我们通常采用振动测试和频域分析等手段来获取机械系统的振动特性参数。
振动测试是对机械系统进行实际测试并得到振动数据，向外界反馈机械系统的真实振动情况；频域分析则是采用傅里叶变换等工具，将机械系统的时域振动信号转化为频域信号，并从频率谱中寻找机械系统振动的主要特性参数。
机械振动特性分析及仿真实验发展思路总结
机械振动特性分析及仿真实验发展思路总结机械振动是工程领域一个重要的研究方向，对于各种机械系统的设计、优化及故障诊断都具有重要的意义。
本文将总结机械振动特性分析及仿真实验的发展思路，并探讨未来的研究方向。
首先，机械振动特性分析是机械系统振动研究的基础。
通过分析机械系统的振动特性，可以揭示系统的固有频率、振型及振动传递路径等信息，为系统的设计提供依据。
常用的分析方法包括有限元法、模态分析法和频域分析法等。
有限元法广泛应用于结构振动分析，通过建立数学模型求解结构的振动特性。
模态分析法则通过识别结构的振型和固有频率来研究系统的振动特性。
频域分析法则是将时域信号转换到频域，用频谱特性来分析振动信号的能量分布。
这些分析方法相互补充，可以全面、深入地研究机械系统的振动特性。
其次，仿真实验是机械振动研究的重要手段。
通过模拟实验，可以模拟复杂机械系统的振动特性，并对系统进行优化设计。
目前，常用的仿真软件包括ANSYS、ADAMS和MATLAB等。
ANSYS可以进行结构的有限元分析，通过该软件可以模拟机械系统受力情况和振动特性等。
ADAMS则是一款专门用于机械动力学仿真的软件，可建立系统的多体模型，并模拟整体动力学行为。
MATLAB是一种编程环境和开发工具，可以进行数据分析和模型仿真。
仿真实验提供了一个经济、高效、安全的研究手段，可以在不同的工作条件下模拟机械系统的振动行为，为系统的设计和优化提供参考。
未来，在机械振动特性分析及仿真实验的研究中，有几个方向值得关注。
首先，多项式近似方法是研究机械振动特性的一个重要方向。
通过应用多项式进行信号的近似，可以提高振动分析的精度和效率。
其次，非线性振动的研究也是一个新兴的领域。
非线性振动具有复杂的动力学行为，对于机械系统的可靠性和安全性具有重要影响。
研究非线性振动的机理和控制方法，可以优化系统的设计，避免共振和失稳现象的发生。
此外，振动信号处理技术也是未来的研究重点。
振动信号中包含丰富的信息，通过信号处理技术，可以提取有用的振动特征并进行故障诊断。
机械系统振动特性分析与控制策略研究
机械系统振动特性分析与控制策略研究一、引言机械系统的振动特性是研究机械工程中重要的课题之一。
振动是指物体在其平衡位置附近做往复运动，并围绕平衡位置作小幅度往返振动的现象。
机械系统的振动特性对于确保机械设备的正常运行，提高其工作效率和寿命至关重要。
因此，对机械系统的振动进行分析与控制策略研究是具有重要意义的。
二、振动特性分析振动特性分析是研究机械系统振动行为的基础工作。
在振动特性分析中，一般采用模态分析的方法。
模态分析是指通过计算机数值模拟等手段，确定机械系统在不同自然频率下的振动模态，并得出相应的模态参数。
通过模态分析，可以了解机械系统的共振频率和模态振型，为后续的控制策略研究提供基础。
三、控制策略研究1. 主动控制策略主动控制策略是指采用外部激励力或控制器，通过控制机械系统的输入或输出，来减小或消除系统的振动。
常见的主动控制策略有反馈控制、前馈控制和最优控制等。
其中，反馈控制是应用最广泛的一种主动控制策略。
通过将系统的输出信号与期望信号进行比较，并根据误差信号进行调整，可以实现精确的振动控制。
2. 被动控制策略被动控制策略是指通过改变机械系统的结构或添加附加装置来改变系统的固有频率或振动模态，从而抑制或消除系统的振动。
常见的被动控制策略有材料阻尼、振动吸收器和减振器等。
例如，在桥梁设计中，可以在桥梁结构中设置振动吸收器，通过吸收桥梁的振动能量，减小桥梁的振动幅度。
3. 智能控制策略智能控制策略是指应用智能算法和技术，通过对机械系统振动特性进行在线监测和分析，实时调整控制参数，从而实现振动的自适应控制。
智能控制策略结合了人工智能、模糊控制和神经网络等技术，可以有效地解决机械系统振动控制中的非线性和不确定性问题。
四、案例分析以汽车减振器为例，对机械系统振动特性分析与控制策略研究进行实际应用。
通过分析汽车减振器的振动特性，可以确定其共振频率和振动模态，并根据实际需求设计合适的控制策略。
例如，在汽车减振器中添加减振器和吸振垫等被动控制装置，可以有效地减小汽车行驶过程中的振动幅度，提高行驶的稳定性和舒适性。
机械结构的振动特性分析与控制
机械结构的振动特性分析与控制进入21世纪以来，机械结构的振动特性分析与控制成为了一个非常重要的课题。
无论是在工业生产中的机器设备，还是在日常生活中的各种机械装置，振动都是不可避免的存在。
机械结构的振动特性既可以给我们带来方便，也可能给我们带来危害。
因此，对于机械结构的振动特性进行分析与控制是非常有必要的。
首先，我们来分析机械结构的振动特性。
机械结构的振动特性主要包括自由振动和强迫振动。
自由振动是指机械结构在没有外力作用下自身发生的振动，其频率和振幅由机械结构本身的特性决定。
而强迫振动则是机械结构在受到外界激励力的作用下发生的振动。
在实际应用中，我们经常关注的是机械结构的强迫振动特性。
机械结构的强迫振动特性受到很多因素的影响，其中包括结构的刚度、质量、阻尼以及外界激励力等。
结构的刚度决定了机械结构的频率响应特性，质量决定了振幅的大小，而阻尼则会影响振动过程的衰减。
除此之外，外界的激励力也是影响机械结构振动特性的一个重要因素。
例如，机械设备在工作时会受到来自电机、液压系统等的激励力，而风、水、地震等外界环境也可能对机械结构产生振动影响。
在控制机械结构的振动特性时，我们通常采取的方法是通过调节结构的参数来减小振幅或改变振动频率，从而实现对振动的控制。
其中，减小振幅的方法包括增加结构的阻尼或增加结构的刚度，而改变振动频率的方法则通过调节结构的质量来实现。
此外，我们还可以采用主动控制的方法，即通过外界激励力对结构进行反馈控制，从而实现对振动的控制。
在工程实践中，我们经常使用有限元分析方法对机械结构的振动特性进行分析。
有限元分析是一种基于数值计算的方法，通过将机械结构划分为多个小区域，并建立相应的数学模型来描述结构的力学行为。
通过对这些小区域进行有限元计算，我们可以获得机械结构的振动频率、振型以及频率响应等信息。
在实际应用中，我们可以根据有限元分析的结果来优化机械结构的设计，以减小振动响应或改变振动频率。
除了有限元分析，实验测试也是分析机械结构振动特性的重要手段之一。
机械结构的振动特性与分析方法研究
机械结构的振动特性与分析方法研究振动是机械结构中普遍存在的现象，其振动特性的研究对于设计和优化机械结构具有重要意义。
本文将探讨机械结构的振动特性以及常用的分析方法。
一、振动特性振动是物体在做周期性摆动时产生的，包括自由振动和强迫振动两种形式。
自由振动是物体在没有外力作用下的振动，例如钟摆的摆动。
强迫振动是物体在外力作用下的振动，例如受到激励力的摆动。
机械结构的振动特性与其固有频率密切相关。
固有频率是机械结构自由振动的频率，与结构的刚度和质量密度有关。
刚度越大，固有频率越高；质量密度越大，固有频率越低。
振动的幅值与激励力的频率接近结构的固有频率时最大，称为共振。
二、振动分析方法1. 模态分析模态分析是研究机械结构振动特性的常用方法。
它通过求解结构的固有值和固有向量来描述机械结构的振动模态。
固有值代表结构的固有频率，固有向量代表结构在不同振动模态下的振动形式。
通过分析模态可以了解结构的振动模式，进而设计和优化结构。
2. 动力学分析动力学分析是通过建立机械结构的动力学方程，求解结构的响应来研究振动特性。
它考虑结构的质量、刚度和阻尼等因素对振动的影响。
动力学分析可以用于分析强迫振动和非线性振动等复杂情况。
3. 有限元法有限元法是一种将连续结构离散化为有限个单元，在每个单元上建立方程，并通过整体的协调得到结构的响应。
对于复杂的机械结构，有限元法可以有效地计算结构的振动特性。
同时，有限元法还可以考虑不同单元的材料和几何非线性，提高分析的准确性。
4. 振动试验振动试验是通过给机械结构施加激励并测量响应来研究振动特性。
通过振动试验可以验证分析结果的准确性，并获取实际结构的振动模态和共振频率等信息。
振动试验还可以用于结构的失效检测和故障诊断。
三、应用领域机械结构的振动特性研究在工程设计和制造中具有广泛的应用。
例如，在航空航天领域，对飞行器结构的振动特性进行分析可以确保飞行的稳定性和安全性；在汽车工业中，对汽车的底盘进行振动特性分析可以提高行驶的舒适性和稳定性。
机械工程中钢结构的振动特性分析与改进
机械工程中钢结构的振动特性分析与改进引言钢结构作为一种重要的机械设备和工业建筑材料，在现代工程领域中广泛应用。
由于机械设备和结构本身的特点，钢结构在使用过程中会产生振动。
振动的产生不仅会给设备运行造成影响，还会对结构的稳定性和安全性带来潜在风险。
因此，针对机械工程中钢结构的振动特性进行分析与改进显得尤为重要。
一、钢结构振动的原因和特点钢结构振动的原因主要有以下几个方面：1. 载荷作用：机械设备在运行时会受到外界载荷的作用，这些载荷会引起钢结构的振动。
例如，工业机械设备的工作时往往会产生不平衡载荷，造成结构震动。
2. 自激振动：在某些工况下，机械设备与结构之间的耦合作用会引起自激振动。
自激振动是指振动能量的一种自我放大过程，会导致钢结构的频率响应异常。
3. 外界激励：环境因素如地震、风力等也是引起钢结构振动的重要原因。
这些外界激励会加大钢结构的振动幅度和频率。
钢结构振动的特点主要有以下几个方面：1. 高频振动：由于钢结构的刚度高，振动频率相对较高。
高频振动对结构的疲劳寿命和使用寿命产生较大影响。
2. 刚度效应：钢结构具有较高的刚度，振动能量反射小。
这种刚度效应会使结构的振动持续时间较长，造成结构的稳定性问题。
3. 多模态振动：钢结构由多个部件组成，具有不同的刚度和质量特性。
因此，在振动过程中会出现多个共振频率和共振模态。
二、钢结构振动分析方法为了准确分析钢结构的振动特性，工程师可以采用各种方法进行振动分析。
1. 数值模拟方法：利用有限元分析软件，可以对钢结构进行动力学分析。
通过建立结构的有限元模型和施加加载条件，可以计算出钢结构在不同工况下的振动响应。
2. 模态分析方法：模态分析是计算机模拟方法中应用最广泛的一种。
通过求解结构的特征值和特征向量，可以得到结构的振动模态和共振频率。
3. 动力响应测试方法：通过在实际机械设备上安装传感器，利用加速度计等测量设备采集振动数据，再通过信号处理和分析方法，可以得到钢结构振动的特征参数。
机械结构的振动特性分析与改进
机械结构的振动特性分析与改进引言机械结构的振动特性是机械设计与制造中一个重要的研究课题。
振动问题不仅会导致机械设备的寿命缩短，而且还可能对工作环境产生噪音和震动，影响工作效率和操作安全。
因此，对于机械结构的振动特性进行分析和改进是至关重要的。
一、振动的产生机理振动的产生机理非常复杂，涉及到许多因素。
首先，机械结构的固有频率是产生振动的关键。
如果机械结构的固有频率与外力激励频率相似，就会引发共振，导致振动强度增加。
其次，不平衡质量也是振动的主要原因之一。
在转动机械中，由于物体的不平衡质量，会产生离心力，进而引起机械结构的振动。
此外，摩擦和蠕变等因素也会导致机械结构的振动。
二、振动的分析方法为了分析机械结构的振动特性，工程师们常常使用有限元分析（Finite Element Analysis，简称FEA）的方法。
有限元分析是一种数值模拟方法，将复杂的结构通过离散化处理，以元素为单位进行计算，得到结构的振动模态和动态响应。
通过有限元分析，工程师们可以了解机械结构的固有频率、振动模态以及受力状态，为改进提供依据。
三、振动特性的改进措施针对机械结构存在的振动问题，工程师们可以采取一系列的改进措施。
首先，合理设计机械结构的刚度是关键。
通过增加结构的刚度，可以提高机械结构对振动的抵抗能力。
同时，合理设计结构的几何形状，避免过于薄弱的区域，减小共振的可能性。
其次，对于不平衡质量引起的振动问题，我们可以采取平衡措施。
一方面可以通过动平衡技术，在机械运行之前，对机械结构进行平衡调整，消除不平衡质量。
另一方面，可以在设计中预先考虑到不平衡问题，并采用对称布置的方式，减小不平衡力矩的影响。
此外，还可以通过减振器来改善机械结构的振动特性。
减振器是一种常见的振动控制装置，通过吸收或分散振动能量，减小机械结构的振幅。
常见的减振器包括弹簧减振器和液体减振器等。
选择合适的减振器，并合理布置在机械结构中，可以有效降低振动幅度。
四、案例分析：汽车悬挂系统的振动控制以汽车悬挂系统的振动控制为例，介绍振动特性的分析和改进。
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机械设备振动特性分析佟德纯 教授一 振动波形变换设备的振动监测与诊断，振动波形的分析，提取表征状态信息的特征量是最常用的有效方法之一，振动波形的分析主要有两种：一是时域分析，即将振动作为时间τ(秒)的函数x(τ)来观测。
二是频域分析，即按傅立叶变换方法将x(τ)变换成频率f (赫芝)的函数X(f)。
这个变换关系和过程可用空间简图来表示，见图5.1。
图5.1 振动波形分析 1. 振动的时域波形特征量(1) 均值x ：描述振动过程的静态成分，又称为直流分量，即⎰=Tdt t x T x 0)(1(5.1)式中T —平均时间(样本长度)，以秒或毫秒计。
(2) 绝对值平均x ，即dt t x Tx T ⎰=0)(1 (5.2) (3) 均方值2x ：表示振动的平均能量或平均功率的指标，即 ⎰=Tdt t x T x 022)(1(5.3)(4) 均方根值(有效值)rms X ：描述振动的有效正振幅，即⎰=T rms dt t x T X 02)(1 (5.4) (5) 方差2x σ ：描述振动偏离均值散布情况，其标准差σx 表示振动的动态分量 ，即 []⎰-=T x dt x t x T 022)(1σ (5.5) 为了进一步理解上述振动特征量的物理意义，特用模拟电路表示特征量的运算过程，具体如图5.2所示。
图5.2 振动特征量的运算电路 3. 复杂周期振动的分解复杂的周期振动)()(nT t x t x T +=都可用傅立叶级数的形式展开，即分解成若干个谐波(简谐)振动之各，即∑∑∞=∞=++=++=1010)cos()sin cos (2n n n n n n T t n A A t n b t n a a x θωωω (5.6) 式中 ω为角频率，T f ππω220==0A 为直流分量，200a A = n A 为n 阶谐波的振幅，)2,1(,⋅⋅⋅⋅⋅=+=n b a A n n nn θ为n 阶谐波的相角，)2,1(),(⋅⋅⋅=-n a b arctg nn n θ 由(5.6)式可知，复杂的周期振动)(t x τ是由直流分量0A 和各次谐波振动)3,2,1(,⋅⋅⋅=n A n 所组成。
这就是振动信号的频率分析，又称谐波分析，是振动监测与诊断的基本方法之一。
示例：柴油机扭振分析柴油机是六缸四冲程星形连接，点火次序如图5.3所示。
转速n=195rpm ，即基频f 0＝4.26Hz图5.3 柴油机点火次序 图5.4 扭振分析 实测的扭振信号和频率分析的结果如图5.4所示。
扭振是典型的复杂周期振动，在图 5.4(a)时域波形曲线上仅仅能测得一个基本周期 T=310ms ，对应的频率f 0＝1/T=4.22Hz ，与理论的转频f 0＝4.26Hz 相近。
进行频率分析的结果，在图5.4(b)离散频谱图上测得：①f 1＝4.22Hz②f 2＝7.244Hz③f 3＝10.66z④f 4＝110.42Hz⑤f 5＝210.18Hz 等五个主要频率分量，这正是以实际转频f 1＝4.22Hz 为基频的二阶、三阶、六阶和九阶谐波分量，一阶为主旋转频率分量，反映主轴系统的工作状态；二阶谐波分量反映往复运动件的状态；三、六、九阶谐波分量往往是由于点火不均匀，活塞敲缸所引起的振动。
显而易见，通过对扭振的频率分析可以获得较丰富的柴油机工作状态的信息。
4. 振动波形的积分变换与频谱分析如果振动不是周期振动，而是一般的振动，即振动波形)(t x 不能用周期函数来描述，也就不能用上述傅立叶级数的方法展开，但是可以运用同样的思考方法，即在周期振动的情况下其傅氏级数和是用∑来表示的，而为一般振动)(t x 时，则和式变为积分，即 ⎰+∞∞--=dt e t x f X ft j π2)()( (5.7)这个公式称为傅立叶积分，与周期振动时的傅立叶级数相对应，用此式可将时间域的振动波形)(t x 变换为频率f 的函数)(f X ，这种变换又称傅立叶正变换。
反之，若将)(f X 变换为)(t x 时，即df e f X t x ft j ⎰+∞∞-=π2)()( (5.8) 此式称为傅立叶反变换。
时域振动波形)(t x 和频率函数)(f X 两者是由傅立叶变换联系起来的，这种关系如图5.5所示。
图5.5 振动的傅立叶变换从工程实际应用出发，考虑到负频率)(f -无实际意义，另外要赋予频率函数以明确物理含意，定义)(f X 为幅值谱，)(f G xx 为功率谱，即2)(2lim )(f X Tf G T xx ∞→=，0>f (5.9) 功率谱)(f G xx 和幅值谱)(f X 都反映振动信号的频率结构，但功率谱所描述的是信号幅值的平方，因此其反映的频率结构特征更为明显。
功率谱和幅值谱统称为振动信号的频谱。
随着电子计算技术的迅速发展，振动信号的频谱计算可以用专用快速傅立叶分析仪(又称FFT 分析仪)来完成，因此它广泛应用到各技术领域，特别是设备的状态监测与故障诊断。
二 轴系的振动特征机械传动系统中基本零部件有轴、轴系、联轴节、轴承和齿轮等，它们在运转过程中，不同工作状态所产生的振动或噪声也不同，特别是故障状态都对应着一定频率分量的变化，这种频率成分称为特征频率，同一零部件对应不同故障有不同的特征频率分量的变化，而对同一故障不同零部件有不同的特征频率。
同此，振动频谱的分析和特别频率的识别是设备状态监测与故障诊断的有效方法之一，也是普遍采用的手段。
轴和轴系是作旋转运动的，其常见故障有不平衡，弯曲、不对中以及由此而产生的变形碰摩等。
1. 不平衡轴的不平衡，一般有：静不平衡、双面不平衡，动不平衡和动静不平衡四种。
在轴存在静不平衡的情况下，它是一个载面的不平衡，轴旋转时产生一个不平衡力矩M ，这个力矩是周期变化的，如图5.6所示，形成了一阶转频的振动，其特征频率为)(600Hz n f = (5.9) 式中n 为轴的转速(rpm)。
其他三种不平衡状态是多个截面的不平衡，每一个截面的不平衡所激发的横向振动与静不平衡是一样的，只是各截面上振动的相位和幅值大小有差异，其特征频率仍然是0f 。
图5.6 轴不平衡振动图解 3. 轴弯曲轴和轴系安装不良、热变形和自重都会引起轴的弯曲。
轴的弯曲实质上是轴不平衡的一种表现。
在轴旋转时会导致一阶转频0f 的横向振动，同时还会产生一阶转频0f 的轴向振动和二阶转频02f 的横向振动。
4. 轴系不对中与联轴节的工作状态轴系安装不佳，轴有弯曲以存在较大间隙等都会导致轴系不对中，从而产生振动，使联节处在不正常工作状态。
轴系不对中有根轴线平行且偏离一段距离、两轴线交叉和两轴线交错等形式。
轴系不对中在运转过程产生振动，如图5.7所示，不对中会激发出一阶转频0f 的轴向振动，图5.7(a)所示；同时会产生二阶转频02f 的横向振动，图5.7(b)所示。
二阶转频02f 横向振动和一阶转频0f 轴向振动是不对中故障状态的特征。
一般如果二阶转频横向振动的振幅是一阶转频横向振动的振幅的30~75%时，则此不对中度(即不同轴度)联轴节还可承；若达到75~150%时，则联轴节会产生故障；若超过150%时，则会使联轴节产生严重故障，加速磨损以至不能使用。
图5.7 轴系不对中振动图解 图5.8 不对中状态的振动特征轴系不对中状态的振动特征如图5.8所示。
(a)图为振动波形，(b)图为振动频谱，(c)图为轴心轨迹，三种轨迹表示较小，中等和严重不对中情况。
5. 碰摩摩擦故障往往产生高频谱，另外，振动信号是由轴传感器测得的，则轴上的划痕或其他缺陷也会产生相同的征兆。
另外，摩擦通常是一种瞬态现象，有时会出现由于轴成弓形而不能运转的征兆。
因此，一个削顶的振动波形和轴心轨迹是碰摩故障的明显表示，如图5.9所示。
应该注意到轴碰摩方向上受到约束产生削顶现象，其他方向的运动接近正常。
图5.9 碰摩的波形与轴心轨迹6. 松动机械松动，即零件之间不适当的配合，通常的振动特征是在转频的一系列谐频上出现异常大的振幅。
虽然这些谐频产生的确切规律还未完全清楚，但它们可能是松动零件对转子动态输入的非线性响应引起的。
这种现象已在一些轴承的轴瓦盖松动的机器上看到，其振动频谱特征如图5.10所示。
图5.10 机械松动的频谱特征图5.11 滚珠通过负荷区的情形三 轴承的振动特征1. 滚动轴承的振动特征从几何观点看，滚动轴承结构十分简单是标准化的外购件，但作为振源就显得相当复杂多种振源，还要承担轴系不平衡、弯曲、不对中和扭振等的传递作用。
这就使问题更为复杂，一般来说，可将轴承振动归结以下四种形式：① 由于设计、安装、润滑等原因产生的随机振动，它在所有的轴承中都存在。
② 由滚珠通过负荷产生的振动，如图5.11所示为有6个滚珠的轴承，有时是一个滚珠通过负荷区，有时是二个滚珠通过负荷区，这样上下有一位移跳动，产生振动。
它是一简谐激励，在各种轴承中都存在。
③ 由于滚珠通过有故障和波度的滚道(内圈或外圈)、光洁度不合格的表面、滚珠本身有缺陷或故障以及有故障的保持架等原因引起的振动。
这些振动都是周期性脉冲激励，这是我们诊断的对象。
④ 由轴承外部传来的振动，它们可能是周期的，稳定的，也可能是非周期的，非稳态的任意激励。
3. 滚动轴承故障特征频率轴承故障引起振动，它的特征频率是诊断中必须识别提取的，哪些是它的特征频率呢？图5.12 向心推力轴承图5.12为向心推力滚动轴承的结构图，中间为滚珠轴承的轴向剖面图，右边为滚锥轴承的轴向剖面图。
设外圈转频为f 0，内圈转频为f i ，保持架转频为f c ，轴承节径为D ，滚动体直径为d ，接触角为α。
此时滚动体绕E 点作定点转动，它与内圈在A 点接触，它与外圈在B 点接触。
通过滚动轴承运动学的分析，可以求得滚动体通过内、外圈滚道的频率，以及滚动体相对保持架的回转频率等。
这些与故障密切相关的。
A 点的速度为)cos (2αππd D f f r V i i i i -== (5.10)B 点的速度为)cos (2αππd D f f r V o o o o +== (5.11)C 点的速度为D f v v V i o i c π=+=)(21 (5.12) 由此可得 ⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛++⎪⎭⎫ ⎝⎛-=+=o i i c f x D d f x D d D v v f cos 1cos 12120π (5.13) 单个滚动体在外圈滚道上的通过频率，即为保持架相对外圈的回转频率，可由式(5.13)求得，即()⎪⎭⎫ ⎝⎛--=-=x D d f f f f f i o c o oc cos 121 (5.14) 同理，单个滚动体在内圈滚道上的通过频率f ic 为()⎪⎭⎫ ⎝⎛+-=-=x D d f f f f f c i c i ic cos 121 (5.15) 滚动体相对保持架的回转频率(即自转频率)bc f 也可求得，即 ()⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛--=x D d f f d D f o i bc 22cos 12 (5.16)考虑到滚动轴承有n 个滚动体，则滚动体在外圈及内圈滚道上通过频率f mp 及f ip 以及f ip 可表示为⎪⎪⎪⎭⎪⎪⎪⎬⎫⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=⎪⎭⎫ ⎝⎛+=⎪⎭⎫ ⎝⎛-=x D d f d D f x D d f n f x D d f n f r bc r ip r op 222cos 121cos 12cos 12 (5.17) 式中0f f f i r -=为内外圈的相对转动频率，当外圈固定时，r f 即为轴的转频率，即n n f f f i i r ,60,==为轴的转速如果在外圈滚道上有故障时，则产生以op f 为频率的脉冲激励，所以称op f 为外圈的故障频率，同理ip f 为内圈的故障频率。