机械振动案例分析(课堂PPT)
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在设计新型的内燃机过程中,就应注意设计方案和设计参 数的选择,不要使所设计的内燃机工作在临界转速内,必要 时可以通过改变曲轴的刚度、各个转动系统的转动惯量等 设计参数,以及采用内磨擦较大的材料(如球墨铸铁)来制做 曲轴,从而改变整个轴系的自振频率,避免内燃机在工作转 速范围内产生共振。当采取一定的措施后还不能解决问题, 最常用的办法就是在曲轴自由端安装减振器。
21
振动切削原理
组员：
2
1
机械振动的发展历史 振动带来的危害及其控制 振动的利用
2020/6/22
2
振动是在日常生活和工程实际 中普遍存在的一种现象，也是整 个力学中最重要的研究领域之一。
wk.baidu.com
2020/6/22
3
人类对振动现象的认识有悠久的历史，早在公元前6世 纪,Pythagoras发现了较短的弦发出较高的音,将弦长缩短一半 可发出高一音阶的音符，战国时期的古人已定量地总结出弦线 发音与长度的关系,将基音弦长分为三等份,减去或增加一份可 确定相隔五度音程的各个音，公元前6世纪成书的《旧约・约 书亚记》记载共振现象,城墙在齐声呐喊中塌陷;成书于战国时 期的《庄子・徐无鬼》更明确记载了共振现象“鼓宫宫动,鼓角 角动,音律同矣”;成书于公元2～5世纪的《犹太法典》第二章 也描述一种共振象,“公鸡把头伸进空的玻璃容器内啼鸣致使容 器破碎”。
2020/6/22
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振动的利用
“振动利用工程学” 是20世纪后半期逐渐形成和发展起来的一 门新学科，振动利用工程的发展使世人瞩目。就振动机械来说， 目前已成功应用于工矿企业中的振动机器已发展到数百种之多， 在许多部门，如采矿、冶金、煤炭、石油化工、机械、电力、水 利、土木、建筑、建材、铁路、公路交通、轻工、食品和谷物加 工、农田耕作以及在人类日常生活过程中。
●机翼的颤振、机轮的摆振和航空发动机的 异常振动，曾多次造成飞行事故；
●恶化飞机和车船的乘载条件，等等。
2020/6/22
8
地震，群灾之首。 强烈的破坏性地震 瞬间将房屋、桥梁、 水坝等建筑物摧毁， 直接给人类造成巨 大的灾难，还会诱 发水灾、火灾、海 啸、有毒物质及放 射性物质泄漏等次 生灾害。
2020/6/22
9
印度洋强震引发海啸席卷南亚东202南0/6/22亚
10
建造结构振动台模型试验
2020/6/22
11
一种吸声型的声屏障结构
利用声屏障将声源 和保护目标隔开
2020/6/22
12
高架桥上的吸声屏障
高架桥上的吸声 与隔振组合屏障
2020/6/22
13
在坦克炮塔内，陀螺仪、加速度计及角度传 感器不断地测定各种运动载荷，车载计算机根 据这些信息计算并发出抵消这些运动的控制指 令，通过伺服系统使炮塔相对于底盘水平转动、 火炮相对于炮塔高低俯仰，从而使坦克即使在 不断颠簸的运动中也能将火炮准确地对准目标。
2020/6/22
4
战国初期为了防御敌国的地道战术在《墨子．备学篇》记载 了一种防御方式 ，守军在城内沿城墙根约每隔6米挖一口井。 深约3米左右。让陶工烧制坛子，有耳朵灵敏的人日夜值班， 并将耳朵贴在坛口侦听。如果敌人正在挖地道，通过坛中的 声音就能觉察。这种方法不仅能判断敌人否在挖洞，还能从 不同的坛口的声音确定声源方向。即地道的大致方位。这个 方法很有振动学理论根据。因为敌人挖地道的声波经同地下 传到坛子，坛子内空气柱发生共鸣，再引起坛口蒙皮的振动， 因此声音就大了
车载火炮稳定系统
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振动引起的转子系统破坏
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如果在加工时有强迫振动，又称为激励振动，它是由周期变 化的激振力所引起的，例如主轴回转不平衡、电机振动、传 动部件有缺陷，以及周围有振动源通过地基传给加工设备的 振动等，都会产生振纹。电机是主要动力源，也是振动源， 电机的振动对加工的影响很大。
要机器运行，这些激振力矩就存在强迫扭振就持续发生， 使得轴在运转时产生剧烈振动。
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曲轴的破坏
曲轴按照激振的频率进行强制振动，当激振 频率与曲轴本身的固有频率相同时，就会产生共 振。当扭振应力超过轴系所能承受的应力时，曲 轴将产生断裂。
2020/6/22
18
防止曲轴破坏的解决办法
2020/6/22
6
机械振动，是指物体(系)在平衡位置(或平 均位置)附近来回往复的运动。
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7
●引起噪声污染；
●影响精密仪器设备的功能，降低机械加工 的精度和光洁度； ●消耗机械系统的能量，降低机器效率；
●使结构系统发生大变形而破坏，甚至造成 灾难性的事故，有些桥梁等建筑物就是由 于振动而塌毁；
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汽车发动机的曲轴在工作时会发生 扭振现象，其内因是曲轴不仅自身 具有惯性，而且还有弹性，由此确 定了曲轴本身固有的自由扭转特性， 而其外因则是作用在曲轴上周期性 变化时的激振力矩，例如：大爆发 的活塞惯性力、曲柄连杆机构的惯 性力和重力、附件的不规则阻力矩 和外界作用力，这些力矩是曲轴产生扭振的能量来源，只
2020/6/22
20
振动切削
振动切削加工是在刀具或工件上附加一定可控的振动，使加 工过程变为间断、瞬间、往复的微观断续切削过程。振动切削 方法首先由日本宇都宫大学的隈部淳一郎教授于60年代提出的。 目前，在日本、中国、俄罗斯、德国、韩国、印度、美国、奥 地利、英国等开展了广泛的研究与生产应用。
2020/6/22
2020/6/22
5
在振动力学研究兴起之前,有两个典型的振动问题引起注 意,即弦线振动和单摆摆动。弦线振动是无穷多自由度连 续系统的振动,单摆摆动是单自由度离散系统的振动,振幅 不大时都可认为是线性的.单摆振动比较简单,对后来线性 振动的发展影响不大。
1678年Hooke提出弹性定律,建立了弹性体变形与恢复 力间的线性关系,引入了振动系统的基本组成部分——弹 簧，1678年，Newton在其划时代的《自然哲学之数学 原理》中建立了运动变化与受力间的关系,使振动问题的 动力学研究成为可能,他也定义了振动系统的另一基本组 成部分——质量,假设了介质阻力与速度及速度平方成正 比,形成阻尼概念的雏形。
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振动切削原理
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机械振动的发展历史 振动带来的危害及其控制 振动的利用
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振动是在日常生活和工程实际 中普遍存在的一种现象，也是整 个力学中最重要的研究领域之一。
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人类对振动现象的认识有悠久的历史，早在公元前6世 纪,Pythagoras发现了较短的弦发出较高的音,将弦长缩短一半 可发出高一音阶的音符，战国时期的古人已定量地总结出弦线 发音与长度的关系,将基音弦长分为三等份,减去或增加一份可 确定相隔五度音程的各个音，公元前6世纪成书的《旧约・约 书亚记》记载共振现象,城墙在齐声呐喊中塌陷;成书于战国时 期的《庄子・徐无鬼》更明确记载了共振现象“鼓宫宫动,鼓角 角动,音律同矣”;成书于公元2～5世纪的《犹太法典》第二章 也描述一种共振象,“公鸡把头伸进空的玻璃容器内啼鸣致使容 器破碎”。
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振动的利用
“振动利用工程学” 是20世纪后半期逐渐形成和发展起来的一 门新学科，振动利用工程的发展使世人瞩目。就振动机械来说， 目前已成功应用于工矿企业中的振动机器已发展到数百种之多， 在许多部门，如采矿、冶金、煤炭、石油化工、机械、电力、水 利、土木、建筑、建材、铁路、公路交通、轻工、食品和谷物加 工、农田耕作以及在人类日常生活过程中。
●机翼的颤振、机轮的摆振和航空发动机的 异常振动，曾多次造成飞行事故；
●恶化飞机和车船的乘载条件，等等。
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地震，群灾之首。 强烈的破坏性地震 瞬间将房屋、桥梁、 水坝等建筑物摧毁， 直接给人类造成巨 大的灾难，还会诱 发水灾、火灾、海 啸、有毒物质及放 射性物质泄漏等次 生灾害。
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印度洋强震引发海啸席卷南亚东202南0/6/22亚
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建造结构振动台模型试验
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一种吸声型的声屏障结构
利用声屏障将声源 和保护目标隔开
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高架桥上的吸声屏障
高架桥上的吸声 与隔振组合屏障
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在坦克炮塔内，陀螺仪、加速度计及角度传 感器不断地测定各种运动载荷，车载计算机根 据这些信息计算并发出抵消这些运动的控制指 令，通过伺服系统使炮塔相对于底盘水平转动、 火炮相对于炮塔高低俯仰，从而使坦克即使在 不断颠簸的运动中也能将火炮准确地对准目标。
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战国初期为了防御敌国的地道战术在《墨子．备学篇》记载 了一种防御方式 ，守军在城内沿城墙根约每隔6米挖一口井。 深约3米左右。让陶工烧制坛子，有耳朵灵敏的人日夜值班， 并将耳朵贴在坛口侦听。如果敌人正在挖地道，通过坛中的 声音就能觉察。这种方法不仅能判断敌人否在挖洞，还能从 不同的坛口的声音确定声源方向。即地道的大致方位。这个 方法很有振动学理论根据。因为敌人挖地道的声波经同地下 传到坛子，坛子内空气柱发生共鸣，再引起坛口蒙皮的振动， 因此声音就大了
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振动引起的转子系统破坏
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如果在加工时有强迫振动，又称为激励振动，它是由周期变 化的激振力所引起的，例如主轴回转不平衡、电机振动、传 动部件有缺陷，以及周围有振动源通过地基传给加工设备的 振动等，都会产生振纹。电机是主要动力源，也是振动源， 电机的振动对加工的影响很大。
要机器运行，这些激振力矩就存在强迫扭振就持续发生， 使得轴在运转时产生剧烈振动。
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曲轴的破坏
曲轴按照激振的频率进行强制振动，当激振 频率与曲轴本身的固有频率相同时，就会产生共 振。当扭振应力超过轴系所能承受的应力时，曲 轴将产生断裂。
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防止曲轴破坏的解决办法
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机械振动，是指物体(系)在平衡位置(或平 均位置)附近来回往复的运动。
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●引起噪声污染；
●影响精密仪器设备的功能，降低机械加工 的精度和光洁度； ●消耗机械系统的能量，降低机器效率；
●使结构系统发生大变形而破坏，甚至造成 灾难性的事故，有些桥梁等建筑物就是由 于振动而塌毁；
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汽车发动机的曲轴在工作时会发生 扭振现象，其内因是曲轴不仅自身 具有惯性，而且还有弹性，由此确 定了曲轴本身固有的自由扭转特性， 而其外因则是作用在曲轴上周期性 变化时的激振力矩，例如：大爆发 的活塞惯性力、曲柄连杆机构的惯 性力和重力、附件的不规则阻力矩 和外界作用力，这些力矩是曲轴产生扭振的能量来源，只
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振动切削
振动切削加工是在刀具或工件上附加一定可控的振动，使加 工过程变为间断、瞬间、往复的微观断续切削过程。振动切削 方法首先由日本宇都宫大学的隈部淳一郎教授于60年代提出的。 目前，在日本、中国、俄罗斯、德国、韩国、印度、美国、奥 地利、英国等开展了广泛的研究与生产应用。
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在振动力学研究兴起之前,有两个典型的振动问题引起注 意,即弦线振动和单摆摆动。弦线振动是无穷多自由度连 续系统的振动,单摆摆动是单自由度离散系统的振动,振幅 不大时都可认为是线性的.单摆振动比较简单,对后来线性 振动的发展影响不大。
1678年Hooke提出弹性定律,建立了弹性体变形与恢复 力间的线性关系,引入了振动系统的基本组成部分——弹 簧，1678年，Newton在其划时代的《自然哲学之数学 原理》中建立了运动变化与受力间的关系,使振动问题的 动力学研究成为可能,他也定义了振动系统的另一基本组 成部分——质量,假设了介质阻力与速度及速度平方成正 比,形成阻尼概念的雏形。