8.天津大学机械振动课件-振动控制解析

Mechanical and Structural Vibration
8.1 振动的被动控制技术 由单自由度受简谐激励的振动系统的分析，得强迫振动的振幅
B F k (1 2 ) 2 (2 ) 2
共振时有
Bmax
F F 2 k cpn
由以上两式可见，强迫振动的振幅取决于激励力幅值的大小 、频率比、系统的阻尼、刚度。在此基础上，可得到控制振 动振幅的主要因素。
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8.1 振动的被动控制技术
8.1.1 降低干扰力幅值F 如对旋转组件的机械进行动平衡处理，包括在动平衡机 上及在现场进行动平衡处理以减小不平衡质量达到降低干 扰力幅值. 还可以利用专门的装置降低振动的幅值，如使用抗振器 ，柴油机使用的多摆式抗振器就可以用来控制好几阶干扰 力矩.
机械与结构振动
第8章 振动控制
Mechanical and Structural Vibration
主讲 贾启芬
第8章 振动控制
目录
8.1 振动的被动控制技术 8.2 减振器
Mechanical and Structural Vibration
第8章 振动控制
研究振动的一个主要目的就是要进行振动控制，使 机械结构能满足预期的性能指标要求。
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Mechanical and Structural Vibration
8.1 振动的被动控制技术
பைடு நூலகம்
隔振
回转机械、锻压机械等在运转时会产生较大的振动， 影响其周围的环境；有些精密机械、精密仪器又往往需要 防止周围环境对它的影响。这两种情形都需要实行振动隔 离，简称隔振。 隔振可分为两类。一类是积极隔振，即用隔振器将振 动着的机器与地基隔离开；另一类是消极隔振，即将需要 保护的设备用隔振器与振动着的地基隔离开。 隔振器是由一根弹簧和一个阻尼器组成的模型系统。 在实际应用中隔振器通常选用合适的弹性材料及阻尼材料， 如木材、橡胶、充气轮胎、沙子等等组成。
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8.1 振动的被动控制技术
8.1.3积极隔振
振源是机器本身。积极隔振是将振源隔离，防止或减小传递 到地基上的动压力，从而抑制振源对周围环境的影响。积极隔 振的效果用力传递率或隔振系数来衡量，定义为
HT a H
其中H和HT分别为隔振前后传递到地基上的力的幅值。
人们在各个工程领域中进行了大量的研究工作，包括
振源、传递途径、系统或结构的动力学特性、减振措施 等，这些都属于振动控制研究的范畴。 振动控制分为两大类 : 一类是振动的被动控制，另一 类则是把控制理论、电子计算机技术同机械振动理论与 测试技术相结合形成了振动主动控制的新技术。
Mechanical and Structural Vibration
B H k 1 (1 2 ) (2 ) 2
8.1.3积极隔振
x B sin(t )
此时，机器通过弹簧、阻尼器传到地基上的动压力
kB sin(t ) cB cos(t ) FD F R kx cx
π 2
即F和R是相同频率，在相位上相差
第8章 振动控制
对复杂系统或结构的振动问题仅靠设计是难以彻底解 决的，当产品制成后出现了不符合要求的振动，一个重 要的方法就是采取减振措施。 经典的减振措施:减振、隔振与阻振三大部分。
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第8章 振动控制
8.1 振动的被动控制技术
的简谐力。
根据同频率振动合成的结果，得到传给地基的动压力的最大值
HT (kB) 2 (cB ) 2 kB 1 (2 ) 2
HT H
1 (2 ) 2 (1 ) (2 )
2 2 2
HT a H
a
1 (2 ) 2 (1 2 ) 2 (2 ) 2
y b sin t
2 1 ( 2 ) 隔振后系统稳态响应的振幅为 B b (1 2 ) 2 (2 ) 2
B a b
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1 ( 2 ) 2 (1 2 ) 2 ( 2 ) 2
8.1 振动的被动控制技术 位移传递率与力传递率具有完全相同的形式。
8.1.4消极隔振
a ＜1，才隔振， ＞ 2， a 越小，隔 且 值越大，
a
振效果越好。
常选 为2.5--5之间。
另外 ＞ 2 以后，增加阻 尼反而使隔振效果变坏。

为了取得较好的隔振效果，系统应当具有较低的固有频率和较 小的阻尼。不过阻尼也不能太小，否则振动系统在通过共振区 时会产生较大的振动。
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8.1 振动的被动控制技术 8.1.2 改变干扰力的频率与系统固有频率之比
使旋转机械的工作转数调开共振区，使系统处于非共
振的振动区，以达到减小振幅的目的； 一般情况下，机器转速的设计不可能随意变动，因此 往往是通过改变结构的固有频率来降低振动幅值的。 改变结构固有频率可通过改变刚度k或改变质量m来 实现。 在机械结构内增加阻尼力
激振力 S H sin t 在采取隔振措施前，机器传递到地基的最 大动压力Smax=H。 机器与地基之间装上隔振器。 系统的受迫振动方程为 x B sin(t )
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8.1 振动的被动控制技术 此系统的受迫振动方程为
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8.1 振动的被动控制技术
8.1.4消极隔振
振源来自地基的运动。消极隔振是将需要防振的物体与振 源隔离，防止或减小地基运动对物体的影响。 B 消极隔振的效果也用传递率表示，定义为 a
b
B为隔振后传到物体上的振动幅值 b地基运动的振动幅值。 地基为简谐运动