機械振動基礎教案(等效剛度、阻尼自由振動的例題)

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1、DAE第一章導論主講：王建華博士吉林大學汽車工程學院吉林大學汽車工程學院·王建華DAE1.機械與機械振動振動是指物體或某種狀態(tài)隨著時間往復變化的現象。這類現象有的是由其本身固有的原因引起的，有的是外界干擾引起的，是自然界最普通的現象之一。可以這樣說：人類生活在振動的世界里?！緦д摗繖C械振動基礎吉林大學汽車工程學院·王建華DAE1.機械與機械振動機械振動機械或結構在它的靜平衡位置附近的往復彈性運動。機械振動的研究對象是機械或結構，在理論分析中將實際的機械或結構抽象為力學模型，即形成一個力學系統(tǒng)?？梢援a生機械振動的力學系統(tǒng)成為振動系統(tǒng)，簡稱為系

2、統(tǒng)。一般任何具有彈性和慣性的力學系統(tǒng)均可產生機械振動。從運動學觀點看，機械振動是指機械系統(tǒng)的某些物理量(位移、速度、加速度)，在某一數值附近隨時間的變化關系。這種關系如果是確定的，則可用函數關系描述其運動?！緦д摗繖C械振動基礎吉林大學汽車工程學院·王建華DAE2.振動的發(fā)展歷程萌芽線性振動理論的建立振動問題的近似解非線性振動隨機振動【導論】機械振動基礎吉林大學汽車工程學院·王建華DAE2.振動的發(fā)展歷程發(fā)展總結振動學科(包括聲學)曾經是物理學或力學的一個分支，原屬于基礎科學，但在其發(fā)展過程中逐漸由基礎科學轉化為基礎科學與技術科學的結合，工程

3、問題的需要使振動力學的發(fā)展成為必需，而測試和計算技術的進步又為振動力學的發(fā)展和應用提供了可能性。除與技術問題的結合以外，學科的交叉不斷為振動力學的發(fā)展注入新的活力?！緦д摗繖C械振動基礎吉林大學汽車工程學院·王建華DAE3.振動的利與害危害強烈而持續(xù)的振動會導致結構的疲勞疲勞強烈的振動會導致設備的失效強烈的振動不僅損害人體和機器、儀器。它又是噪聲的主要來源七大環(huán)境公害振動病【導論】機械振動基礎吉林大學汽車工程學院·王建華DAE3.振動的利與害益處振蕩是通訊、廣播、電視、雷達等工作的基礎。利用振動機理發(fā)明了振動機械，如振動壓路機、混凝土導振器、

4、振動沉樁機等?！緦д摗繖C械振動基礎吉林大學汽車工程學院·王建華DAE4.振動的研究內容振動隔離在線控制工具開發(fā)動態(tài)性能分析模態(tài)分析【導論】機械振動基礎吉林大學汽車工程學院·王建華DAE4.振動的研究內容激勵、響應和系統(tǒng)振動設計系統(tǒng)識別灰箱問題黑箱問題環(huán)境預測【導論】機械振動基礎吉林大學汽車工程學院·王建華DAE5.振動的研究方法和步驟研究機械振動的基本方法理論分析試驗研究綜合：理論分析與試驗結合仿真研究機械振動的基本步驟建立力學模型（簡化）建立數學模型（列方程）方程求解分析結論【導論】機械振動基礎吉林大學汽車工程學院·王建華DAE6.振動的

5、分類按產生振動原因分：自由振動：激勵消失后系統(tǒng)所作的振動。強迫振動：系統(tǒng)在外界激勵下所作的振動。自激振動：系統(tǒng)受到由其自身運動誘發(fā)出來的激勵作用而產生和維持的振動。一般說來，這時系統(tǒng)包含有補充能量的能源。參數振動：激勵因素以系統(tǒng)本身的參數隨時間變化的形式出現的振動。按響應規(guī)律分：簡諧振動：位移是正弦或余弦函數非簡諧振動：位移是周期函數，但不是簡諧函數，如三角、脈沖等隨機振動：系統(tǒng)在非確定性的隨機激勵下所作的振動?！緦д摗繖C械振動基礎吉林大學汽車工程學院·王建華DAE6.振動的分類按位移形式分：直線振動縱向振動（垂直振動）：如車身、座椅等；橫

6、向振動（彎曲振動）：大梁、車橋等角振動扭轉振動：傳動系；擺動：擺按系統(tǒng)自由度分：單自由度兩自由度【導論】機械振動基礎多自由度吉林大學汽車工程學院·王建華DAE6.振動的分類按振動系統(tǒng)的性質分：線性振動：描述其運動的方程為線性微分方程，相應的系統(tǒng)稱為線性系統(tǒng)。線性振動的一個重要特性是線性疊加原理成立。非線性振動：描述其運動的方程為非線性微分方程，相應的系統(tǒng)稱為非線性系統(tǒng)。對于非線性振動，線性疊加原理不再成立。按系統(tǒng)參數分布情況分：離散系統(tǒng)：對于由許多零部件構成的機器，當近似地把某些零部件看成凝聚的質點時，稱為離散系統(tǒng)，通常用離散模型來近似描述

7、；連續(xù)系統(tǒng)：彈性結構(例如梁、板、完或結構)，其慣性、彈性、阻尼參數都是連續(xù)分布的，故屬于連續(xù)系統(tǒng)，辦稱分布參數系統(tǒng)?！緦д摗繖C械振動基礎吉林大學汽車工程學院·王建華DAE7.汽車振動問題發(fā)動機和傳動系統(tǒng)曲軸系統(tǒng)（扭振）發(fā)動機整機、傳動系統(tǒng)其它（氣門機構）制動系統(tǒng)軸荷轉移、制動噪聲、跑偏、影響駕駛員轉向系統(tǒng)前輪擺振懸架系統(tǒng)車身和車架【導論】機械振動基礎吉林大學汽車工程學院·王建華DAE8.振動的特點、原因振動的特點（1）有平衡點（2）且具有重復性，即具有周期性。振動的原因內在因素：存在彈性元件和慣性元件；外在因素：外界對系統(tǒng)的激勵或作用【導

8、論】機械振動基礎吉林大學汽車工程學院·王建華DAE8.振動的特點、原因機械或結構產生振動的內在原因：本身具有在振動時儲存動能和勢能，而且釋放動能和勢能并能使動能和勢能相互轉換的能