第1章 機(jī)械振動(dòng) 緒論

1、機(jī)械振動(dòng)Mechanical Vibration桂林電子科技大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院主 講 教 材倪振華.振動(dòng)力學(xué) M西安:西安交通大學(xué)出版社 ,1990王孚懋、任勇生、韓寶坤機(jī)械振動(dòng)與噪聲分析基礎(chǔ)北京：國(guó)防工業(yè)出版社，2006機(jī)械振動(dòng)學(xué)-緒論6參考教材參考書(shū)聞邦椿、劉樹(shù)英、 張純宇.機(jī)械振動(dòng)學(xué)M.北京:冶金工業(yè) ，20067機(jī)械振動(dòng)學(xué)-緒論Institute of Mechanical Engineering and Automation參考教材教材及參考書(shū) 胡海巖 機(jī)械振動(dòng)基礎(chǔ)M. 北京:北航出版社，20058機(jī)械振動(dòng)學(xué)-緒論Institute of Mechanical Engineering

2、and Automation參考教材參考書(shū)李曉雷、俞德孚、 孫逢春.機(jī)械振動(dòng)基礎(chǔ) M.北京:北京理工大學(xué)出版社 ，20099機(jī)械振動(dòng)學(xué)-緒論Institute of Mechanical Engineering and Automation參考教材參考書(shū)singiresu S.Rao李欣業(yè)(編譯) 、 張明路(編譯) .機(jī)械振動(dòng)(第4版)M.北京:清華大學(xué)出版社 ，2009機(jī)械振動(dòng)學(xué)-緒論10參考教材參考書(shū)程耀東、 李培玉.機(jī)械振動(dòng)學(xué)(線性系統(tǒng))修訂版 M.杭州：浙江大學(xué)出版社，200511機(jī)械振動(dòng)學(xué)-緒論Institute of Mechanical Engineering and Auto

3、mation學(xué)習(xí)目的、任務(wù)、要求目的：具備解決現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)和工程實(shí)際問(wèn)題中的振動(dòng)和動(dòng)態(tài)問(wèn)題的實(shí)踐能力任務(wù)：掌握振動(dòng)工程的基本原理和基本方法要求：初步掌握動(dòng)態(tài)分析和振動(dòng)設(shè)計(jì)的基本原理和基本方法12機(jī)械振動(dòng)學(xué)-緒論Institute of Mechanical Engineering and Automation1 緒論1.1機(jī)械振動(dòng)1.2振動(dòng)系統(tǒng)模型1.3激勵(lì)與響應(yīng)1.4振動(dòng)的分類1.5自由度及單位1.6振動(dòng)問(wèn)題解決方法引言機(jī)械振動(dòng)學(xué)-緒論14引言1940年美國(guó)華盛頓主跨853的塔克馬懸索橋在風(fēng)速19m/s時(shí)發(fā)生顫振而倒塌。機(jī)械振動(dòng)學(xué)-緒論15引言1916年首先發(fā)現(xiàn)，當(dāng)飛機(jī)達(dá)到一定速度后，飛機(jī)機(jī)

4、翼、尾翼和操縱面會(huì)產(chǎn)生顫振1997年9月，美國(guó)一架F-117A“夜鷹”隱形戰(zhàn)斗機(jī)發(fā)生了機(jī)翼顫振，使一個(gè)機(jī)翼的大部分脫落，導(dǎo)致災(zāi)難性事故機(jī)械振動(dòng)學(xué)-緒論161.1 機(jī)械振動(dòng)振動(dòng)是在日常生活和工程實(shí)際中普遍存在的一種現(xiàn)象，也是整個(gè)力學(xué)中最重要的研究領(lǐng)域之一。事實(shí)上，人類就生活在振動(dòng)的世界里，地面上的車輛、空中的飛行器、海洋中的船只等都在不斷地振動(dòng)著。房屋建筑、橋梁水壩等在受到激勵(lì)后也會(huì)發(fā)生振動(dòng)。機(jī)械振動(dòng)學(xué)-緒論17機(jī)械振動(dòng)學(xué)-緒論181.1 機(jī)械振動(dòng)就連茫茫的宇宙中，也到處存在著各種形式的振動(dòng)，如風(fēng)、雨、雷、電等隨時(shí)間的不斷變化，從廣義的角度來(lái)理解，就是特殊形式的振動(dòng)(或波動(dòng))，而電磁波不停地在以

5、振動(dòng)的方式發(fā)射和傳播。就人類的身體來(lái)說(shuō)，心臟的跳動(dòng)、肺葉的擺動(dòng)、血液的循環(huán)、胃的蠕動(dòng)、腦電的波動(dòng)、肌肉的搐動(dòng)、耳膜的振動(dòng)和聲帶的振動(dòng)等，在某種意義上來(lái)說(shuō)也是一種振動(dòng)，就連組成人類自身的原子，也都在振動(dòng)著。1.1 機(jī)械振動(dòng)廣義地說(shuō)，任何物理量交替增減變化的現(xiàn)象都叫做振動(dòng)。機(jī)械振動(dòng)：物體（物體系）在平衡位置（或平均位置）附近作來(lái)回往復(fù)的運(yùn)動(dòng)。19機(jī)械振動(dòng)學(xué)-緒論1.1 機(jī)械振動(dòng)機(jī)械振動(dòng)過(guò)程中，表示物體運(yùn)動(dòng)特征的某些物理量（如位移、速度、加速度等）時(shí)而增大，時(shí)而減小并反復(fù)變化。例如：鐘表擺的來(lái)回?cái)[動(dòng)，交流電路中電流的交替 增減，電磁場(chǎng)的交替變化、提升機(jī)、膠帶機(jī)、振動(dòng)篩等 等，都可以看成振動(dòng)現(xiàn)象。振動(dòng)

6、現(xiàn)象很多，分屬不同學(xué)科領(lǐng)域，我們這里研究 的是機(jī)械系統(tǒng)的振動(dòng)問(wèn)題，所以本課程叫做機(jī)械振動(dòng)學(xué)。機(jī)械振動(dòng)學(xué)-緒論201.1 機(jī)械振動(dòng)工程中有大量的振動(dòng)問(wèn)題需要人們研究、分析和處理，特別是近代機(jī)器結(jié)構(gòu)正向大功率、高速度、高精度、輕型化、大型化和微型化等方向發(fā)展，振動(dòng)問(wèn)題也就越來(lái)越突出，因此掌握振動(dòng)規(guī)律就顯得十分重要了，也只有掌握了振動(dòng)規(guī)律和特征以后，才能有效地利用振動(dòng)有益的方面和限制振動(dòng)有害的方面。 眾所周知，振動(dòng)在日常生活和工程中會(huì)帶來(lái)危害，例如，振動(dòng)引起噪聲污染，影響精密儀器設(shè)備的功能，降低機(jī)械加工的精度和光潔度，加劇構(gòu)件的疲勞和磨損，縮短機(jī)器和結(jié)構(gòu)物的使用壽命。機(jī)械振動(dòng)學(xué)-緒論211.1 機(jī)械

7、振動(dòng)壓氣機(jī)的振動(dòng)通過(guò)地面會(huì)影響到周圍的儀器設(shè)備機(jī)械振動(dòng)學(xué)-緒論221.1 機(jī)械振動(dòng)機(jī)械振動(dòng)還要消耗能量，降低機(jī)器效率；振動(dòng)有時(shí)會(huì)使結(jié)構(gòu)發(fā)生大變形而破壞，甚至造成災(zāi)難性的事故，有些橋梁就是由于振動(dòng)而坍毀； 機(jī)翼的顫振、機(jī)輪的擺振和航空發(fā)動(dòng)機(jī)的異常振動(dòng)，曾多次造成事故； 飛機(jī)和車船的振動(dòng)惡化了乘載條件； 地震、暴雨、臺(tái)風(fēng)等造成的巨大經(jīng)濟(jì)損失等。機(jī)械振動(dòng)學(xué)-緒論23機(jī)械振動(dòng)學(xué)-緒論241.1 機(jī)械振動(dòng)地震的破壞1.1 機(jī)械振動(dòng)唐山大地震機(jī)械振動(dòng)學(xué)-緒論251.1 機(jī)械振動(dòng)臺(tái)灣大地震機(jī)械振動(dòng)學(xué)-緒論26機(jī)械振動(dòng)學(xué)-緒論271.1 機(jī)械振動(dòng)土耳其大地震1.1 機(jī)械振動(dòng)印度洋強(qiáng)震引發(fā)海嘯席卷南亞?wèn)|南亞機(jī)械

8、振動(dòng)學(xué)-緒論28機(jī)械振動(dòng)學(xué)-緒論291.1 機(jī)械振動(dòng)振動(dòng)引起的轉(zhuǎn)子系統(tǒng)破壞1.1 機(jī)械振動(dòng) 車間頂上的吸聲屏障會(huì)議室用的隔聲吸聲屏風(fēng)電話亭內(nèi)裝超細(xì)吸聲棉的吸聲平板機(jī)械振動(dòng)學(xué)-緒論30機(jī)械振動(dòng)學(xué)-緒論311.1 機(jī)械振動(dòng)汽車排氣管用消聲器客車內(nèi)的吸聲毛絨1.1 機(jī)械振動(dòng)吸聲型的聲屏障結(jié)構(gòu)利用聲屏障將聲源和保護(hù)目標(biāo)隔開(kāi)機(jī)械振動(dòng)學(xué)-緒論321.1 機(jī)械振動(dòng)高架橋上的吸聲屏障高架橋上的吸聲與隔振組合屏障機(jī)械振動(dòng)學(xué)-緒論331.1 機(jī)械振動(dòng)日本吸聲型聲屏障美國(guó)高速公路用混凝土板墻做聲屏障，聲衰減710dB中國(guó)第一座公路聲屏障，降噪量為10.5dB機(jī)械振動(dòng)學(xué)-緒論34機(jī)械振動(dòng)學(xué)-緒論351.1 機(jī)械振動(dòng)車

9、輛減振系統(tǒng)1.1 機(jī)械振動(dòng)船的振動(dòng)機(jī)械振動(dòng)學(xué)-緒論361.1 機(jī)械振動(dòng)機(jī)械振動(dòng)學(xué)-緒論371.1 機(jī)械振動(dòng)纜車上裝有減振器機(jī)械振動(dòng)學(xué)-緒論381.1 機(jī)械振動(dòng)機(jī)械振動(dòng)學(xué)-緒論39然而，振動(dòng)也可以用來(lái)為人類服務(wù)，例如:音樂(lè)振動(dòng)造型振動(dòng)篩選振動(dòng)研磨振動(dòng)拋光海浪發(fā)電鐘表振動(dòng)傳輸振動(dòng)打樁振動(dòng)破碎振動(dòng)烘干振動(dòng)采油振動(dòng)時(shí)效機(jī)械振動(dòng)學(xué)-緒論401.1 機(jī)械振動(dòng)具有上述振動(dòng)的應(yīng)用，形成的機(jī)器和儀器包括：振動(dòng)給料機(jī)、振動(dòng)輸送機(jī)、振動(dòng)整形機(jī)、振動(dòng)篩選機(jī)、振動(dòng)脫水機(jī)、振動(dòng)干燥機(jī)、振動(dòng)冷卻機(jī)、振動(dòng)冷凍機(jī)、振動(dòng)破碎機(jī)、振動(dòng)球磨機(jī)、振動(dòng)光飾機(jī)、振動(dòng)壓路機(jī)、振動(dòng)攤鋪機(jī)、振動(dòng)夯土機(jī)、振動(dòng)沉拔樁機(jī)、振動(dòng)造型機(jī)、振動(dòng)采油機(jī)、海浪

10、發(fā)電機(jī)、各種形式的振搗器和激振器等，機(jī)械振動(dòng)學(xué)-緒論411.1 機(jī)械振動(dòng)機(jī)械振動(dòng)學(xué)-緒論421.1 機(jī)械振動(dòng)機(jī)械振動(dòng)學(xué)-緒論431.1 機(jī)械振動(dòng)機(jī)械振動(dòng)學(xué)-緒論441.1 機(jī)械振動(dòng)機(jī)械振動(dòng)學(xué)-緒論451.1 機(jī)械振動(dòng)機(jī)械振動(dòng)學(xué)-緒論461.1 機(jī)械振動(dòng)機(jī)械振動(dòng)學(xué)-緒論471.1 機(jī)械振動(dòng)機(jī)械振動(dòng)學(xué)-緒論481.1 機(jī)械振動(dòng)機(jī)械振動(dòng)學(xué)-緒論491.1 機(jī)械振動(dòng)機(jī)械振動(dòng)學(xué)-緒論501.1 機(jī)械振動(dòng)機(jī)械振動(dòng)學(xué)-緒論511.1 機(jī)械振動(dòng)機(jī)械振動(dòng)學(xué)-緒論521.1 機(jī)械振動(dòng)機(jī)械振動(dòng)學(xué)-緒論531.1 機(jī)械振動(dòng)機(jī)械振動(dòng)學(xué)-緒論5455機(jī)械振動(dòng)學(xué)-緒論超聲診斷儀產(chǎn)生超聲，并發(fā)射到人體內(nèi)，在組織中傳播，遇到正

11、常與有疾病的組織時(shí)，便會(huì)產(chǎn)生反射與散射，儀器接到這種信號(hào)后，加以處理，顯示為波形、曲線或圖像等，就可以供醫(yī)生做判斷組織或器官健康與否的依據(jù)。采用振動(dòng)沉管混凝土灌注樁的黃河?xùn)|岸美化工程56機(jī)械振動(dòng)學(xué)-緒論57機(jī)械振動(dòng)學(xué)-緒論1.1 機(jī)械振動(dòng)利用機(jī)械振動(dòng)，極大地改善了勞動(dòng)條件，甚至成百倍地提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率：人們可以根據(jù)逐年氣象要素統(tǒng)計(jì)得出的氣象波動(dòng)的規(guī)律，預(yù)估某一年度的氣象要素人們可以利用潮汐的周期性振動(dòng)，預(yù)報(bào)重大災(zāi)難的來(lái)臨、開(kāi)發(fā)能源、保護(hù)環(huán)境、排澇灌溉、安排航運(yùn)、建設(shè)海港和防護(hù)海岸等人們可以利用樹(shù)木年輪中一疏一密的波動(dòng)變化，進(jìn)行地質(zhì)考古、環(huán)境污染、森林更新、自然災(zāi)害、冰川進(jìn)退、醫(yī)療衛(wèi)生、農(nóng)牧業(yè)產(chǎn)

12、量預(yù)測(cè)等方面的研究美妙動(dòng)聽(tīng)的音樂(lè) (包括人聲)也是源于振動(dòng)而產(chǎn)生出來(lái)的。1.2 振動(dòng)系統(tǒng)模型模型就是將實(shí)際事物抽象化而得到的表達(dá)。例如，力學(xué)中的質(zhì)點(diǎn)、剛體、梁、板、殼、質(zhì)量一彈簧系統(tǒng)等都是模型。振動(dòng)系統(tǒng)模型按系統(tǒng)的不同性質(zhì)可分為：離散系統(tǒng)與連續(xù)系統(tǒng)常參數(shù)系統(tǒng)與變參數(shù)系統(tǒng)線性系統(tǒng)與非線性系統(tǒng)確定系統(tǒng)與隨機(jī)系統(tǒng)等58機(jī)械振動(dòng)學(xué)-緒論1.2 振動(dòng)系統(tǒng)模型機(jī)械振動(dòng)學(xué)-緒論59機(jī)械振動(dòng)學(xué)-緒論60質(zhì)量彈簧系統(tǒng)拖拉機(jī)駕駛員的胃的垂直振動(dòng)其它形式的振動(dòng)系統(tǒng)機(jī)械振動(dòng)學(xué)-緒論611.2 振動(dòng)系統(tǒng)模型離散系統(tǒng)：集中參數(shù)元件組成質(zhì)量 彈簧 阻尼常參數(shù)系統(tǒng)與變參數(shù)系統(tǒng) 常微分方程描述線性系統(tǒng)與非線性系統(tǒng)確定系統(tǒng)與隨機(jī)

13、系統(tǒng)連續(xù)系統(tǒng)：彈性體元件組成桿 梁 軸 板 殼慣性、彈性與阻尼連續(xù)分布偏微分方程描述62機(jī)械振動(dòng)學(xué)-緒論k2k11.2 振動(dòng)系統(tǒng)模型m3q3離散系統(tǒng)：集中參數(shù)元件組成質(zhì)量 彈簧 阻尼常微分方程描述qq2 m2m1km q1單自由度 三自由度連續(xù)系統(tǒng)：彈性體元件組成桿 梁 軸 板 殼慣性、彈性與阻尼連續(xù)分布偏微分方程描述63機(jī)械振動(dòng)學(xué)-緒論xm彈性連續(xù)體1.2 振動(dòng)系統(tǒng)模型常參數(shù)系統(tǒng)：離散系統(tǒng)與連續(xù)系統(tǒng)常參數(shù)系統(tǒng)與變參數(shù)系統(tǒng)線性系統(tǒng)與非線性系統(tǒng)確定系統(tǒng)與隨機(jī)系統(tǒng)振動(dòng)系統(tǒng)的各個(gè)特性參數(shù)都不隨時(shí)間而變化不是時(shí)間函數(shù)變參數(shù)系統(tǒng)：振動(dòng)系統(tǒng)的特性參數(shù)隨時(shí)間而變化時(shí)間函數(shù)64機(jī)械振動(dòng)學(xué)-緒論1.2 振動(dòng)系統(tǒng)

14、模型常參數(shù)系統(tǒng)：振動(dòng)系統(tǒng)的各個(gè)特性參數(shù)都不隨時(shí)間而變化不是時(shí)間函數(shù)變參數(shù)系統(tǒng)：振動(dòng)系統(tǒng)的特性參數(shù)隨時(shí)間而變化時(shí)間函數(shù)65機(jī)械振動(dòng)學(xué)-緒論離散系統(tǒng)與連續(xù)系統(tǒng)1.2 振動(dòng)系統(tǒng)模型如果一個(gè)振動(dòng)系統(tǒng)的質(zhì)量不隨運(yùn)動(dòng)參數(shù)(如坐標(biāo)、速度、加速度等)而變化，而且系統(tǒng)的彈性力和阻尼力都可以簡(jiǎn)化常參數(shù)系統(tǒng)與變參數(shù)系統(tǒng) 為線性模型(彈性力和線性系統(tǒng)與非線性系統(tǒng)確定系統(tǒng)與隨機(jī)系統(tǒng)66機(jī)械振動(dòng)學(xué)-緒論變形的一次方成正比；阻尼力與速度的一次方成正比)，則稱為線性系統(tǒng)。凡是不能簡(jiǎn)化為線性系統(tǒng)的振動(dòng)系統(tǒng)都稱為非線性系統(tǒng)。范德波爾方程：1.2 振動(dòng)系統(tǒng)模型線性系統(tǒng)振動(dòng)參量都是一次方，是線性關(guān)系，當(dāng)我們討論的彈性構(gòu)件屬于小變形情

15、67機(jī)械振動(dòng)學(xué)-緒論況，可以略去二次及二次以上的高階小量，于是簡(jiǎn)化成線性問(wèn)題來(lái)解決。本課程研究的對(duì)象及方法正是這類振動(dòng)。非線性振動(dòng)振動(dòng)參量在微分方程中出現(xiàn)二次或是高次，這叫做非線性振動(dòng)。mxkx 2(1)0 xxxx1.2 振動(dòng)系統(tǒng)模型確定系統(tǒng)系統(tǒng)特征可用時(shí)間的確離散系統(tǒng)與連續(xù)系統(tǒng)常參數(shù)系統(tǒng)與變參數(shù)系統(tǒng)線性系統(tǒng)與非線性系統(tǒng)確定系統(tǒng)與隨機(jī)系統(tǒng)定函數(shù)給出。確定微分方程描述隨機(jī)系統(tǒng)系統(tǒng)特征不能用時(shí)間的確定函數(shù)給出，只具有概率統(tǒng)計(jì)規(guī)律性。隨機(jī)微分方程描述68機(jī)械振動(dòng)學(xué)-緒論一個(gè)實(shí)際系統(tǒng)究竟應(yīng)該采用哪一種簡(jiǎn)化模型，應(yīng)該根據(jù)具體情況進(jìn)行具體分析。而分析簡(jiǎn)化模型的正確與否，必須經(jīng)過(guò)科學(xué)實(shí)驗(yàn)或生產(chǎn)實(shí)踐的檢驗(yàn)。

16、1.3 激勵(lì)與響應(yīng)激勵(lì)確定激勵(lì)隨機(jī)激勵(lì)響應(yīng)確定響應(yīng)隨機(jī)響應(yīng)用時(shí)間的確定函數(shù)來(lái)描述的激勵(lì)屬于確定激勵(lì)脈沖函數(shù)階躍函數(shù)周期函數(shù)簡(jiǎn)諧函數(shù)機(jī)械振動(dòng)學(xué)-緒論691.3 激勵(lì)與響應(yīng)激勵(lì)不能用時(shí)間的確定函數(shù)來(lái)描述，但它們具有一定的概率統(tǒng)計(jì)規(guī)律性，可用隨機(jī)過(guò)程來(lái)描述。確定激勵(lì)隨機(jī)激勵(lì)響應(yīng)確定響應(yīng)隨機(jī)響應(yīng)機(jī)械振動(dòng)學(xué)-緒論701.3 激勵(lì)與響應(yīng)激勵(lì)確定激勵(lì)隨機(jī)激勵(lì)響應(yīng)確定響應(yīng)隨機(jī)響應(yīng)1.根據(jù)響應(yīng)的存在時(shí)間分：瞬態(tài)響應(yīng)穩(wěn)態(tài)響應(yīng)2.根據(jù)響應(yīng)是否有周期性分：簡(jiǎn)諧響應(yīng)周期響應(yīng)非周期響應(yīng)混沌機(jī)械振動(dòng)學(xué)-緒論711.3 激勵(lì)與響應(yīng)激勵(lì)確定激勵(lì)系統(tǒng)的響應(yīng)為時(shí)間的隨機(jī)函數(shù)，只能用概率統(tǒng)計(jì)的方法描述。隨機(jī)激勵(lì)確定系統(tǒng)隨機(jī)系統(tǒng) 隨機(jī)

17、激勵(lì)振動(dòng)系統(tǒng)的響應(yīng)一定為隨機(jī)響應(yīng)響應(yīng)確定響應(yīng)隨機(jī)響應(yīng)機(jī)械振動(dòng)學(xué)-緒論721.4 振動(dòng)分類簡(jiǎn)諧振動(dòng)確定振動(dòng)非簡(jiǎn)諧的周期振動(dòng)瞬態(tài)振動(dòng)按振動(dòng)現(xiàn)象分類按激振情況分類73隨機(jī)振動(dòng)自由振動(dòng)受迫振動(dòng)自激振動(dòng)參激振動(dòng)機(jī)械振動(dòng)學(xué)-緒論1.4 振動(dòng)分類1.簡(jiǎn)諧振動(dòng)運(yùn)動(dòng)時(shí)位移隨時(shí)間按正弦或余弦規(guī)律變化。（簡(jiǎn)稱為諧振動(dòng)）xx=Asint0t2.非簡(jiǎn)諧的周期振動(dòng)雖然不是諧振動(dòng)，但仍是周期的復(fù)雜變化。以后會(huì)講到，這類振動(dòng)可分成幾個(gè)簡(jiǎn)諧振動(dòng)的疊加。x0t74機(jī)械振動(dòng)學(xué)-緒論1.4 振動(dòng)分類3.瞬態(tài)振動(dòng)振動(dòng)參量是時(shí)間的非周期函數(shù)，通常只在一段時(shí)間內(nèi)存在。4.隨機(jī)振動(dòng)振動(dòng)量不是時(shí)間的確定性函數(shù)，只能用概率統(tǒng)計(jì)方法研究，如汽車在

18、不平路上的顛簸等等。75機(jī)械振動(dòng)學(xué)-緒論1.4 振動(dòng)分類1.自由振動(dòng)振動(dòng)的能量就是由初始條件提供。以后由于阻尼，振動(dòng)的機(jī)械能逐漸消耗。2.受迫振動(dòng)外界交變的激勵(lì)(激振)使系統(tǒng)發(fā)生的振動(dòng)。一旦外加激勵(lì)消失，受迫振動(dòng)就停止，進(jìn)入自由振動(dòng)。76機(jī)械振動(dòng)學(xué)-緒論1.4 振動(dòng)分類3.自激振動(dòng)系統(tǒng)在振動(dòng)開(kāi)始及振動(dòng)過(guò)程中也受到外力作用，但這外力本身不是交替變化的作用力，而系統(tǒng)在這外力的作用下自己產(chǎn)生交替變化作用力，以便維持振動(dòng)的持續(xù)進(jìn)行。例如鐘擺，拉胡琴弦等。它與自由振動(dòng)的區(qū)別在于：在振動(dòng)過(guò)程中有外界能量輸入。它與受迫振動(dòng)的區(qū)別在于：受迫振動(dòng)中的交變力是外加的，自激振動(dòng)的交變力則是運(yùn)動(dòng)本身產(chǎn)生的。4.參激振

19、動(dòng)系統(tǒng)自身參數(shù)變化激發(fā)的振動(dòng)。通過(guò)周期地或隨機(jī)地改變系統(tǒng)的特性參數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。77機(jī)械振動(dòng)學(xué)-緒論1.4 振動(dòng)分類自由振動(dòng)按激振情況分類按運(yùn)動(dòng)規(guī)律分類受迫振動(dòng)自激振動(dòng)參激振動(dòng)簡(jiǎn)諧振動(dòng)非簡(jiǎn)諧的周期振動(dòng)瞬態(tài)振動(dòng)隨機(jī)振動(dòng)按描述振動(dòng)系統(tǒng)的微分方程分類按描述振動(dòng)系統(tǒng)的自由度分類線性振動(dòng)非線性振動(dòng)單自由度系統(tǒng)振動(dòng)多自由度系統(tǒng)振動(dòng)無(wú)限自由度系統(tǒng)振動(dòng)78機(jī)械振動(dòng)學(xué)-緒論1.5自由度例如電機(jī)放在鋼梁上，由于偏心質(zhì)量引起振動(dòng)，略去鋼梁的質(zhì)量，把它簡(jiǎn)化成一個(gè)彈簧加一個(gè)阻尼器，這就是單自由度系統(tǒng)有阻尼受迫振動(dòng)的問(wèn)題。自由度決定振動(dòng)系統(tǒng)在任何瞬時(shí)空間位置所需的獨(dú)立坐標(biāo)的個(gè)數(shù)（或參數(shù)）。再如，當(dāng)我們用有限元法求解振動(dòng)問(wèn)題時(shí)，

20、也要把無(wú)限自由度系統(tǒng)簡(jiǎn)化成有限自由度系統(tǒng)。79機(jī)械振動(dòng)學(xué)-緒論1.5自由度 單自由度系統(tǒng)振動(dòng)用一個(gè)獨(dú)立坐標(biāo)就能確定的系統(tǒng)的振動(dòng)。 多自由度系統(tǒng)振動(dòng)用多個(gè)獨(dú)立坐標(biāo)才能確定的系統(tǒng)的振動(dòng)。 無(wú)限自由度系統(tǒng)振動(dòng)即彈性體的振動(dòng)，需用無(wú)限多個(gè)獨(dú)立坐標(biāo)（位移函數(shù)）才能確定系統(tǒng)的振動(dòng)。我們研究的是彈性體振動(dòng)問(wèn)題，實(shí)際上都是屬于無(wú)限自由度系統(tǒng)的振動(dòng)。但是，這要求解偏微分方程，只對(duì)簡(jiǎn)單的情況才能求解。因此，對(duì)于大量的工程振動(dòng)問(wèn)題，是按其具體情況，抓住主要矛盾，簡(jiǎn)化為有限自由度問(wèn)題去求解。80機(jī)械振動(dòng)學(xué)-緒論1.5自由度機(jī)械振動(dòng)學(xué)-緒論811.5自由度xk2k1PBk0dmall1l2機(jī)械振動(dòng)學(xué)-緒論821.5自由

21、度km3q3q2 m2k1k2xmqm1q1m機(jī)械振動(dòng)學(xué)-緒論83單自由度三自由度彈性連續(xù)體1.5振動(dòng)問(wèn)題解決方法一、設(shè)備振動(dòng)分析在激勵(lì)條件與系統(tǒng)特性已知的情形下，求系統(tǒng)響應(yīng)問(wèn)題分析振動(dòng)原因、提出改進(jìn)措施方法分析和改進(jìn)措施流程開(kāi)始實(shí)際結(jié)構(gòu)物理模型假設(shè)、忽略等數(shù)學(xué)模型微分方程等動(dòng)態(tài)特性固有頻率、振型等結(jié)束84改進(jìn)措施結(jié)構(gòu)、剛度、減振等機(jī)械振動(dòng)學(xué)-緒論1.5振動(dòng)問(wèn)題解決方法二、工程振動(dòng)特性測(cè)試(系統(tǒng)辨識(shí))在激勵(lì)與響應(yīng)均為已知的情形下，來(lái)確定系統(tǒng)的特性問(wèn)題測(cè)試振動(dòng)情況、判定是否滿足要求、提出改進(jìn)措施方法測(cè)試、標(biāo)準(zhǔn)、改進(jìn)措施流程開(kāi)始實(shí)際結(jié)構(gòu)測(cè)試方案測(cè)點(diǎn)、傳感等測(cè)試分析頻譜、烈度、噪聲等物理模型假設(shè)、忽

22、略等數(shù)學(xué)模型微分方程等滿足要求？標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范等結(jié)束是否動(dòng)態(tài)特性固有頻率、振型等改進(jìn)措施結(jié)構(gòu)、剛度、減振等85機(jī)械振動(dòng)學(xué)-緒論1.5振動(dòng)問(wèn)題解決方法 三、產(chǎn)品研制在一定的激勵(lì)條件下，如何來(lái)設(shè)計(jì)系統(tǒng)的特性，使得系統(tǒng)的響應(yīng)滿足指定的條件問(wèn)題：滿足性能指標(biāo)方法：設(shè)計(jì)、分析、測(cè)試流程開(kāi)始動(dòng)態(tài)特性設(shè) 計(jì)結(jié)構(gòu)、圖、數(shù)據(jù)是分析模型物理、數(shù)學(xué)修改設(shè)計(jì)否測(cè)試？否結(jié)束更改設(shè)計(jì)？是測(cè)試分析86機(jī)械振動(dòng)學(xué)-緒論1.5振動(dòng)問(wèn)題解決方法實(shí)際的振動(dòng)問(wèn)題往往是錯(cuò)綜復(fù)雜的，它可能同時(shí)包含分析、識(shí)別、測(cè)定、綜合、設(shè)計(jì)、預(yù)測(cè)等幾個(gè)方面的問(wèn)題。通常，將實(shí)際問(wèn)題抽象成為力學(xué)模型，實(shí)質(zhì)上就是一個(gè)系統(tǒng)識(shí)別的問(wèn)題，進(jìn)而針對(duì)系統(tǒng)模型列式求解的過(guò)程

23、，實(shí)質(zhì)上就是振動(dòng)分析的過(guò)程。而分析并不是問(wèn)題的終結(jié)，分析的結(jié)果還必須用于改進(jìn)設(shè)計(jì)或者排除故障(實(shí)在的或潛在的)，這就是振動(dòng)設(shè)計(jì)或綜合的問(wèn)題。機(jī)械振動(dòng)學(xué)-緒論87機(jī)械振動(dòng)學(xué)-緒論881.5振動(dòng)問(wèn)題解決方法解決振動(dòng)問(wèn)題的方法解決振動(dòng)問(wèn)題的方法，不外乎是理論分析方法與實(shí)驗(yàn)研究方法，二者是相輔相成的。在大量實(shí)踐和科學(xué)實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上建立起來(lái)的理論，反過(guò)來(lái)對(duì)實(shí)踐起一定的指導(dǎo)作用。而從理論分析得到的每一個(gè)結(jié)論都必須通過(guò)實(shí)驗(yàn)的驗(yàn)證，并經(jīng)受實(shí)踐的檢驗(yàn)，才能確定它是否正確。在振動(dòng)問(wèn)題的理論分析中大量地應(yīng)用了數(shù)學(xué)工具，特別是計(jì)算機(jī)與計(jì)算技術(shù)的日益發(fā)展為解決復(fù)雜振動(dòng)問(wèn)題提供了有力的工具。1.5 單位國(guó)際單位制(SI)包括：(1)七個(gè)明確定義的基本單位；(2)派生單位；(3)補(bǔ)充單位。SI制基本單位舉例量名稱符號(hào)說(shuō)明長(zhǎng)度是用氪(krypton)-86燈的波長(zhǎng)來(lái)定義的：即“一米(length)質(zhì)量(mass)時(shí)間(time)米千克秒mkgs長(zhǎng)度等于氪-86原子在能級(jí)2p10和5d5間轉(zhuǎn)變時(shí)的真空輻射波長(zhǎng)的1650763.73倍?！逼錁?biāo)準(zhǔn)原器是一鉑銥(platinum-iridium) 圓柱體。藏于法國(guó)Svres地方的地下室內(nèi)。是由原子共振頻率來(lái)定義的：“一秒等于銫(cesium)-133原子在基態(tài)的兩個(gè)超精細(xì)能級(jí)間轉(zhuǎn)變時(shí)輻射波的9192631770個(gè)周期的時(shí)間?！狈治稣駝?dòng)采用