機(jī)械振動(dòng)分析與應(yīng)用.ppt

1、機(jī)械振動(dòng)分析與應(yīng)用,2010年9月,能源與動(dòng)力工程學(xué)院,主講：張新塘 電話郵箱：,為何要設(shè)置這門課程?,專業(yè)知識(shí)體系的重要組成部分 目前學(xué)科的研究熱點(diǎn)之一 以后工作或深造的需要,該課程主要講什么?有什么基本要求？,主要內(nèi)容：主要介紹振動(dòng)的基礎(chǔ)理論及其在動(dòng)力機(jī)械(尤其是內(nèi)燃機(jī))中的應(yīng)用.包括： 第一章 緒論 第二章 離散系統(tǒng)的振動(dòng)微分方程 第三章 線性離散系統(tǒng)的自由振動(dòng) 第四章 線性離散系統(tǒng)的受迫振動(dòng) 第五章 離散系統(tǒng)振動(dòng)理論在動(dòng)力機(jī)械中的應(yīng)用 第六章 船舶推進(jìn)軸系扭轉(zhuǎn)振動(dòng) 基本要求： 掌握有關(guān)振動(dòng)的基礎(chǔ)理論 熟悉振動(dòng)基礎(chǔ)理論在動(dòng)力機(jī)械中的應(yīng)用 掌握船舶推進(jìn)軸系扭轉(zhuǎn)計(jì)算

2、,振動(dòng)理論在內(nèi)燃機(jī)中的應(yīng)用,課程的特點(diǎn)及學(xué)習(xí)方法,課程特點(diǎn)： 容量大 “聽”起來-都有用 “學(xué)”起來-不容易 涉及的知識(shí)面廣 乍一看-似曾相識(shí) 動(dòng)起手-山重水復(fù) 學(xué)時(shí)數(shù)少 30+2,學(xué)習(xí)方法： 課前 自學(xué)、預(yù)習(xí)-帶著問題進(jìn)課堂 課堂 到堂、專注、跟著走-輕輕松松出教室 課后 總結(jié)、理解、作業(yè)、聯(lián)想-原來是這樣！,每章的力學(xué)基礎(chǔ)和數(shù)學(xué)基礎(chǔ),課程性質(zhì)、考核方法,課程性質(zhì)： 專業(yè)選修 考核方法（暫定）：,期末筆試,平時(shí)成績(jī)（點(diǎn)名+作業(yè)）,比例：73,教材及參考文獻(xiàn),推薦教材： 機(jī)械振動(dòng)與噪聲學(xué) 趙玖 等 編著 科學(xué)出版社 2004、9 參考文獻(xiàn)： 王琪,內(nèi)燃機(jī)及其軸系扭轉(zhuǎn)振動(dòng),大連海事大學(xué)出版社 清

3、華大學(xué)工程力學(xué)系固體力學(xué)系編， 機(jī)械振動(dòng)學(xué)（上冊(cè)），1980 賀興書， 機(jī)械振動(dòng)學(xué)（修訂本），上海交通大學(xué)出版社，1988 季文美，機(jī)械振動(dòng)學(xué)，科學(xué)出版社， 1985 胡宗武，工程振動(dòng)分析基礎(chǔ)，上海交通大學(xué)出版社，1985 駱振黃，工程振動(dòng)導(dǎo)引，上海交通大學(xué)出版社，1989 William T. Thomson . Theory of Vibration with Applications. Prentice - Hall, 2005-12 Tse, Francis S. Mechanical Vibration Theory and Applications, 1978,第一章 緒論,1.1

4、 機(jī)械振動(dòng)概述,1.2 振動(dòng)運(yùn)動(dòng)學(xué),1. 1 機(jī)械振動(dòng)概述,第一章 緒 論,一.關(guān)于“振動(dòng)”,心臟的搏動(dòng)、耳膜和聲帶的振動(dòng)等 汽車、火車、飛機(jī)及機(jī)械設(shè)備的振動(dòng) 家用電器、鐘表的振動(dòng) 地震以及聲、電、磁、光的波動(dòng)等等 股市的升跌和振蕩等,1. 1 機(jī)械振動(dòng)概述,第一章 緒 論,振動(dòng)的危害： 運(yùn)載工具的振動(dòng)； 噪聲； 機(jī)械設(shè)備以及土木結(jié)構(gòu)的破壞； 地震； 降低機(jī)器及儀表的精度。,1. 1 機(jī)械振動(dòng)概述,第一章 緒 論,振動(dòng)的利用： 琴弦振動(dòng)； 振動(dòng)沉樁、振動(dòng)拔樁以及振動(dòng)搗固等; 電子諧振器； 振動(dòng)檢測(cè)； 振動(dòng)壓路機(jī); 振動(dòng)給料機(jī); 振動(dòng)成型機(jī)等。,1. 1 機(jī)械振動(dòng)概述,第一章 緒 論,機(jī)械振動(dòng)的

5、基本概念及研究目的 基本概念 -機(jī)械或結(jié)構(gòu)或狀態(tài)在平衡位置附近的往復(fù)運(yùn)動(dòng) 研究目的 掌握機(jī)械振動(dòng)的規(guī)律，利用振動(dòng)為人類造福 設(shè)法減少振動(dòng)的危害。,第一章 緒 論,1. 1 機(jī)械振動(dòng)概述,二.機(jī)械振動(dòng)的分類 1按振動(dòng)系統(tǒng)的自由度數(shù)分類,自由度就是確定系統(tǒng)在振動(dòng)過程中任何瞬時(shí)幾何位置所需獨(dú)立坐標(biāo)的數(shù)目,單自由度系統(tǒng)振動(dòng)確定系統(tǒng)在振動(dòng)過程中任何瞬時(shí)幾何位置只需要一個(gè)獨(dú)立坐標(biāo)的振動(dòng)；,第一章 緒 論,1. 1 機(jī)械振動(dòng)概述,二.機(jī)械振動(dòng)的分類 1按振動(dòng)系統(tǒng)的自由度數(shù)分類,兩自由度系統(tǒng)振動(dòng)確定系統(tǒng)在振動(dòng)過程中任何瞬時(shí)幾何位置需要兩個(gè)獨(dú)立坐標(biāo)的振動(dòng)；,第一章 緒 論,1. 1 機(jī)械振動(dòng)概述,二.機(jī)械振動(dòng)的

6、分類 1按振動(dòng)系統(tǒng)的自由度數(shù)分類,多自由度系統(tǒng)振動(dòng)確定系統(tǒng)在振動(dòng)過程中任何瞬時(shí)幾何位置需要多個(gè)獨(dú)立坐標(biāo)的振動(dòng)；,第一章 緒 論,1. 1 機(jī)械振動(dòng)概述,二.機(jī)械振動(dòng)的分類 2按振動(dòng)系統(tǒng)所受的激勵(lì)類型分類,自由振動(dòng)系統(tǒng)受初始干擾或原有的外激勵(lì)取消后產(chǎn)生的振動(dòng)； 強(qiáng)迫振動(dòng)系統(tǒng)在外激勵(lì)力作用下產(chǎn)生的振動(dòng)； 自激振動(dòng)系統(tǒng)在輸入和輸出之間具有反饋特性并有能源補(bǔ)充而產(chǎn)生的振動(dòng)。,第一章 緒 論,1. 1 機(jī)械振動(dòng)概述,二.機(jī)械振動(dòng)的分類 3按系統(tǒng)的響應(yīng)（振動(dòng)規(guī)律）分類,簡(jiǎn)諧振動(dòng)能用一項(xiàng)時(shí)間的正弦或余弦函數(shù)表示系統(tǒng)響應(yīng)的振動(dòng)； 周期振動(dòng)能用時(shí)間的周期函數(shù)表示系統(tǒng)響應(yīng)的振動(dòng)； 瞬態(tài)振動(dòng)只能用時(shí)間的非周期衰減函

7、數(shù)表示系統(tǒng)響應(yīng)的振動(dòng)； 隨機(jī)振動(dòng)不能用簡(jiǎn)單函數(shù)或函數(shù)的組合表達(dá)運(yùn)動(dòng)規(guī)律，而只能用統(tǒng)計(jì)方法表示系統(tǒng)響應(yīng)的振動(dòng)。,第一章 緒 論,1. 1 機(jī)械振動(dòng)概述,二.機(jī)械振動(dòng)的分類 4按描述系統(tǒng)的微分方程分類,線性振動(dòng)能用常系數(shù)線性微分方程描述的振動(dòng)； 非線性振動(dòng)只能用非線性微分方程描述的振動(dòng)。,第一章 緒 論,1. 1 機(jī)械振動(dòng)概述,三.機(jī)械振動(dòng)問題及解決方法 1響應(yīng)分析,?,已知系統(tǒng)參數(shù)及外界激勵(lì),求系統(tǒng)的響應(yīng)(位移、速度、加速度和力的響應(yīng)等）,第一章 緒 論,1. 1 機(jī)械振動(dòng)概述,2系統(tǒng)設(shè)計(jì)和系統(tǒng)辨識(shí),系統(tǒng)尚不存在，需要設(shè)計(jì)合理的系統(tǒng)參數(shù)，使系統(tǒng)在已知激勵(lì)下達(dá)到給定的響應(yīng)水平,系統(tǒng)已經(jīng)存在，需要根

8、據(jù)測(cè)量獲得的激勵(lì)和響應(yīng)識(shí)別系統(tǒng)參數(shù)，以便更好地研究系統(tǒng)特性,?,已知系統(tǒng)的激勵(lì)和響應(yīng),求系統(tǒng)參數(shù),第一章 緒 論,1. 1 機(jī)械振動(dòng)概述,已知系統(tǒng)響應(yīng)和系統(tǒng)參數(shù),?,3環(huán)境預(yù)測(cè),確定系統(tǒng)的激勵(lì),第一章 緒 論,1. 1 機(jī)械振動(dòng)概述,理論分析 試驗(yàn)研究,模擬系統(tǒng)的工作條件施加已知激勵(lì)，測(cè)試系統(tǒng)的響應(yīng)，來驗(yàn)證理論分析結(jié)果，或研究系統(tǒng)的固有特性。 理論分析和試驗(yàn)研究的方法相互補(bǔ)充、相互促進(jìn)，為解決復(fù)雜的工程振動(dòng)問題創(chuàng)造了極為有利的條件。,研究振動(dòng)的一般過程和方法：,第一章 緒 論,1. 2 振動(dòng)運(yùn)動(dòng)學(xué) （自學(xué)）,簡(jiǎn)諧振動(dòng) 振幅、周期（圓頻率或頻率）和初相位 矢量表示和復(fù)數(shù)表示 簡(jiǎn)諧振動(dòng)的迭加 復(fù)數(shù)相加或矢量疊加