一、机械报动的研究内容
机械振动问颐广泛地存在于机械r程的各个领城内.常见的间题有:如何提高机械系统的抗振能力;如何防止系统产生共振;如何避免系统的自振。不平衡惯性力引起振动的平衡问颐;减振与隔振;冲击与冲击隔离:嗓声控制和振动利用等。随着近代振动理论的迅速发展.以及电子计算机和侧试仪器的发展和完善.振动分析的方法和手段发生了飞跃性变革.任何复杂的机械和结构几乎都可以进行T.程所需柄度的分析。许多振动现象是有益于人类的.例如电进波的激发、乐器的发声和齐种振动机械的运用等。但是在多数悄况下.振动却带来有害的形响.由于振动.降低r机器的动态精度和使用性能。由于振动,导致机械使用寿命的降低和灾难性事故的发生。此外.由于振动而产生的噪声公害日益严重.使人烦跳、厌倦和疲劳.降低T.作效率.影响人体健康。因此.研振动对机械的使用和设计具有宜要的实际愈义.随着大型复杂的高速旋转机械的不断增加和〔业发展水平的不断提高,这种研究的迫切性也就璐来越显现 在振动研究中,一般把被研究的对象,小到一个零件.大到一个庞大的1几程结构或机器.称为系统;把外界对系统的作用或机器运动所产生的力称为撇振或输人;把系统在激振作用下产生的动态变化称为响应或愉出。机械振动这门学科就是分析系统、激振和响应这三者之间的关系。随着测试仪器的发展和完替.振动的实骏研究已发展成一种独立的解决问妞的手段。振动问题的理论分析和实验研究,这两种方法的相互补充,为解决复杂机械振动问皿创造了有利的条件。
振动研究所要解决的问压可归纳为以下几类:(响应分析.已知轴人和系统的参数.求系统的响应.即求系统的振动位移、振动速度和振动加速度响应.为设计计算机械结构强度、刚度、允许的振动能*水平提供依据。(2)系统设计。已知系统的激振,设计合理的系统参数,满足预定要求的动态响应。(3)系统识别。在已知输人和愉出的情况下求系统参教,对已有的机械系统进行激振,洲得在滋振下的响应,然后识别系统的结构参数。(4)环境预侧。已知系统的翰出及系统的参数,确定系统的钧人.以判别系统的环境特性.
二、机械振动的研究方法
研究机械系统的振动问妞,一般分为下列几个步骤:
建立力学模型
实际的机械振动系统往往是很复杂的,为便于分析和计算.必须抓住主要因素.而略去一些次要因素,将实际系统简化和抽象为动力学模型。简化的程度取决于系统木身的复杂程度、要求计算结果的准确性以及采用的计算工具和计算方法等。 动力学模型要表示系统的主要动态特性及外部激振情况。机械系统本身结构的动态特性参数是质*、刚度《或弹性)和阻尼.如何进行简化是值得认真研究的。 如图I-1(a)表示一辆汽车沿道路行驶时车身振动的力学模型.它是一个二自由度系统,其中弹筑常数就是悬架和轮胎的等效刚度,阻尼器表示减振器、悬架和轮胎的等效阻尼.车身的惯性简化为平移质*m和绕质心的转动惯量I.图1-1(b)表示一桥式起重机起吊盆时的情况.研究突然吊起皿物时绳索及桥架结构中的动力响应.可简化为双质量弹黄系统。
其中:是小车质皿加二分之一桥架质*.m=为重物的质盆:汤。是桥架跨中的刚度;鑫:是绳索的刚度。建立的力学模型与实际的机械系统越接近,则分析的结果与实际情况越接近。
建立毅学樱型
应用物理定律对所建立的力学摸型进行分析.导出描述系统特性的数学方程。通常振动问题的数学模型表现为徽分方程的形式。
方程的求解为得到描述系统运动的数学表达式.就需对数学模型求解。通常这种数学表达式是位移为时间函数的形式。它表明系统运动、系统性质和激振(含初始干扰》的关系.
分析结论:根据方程的解提供的规律和系统的工作要求及结构特点.可以作出设计和改进的决断,以获得问题的*佳解决方案。
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