振动理论基础ppt课件.ppt

第十六章振动理论基础机械系统在其平衡位置附近所作的往复运动称为振动。振动现象普遍存在于自然界和工程技术中，如地震。本章仅研究单自由度系统的微振动，讨论振动的基本特征。系统偏离平衡位置后，仅在恢复力作用下维持的振动称为自由振动。以平衡位置为原点，建立图示坐标。物块在一般位置的受力如图示，则其振动微分方程为其通解频率和周期只与系统本身所固有的惯性和弹性有关，而与运动的初始条件无关，是描述振动系统基本性质的重要物理量。质量m=0.5kg的物块，沿光滑斜面无初速滑下，如图所示。当物块下落高度h=0.1m时撞于无质量的弹簧上并不再分离。弹簧刚度k=0.8kN/m，倾角β＝300，求系统振动的固有频率和振幅，并写出物块的运动方程。解：物块在平衡位置时，弹簧静变形当物块碰上弹簧时，取时间t=0，作为振动的起点。
则运动的初始条件：
初位移如图所示。在无重弹性梁的中部放置质量为m的物块，其静挠度（静变形）为2mm。若将物块在梁未变形位置处无初速释放，求系统的振动规律。解：此无重弹性梁相当于弹簧，其刚性系数在初瞬时t＝0，物块位于未变形的梁上，其坐标
x0＝－δst=－2mm，初速v0=0，则等效弹簧并联和串联弹簧★串联弹簧图为一摆振系统。杆重不计，球质量为m，摆对轴O的转动惯量为J，弹簧刚度为k，杆于水平位置平衡，尺寸如图。求系统微小振动的运动微分方程及振动频率。解：§16-2计算系统固有频率的能量法系统动能图示为两个相同的塔轮。齿轮半径皆为R，半径为r的鼓轮上绕有细绳，轮Ⅰ上连一铅直弹簧，轮Ⅱ上挂一重物。塔轮对轴的转动惯量皆为J，弹簧刚度为k，重物质量为m。求系统振动的固有频率。解：以系统平衡时重物的位置为原点，取x为广义坐标。取平衡位置为势能零点，系统的势能为在如图示的振动系统中，摆杆AO对铰链O的转动惯量为J，在A水平位置处于平衡，求系统微振动的固有频率。解：取摆角为广义坐标，设其变化规律为如图所示，质量为m，半径为r的圆柱体，在半径为R的圆弧槽上作无滑动的滚动。求圆柱体在平衡位置附近作微小振动的固有频率。解：取摆角为广义坐标，设其微振动规律为整理后得由§16-3单自由度系统有阻尼的自由振动1、有阻尼自由振动微分方程的标准形式2、微分方程的解★小阻尼情形衰减振动的周期阻尼对振幅的影响初始幅值A和初位相θ取决于初始条件。★临界阻尼情形★大阻尼情形图为一弹性杆支持的圆盘，弹性杆扭转刚度为k1，圆盘对杆轴的转动惯量为J。如圆盘外缘受到与转动速度成正比的切向阻力，其衰减扭振的周期为Td。求圆盘所受阻力偶的矩与转动角速度的关系。解：盘外缘切向阻力与转动速度成正比，则此阻力偶矩M与角速度ω成正比，且转向相反。则阻力偶系数§16-4单自由度系统的受迫振动1、激振力直接作用下的受迫振动★微分方程的解式中受迫振动的振幅与静变形之比称放大系数，即③当λ＞＞1时，阻尼对振幅影响可忽略不计。相频特性曲线如图所示。由图可知，当有阻尼时，ε随频率比ω/ωn连续变化。
①当λ＜＜1时，ε≈0，受迫振动位移与激振力接近同位相。②当λ＞＞1时，ε≈π，受迫振动与激振力接近反位相。③当λ＝1时，，与阻尼大小无关，这是共振时的一个重要特征。2、弹簧端点作简谐运动引起的受迫振动3、偏心转子引起的受迫振动由质心运动定理，得令幅频特性曲线如图所示图示为一测振仪的简图，其中物块质量为m，弹簧刚度为k。测振仪放在振动物体表面，并随物体而运动。设物体的振动规律为

求测振仪中物块的运动微分方程及其受迫振动规律。解：测振仪随物体振动，则其弹簧悬挂点的运动规律为受迫振动规律为例16-9解：取摆角θ为广义坐标，系统平衡位置为坐标原点。电动机Ⅱ安装在基础Ⅰ上，基础下面是弹性基地，如图所示。已知地基的弹性系数为k，基础质量为m1，电动机定子质量为m2，转子质量为m，转子有偏心距e，转子以匀角速度ω转动。求：（1）基础的强迫振动的振幅；（2）基础对电动机的铅直动约束力。1.将电动机和基础看成一质点系分析它的运动和受力情况

（2）

2.求地基对电动机的铅直动约束力。§16-5隔振的概念主动隔振物块振动时，通过弹簧和阻尼器传到地基上的力分别为图是在不同阻尼情况下的η～λ曲线。由图可知，只有当时才有意义。即以后才有隔振效果。被动隔振其中图为一汽车在波形路面行走的力学模型。路面的波形可用公式

表示，其中幅度d=25mm，波长l=5m。汽车质量m=3000kg，弹簧刚性系数k=294kN/m。忽略阻尼，求汽车以速度v=45km/h匀速前进时，车体的垂直振幅及汽车的临界速度。解：汽车匀速行驶的位移系统的固有频率为当ω=ωn时，系统发生共振，有作业：P254～P261
16-7、16-9、16-12、16-16