现代机械设计手册·第6卷(第二版)
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第2章 机械振动基础

本章的内容是线性振动。线性振动的特点是系统在平衡位置附近作微幅振动,其位移、速度和加速度分别用x表示,此时系统的弹性回复力Kx和阻尼力均是线性的。为使运动方程具有简单形式,描述系统运动时坐标原点应取在平衡位置。

本章首先介绍单自由度系统的自由振动,包括系统的固有频率、阻尼和振动的对数衰减率。接着介绍单自由度系统在简谐激励下的受迫振动,在频率域对振动响应进行分析,了解简谐激励稳态响应的振幅、相位随激励频率的变化,以及共振的特点等。然后介绍多自由度系统的振动,包括系统的运动方程、频率和振型、振型的正交性,以及几种常见二自由度系统在简谐激励下稳态响应的计算。最后介绍振动系统在任意激励下响应的计算。

2.1 单自由度系统的自由振动

表27-2-1 单自由度系统的自由振动

注:临界阻尼和大阻尼的情形,如下图所示。

1) 临界阻尼,如图。

2) 大阻尼ζ>1:

2.2 单自由度系统的受迫振动

2.2.1 简谐激励下的振动响应

表27-2-2 简谐激励下的振动响应

2.2.2 一般周期激励下的稳态响应

表27-2-3 一般周期激励下的稳态响应

2.2.3 扭转振动与直线振动的参数类比

表27-2-4 扭转振动与直线振动的参数类比

2.2.4 机电类比

表27-2-5 力学模型和电学模型的参数类比

2.3 多自由度系统

2.3.1 多自由度系统的自由振动及其特性

表27-2-6 多自由度系统的自由振动及其特性

2.3.2 多自由度系统的简谐激励稳态响应

表27-2-7 多自由度系统的简谐激励稳态响应

2.3.3 常见二自由度系统简谐激励下的稳态响应

表28-2-8 常见二自由度系统简谐激励下的稳态响应

注: a=K1+K2-m2ω2b=(C1+C2ωg=(K1-m1ω2)(K2-m2ω2)-(K1m1+C1C2ω2

  h=(K1-m1ω2C2ω+[K2-(m1+m2ω2C1ω

2.3.4 弹性连接黏性阻尼隔振系统的稳态响应

表27-2-9 弹性连接黏性阻尼隔振系统的稳态响应

2.3.5 动力反共振隔振系统的稳态响应

表27-2-10 动力反共振隔振系统的稳态响应

2.4 振动系统对任意激励的响应计算

2.4.1 单自由度系统

表27-2-11 单自由度系统对任意激励的响应计算

2.4.2 多自由度系统的模态分析法

表27-2-12 多自由度系统的模态分析法

2.4.3 阻抗、导纳和四端参数

表27-2-13 阻抗、导纳和四端参数