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1、第1章 机械振动学 绪 论第1页，共19页，编辑于2022年，星期日第第1章章 绪绪 论论机机 械械 振振 动动 学学1.2 振动运动学振动运动学 1.1 机械振动概述机械振动概述 1.3 课程内容及要求课程内容及要求 1.4 参考文献参考文献第2页，共19页，编辑于2022年，星期日1.1 机械振动概述机械振动概述 第一章第一章 绪绪 论论振动是是自然界中常见的现象振动是是自然界中常见的现象心脏的搏动、耳膜和声带的振动等心脏的搏动、耳膜和声带的振动等汽车、火车、飞机及机械设备的振动汽车、火车、飞机及机械设备的振动家用电器、钟表的振动家用电器、钟表的振动地震以及声、电、磁、光的波动等等地震以及
2、声、电、磁、光的波动等等股市的升跌和振荡等股市的升跌和振荡等第3页，共19页，编辑于2022年，星期日1.1 机械振动概述机械振动概述 第第1章章 绪绪 论论振动的灾害：振动的灾害：运载工具的振动；运载工具的振动；噪声；噪声；机械设备以及土木结构的破坏；机械设备以及土木结构的破坏；地震；地震；降低机器及仪表的精度。降低机器及仪表的精度。第4页，共19页，编辑于2022年，星期日1.1 机械振动概述机械振动概述 第一章第一章 绪绪 论论振动的利用：振动的利用：琴弦振动；琴弦振动；振动沉桩、振动拔桩以及振动捣固等振动沉桩、振动拔桩以及振动捣固等;电子谐振器；电子谐振器；振动检测；振动检测；振动压路
3、机振动压路机;振动给料机振动给料机;振动成型机等。振动成型机等。第5页，共19页，编辑于2022年，星期日1.1 机械振动概述机械振动概述 第一章第一章 绪绪 论论机械振动的基本概念及研究目的机械振动的基本概念及研究目的机械振动的基本概念及研究目的机械振动的基本概念及研究目的基本概念基本概念机械或结构在平衡位置附近的往复运动机械或结构在平衡位置附近的往复运动机械或结构在平衡位置附近的往复运动机械或结构在平衡位置附近的往复运动 目的目的掌握机械振动的规律，利用振动为人类造福掌握机械振动的规律，利用振动为人类造福设法减少振动的危害。设法减少振动的危害。第6页，共19页，编辑于2022年，星期日第一
4、章第一章 绪绪 论论1.1 机械振动概述机械振动概述 机械振动的分类机械振动的分类 1按振动系统的按振动系统的自由度数自由度数自由度数自由度数分类分类自由度就是确定系统在振动过程自由度就是确定系统在振动过程中任何瞬时几何位置所需独立坐中任何瞬时几何位置所需独立坐标的数目标的数目单单自自由由度度系系统统振振动动确确定定系系统统在在振振动动过过程程中中任任何何瞬瞬时时几几何何位位置置只只需需要要一一个独立坐标的振动；个独立坐标的振动；第7页，共19页，编辑于2022年，星期日第一章第一章 绪绪 论论1.1 机械振动概述机械振动概述 机械振动的分类机械振动的分类 1按振动系统的按振动系统的自由度数自
5、由度数自由度数自由度数分类分类两两自自由由度度系系统统振振动动确确定定系系统统在在振振动动过过程程中中任任何何瞬瞬时时几几何何位位置置需需要要两个独立坐标的振动；两个独立坐标的振动；第8页，共19页，编辑于2022年，星期日第一章第一章 绪绪 论论1.1 机械振动概述机械振动概述 机械振动的分类机械振动的分类 1按振动系统的按振动系统的自由度数自由度数自由度数自由度数分类分类多多自自由由度度系系统统振振动动确确定定系系统统在在振振动动过过程程中中任任何何瞬瞬时时几几何何位位置置需需要要多多个独立坐标的振动；个独立坐标的振动；第9页，共19页，编辑于2022年，星期日第一章第一章 绪绪 论论1.
6、1 机械振动概述机械振动概述 机械振动的分类机械振动的分类 2按振动系统所受的激励类型分类按振动系统所受的激励类型分类自由振动自由振动系统受初始干扰或原有的外激励取消后产生的振动；系统受初始干扰或原有的外激励取消后产生的振动；强迫振动强迫振动系统在外激励力作用下产生的振动；系统在外激励力作用下产生的振动；自激振动自激振动系统在输入和输出之间具有反馈特性并有能源补充而产生的振动。系统在输入和输出之间具有反馈特性并有能源补充而产生的振动。第10页，共19页，编辑于2022年，星期日第一章第一章 绪绪 论论1.1 机械振动概述机械振动概述 机械振动的分类机械振动的分类 3按系统的响应（振动规律）分类
7、按系统的响应（振动规律）分类简谐振动简谐振动能用一项时间的正弦或余弦函数表示系统响应的振动；能用一项时间的正弦或余弦函数表示系统响应的振动；周期振动周期振动能用时间的周期函数表示系统响应的振动；能用时间的周期函数表示系统响应的振动；瞬态振动瞬态振动只能用时间的非周期衰减函数表示系统响应的振动；只能用时间的非周期衰减函数表示系统响应的振动；随随机机振振动动不不能能用用简简单单函函数数或或函函数数的的组组合合表表达达运运动动规规律律，而而只只能能用用统统计计方方法法表表示系统响应的振动。示系统响应的振动。第11页，共19页，编辑于2022年，星期日第一章第一章 绪绪 论论1.1 机械振动概述机械振
8、动概述 机械振动的分类机械振动的分类 4按描述系统的微分方程分类按描述系统的微分方程分类线性振动线性振动能用常系数线性微分方程描述的振动；能用常系数线性微分方程描述的振动；非线性振动非线性振动只能用非线性微分方程描述的振动。只能用非线性微分方程描述的振动。第12页，共19页，编辑于2022年，星期日第一章第一章 绪绪 论论1.1 机械振动概述机械振动概述 机械振动问题及解决方法机械振动问题及解决方法 1响应分析响应分析?已知已知系统参数系统参数及及外界激励外界激励求求系统的响应系统的响应(位移、速度、加速度和力的响应等）位移、速度、加速度和力的响应等）第13页，共19页，编辑于2022年，星期
9、日第一章第一章 绪绪 论论1.1 机械振动概述机械振动概述 机械振动问题及解决方法机械振动问题及解决方法 2系统设计系统设计和和系统辨识系统辨识系统尚不存在，需要设计合理的系统尚不存在，需要设计合理的系统参数，使系统在已知激励下系统参数，使系统在已知激励下达到给定的响应水平达到给定的响应水平系统已经存在，需要根据测量获得的系统已经存在，需要根据测量获得的激励和响应识别系统参数，以便更好激励和响应识别系统参数，以便更好地研究系统特性地研究系统特性?已知已知系统的激励系统的激励和和响应响应求求系统参数系统参数第14页，共19页，编辑于2022年，星期日第一章第一章 绪绪 论论1.1 机械振动概述机
10、械振动概述 已知已知系统响应系统响应和和系统参数系统参数?机械振动问题及解决方法机械振动问题及解决方法 3环境预测环境预测确定确定系统的激励系统的激励第15页，共19页，编辑于2022年，星期日第一章第一章 绪绪 论论1.1 机械振动概述机械振动概述 v理论分析理论分析v试验研究试验研究实际实际系统系统力学原理微分微分方程方程数值数值解解解析解析解解计算机数学工具振动振动特性特性模模拟拟系系统统的的工工作作条条件件施施加加已已知知激激励励，测测试试系系统统的的响响应应，来来验验证证理理论分析结果，或研究系统的固有特性。论分析结果，或研究系统的固有特性。理理论论分分析析和和试试验验研研究究的的方
11、方法法相相互互补补充充、相相互互促促进进，为为解解决决复复杂杂的的工工程程振动问题创造了极为有利的条件。振动问题创造了极为有利的条件。第16页，共19页，编辑于2022年，星期日第一章第一章 绪绪 论论1.2 振动运动学振动运动学 （自学自学）简谐振动简谐振动 振幅、周期（圆频率或频率）和初相位振幅、周期（圆频率或频率）和初相位 矢量表示和复数表示矢量表示和复数表示 简谐振动的迭加简谐振动的迭加 复数相加或矢量叠加复数相加或矢量叠加 任意周期振动的谐波分析任意周期振动的谐波分析 任意周期振动都可以通过谐波分析分解成一系列简谐振动的叠加任意周期振动都可以通过谐波分析分解成一系列简谐振动的叠加 第
12、17页，共19页，编辑于2022年，星期日第一章第一章 绪绪 论论1.3 课程内容及要求课程内容及要求内容内容教材教材1-5章，即线性系统的自由振动和受迫振动章，即线性系统的自由振动和受迫振动要求要求预习：每章的力学基础和数学基础预习：每章的力学基础和数学基础作业：认真完成每次作业作业：认真完成每次作业实验：完成实验报告及思考实验：完成实验报告及思考第18页，共19页，编辑于2022年，星期日第一章第一章 绪绪 论论1.4 主要主要参考文献参考文献Thomson,W.T.,Theory of Vibration with Applications,Prentice-Hall,1972Merov
13、itch,L.,Elements of Vibration Analysis,Mc Graw-Hill,1975Timoshenko,S.,Vibration Problems in Engineering,4ed,John Wiley&Sons,1974Den Hartog,J.P.,Mechanical Vibrations,4ed,Mc Graw-Hill,1956Tse,Francis S.,Mechanical Vibration Theory and Applications,1978清华大学工程力学系固体力学系编，清华大学工程力学系固体力学系编，机械振动学（上册），机械振动学（上册），1980贺兴书，贺兴书，机械振动学（修订本），上海交通大学出版社，机械振动学（修订本），上海交通大学出版社，1988季文美，机械振动学，科学出版社，季文美，机械振动学，科学出版社，1985胡宗武，工程振动分析基础，上海交通大学出版社，胡宗武，工程振动分析基础，上海交通大学出版社，1985骆振黄，工程振动导引，上海交通大学出版社，骆振黄，工程振动导引，上海交通大学出版社，1989第19页，共19页，编辑于2022年，星期日