中南大学机械振动第二章(课件之三)

1、2.5 2.5 简谐强迫振动理论的应用简谐强迫振动理论的应用2.5.1 2.5.1 旋转失衡引起的强迫振动旋转失衡引起的强迫振动 在旋转机械中，旋转失衡是使系统振动的外界激励的主要在旋转机械中，旋转失衡是使系统振动的外界激励的主要来源。旋转失衡的原因是高速旋转机械中转动部分的质量中来源。旋转失衡的原因是高速旋转机械中转动部分的质量中心与转轴中心不重合。图心与转轴中心不重合。图220220为旋转失衡的示意图。为旋转失衡的示意图。图220失衡激励下的幅频特性图和相频特性图： 图221图221图2212.5.2 支承运动引起的强迫振动支承运动引起的强迫振动 系统的支承部分如果有运动也可使系统发生强迫

2、振动，这在工程实际中经常遇到。例如，精密仪器受周围环境振动的影响而振动，车辆由于在不平路面上行驶而引起振动等等。如果支承的运动可以用简谐函数描述，则系统的振动可用简谐强迫振动理论来分析。 典型的支承运动的模型如图222所示。图222图 2232.5.3 隔振原理隔振原理振动隔离指将机器或结构与周围环境用减振装置隔离，它是消除振动振动隔离指将机器或结构与周围环境用减振装置隔离，它是消除振动危害的重要手段危害的重要手段。实际工程中的振动隔离可分为两类：积极隔振、消积极隔振、消极隔振极隔振对自身是振源的机器，为减少它对周围环境的影响，将其与支承它的基础隔离开，这类隔振称为积极隔振积极隔振。其力学模型

3、的特点是，激励作用于质量m，引起m的振动。要求把振源m与支承它的基础(弹簧和阻尼器的另一端)隔离(参见图224(a)。比如，对大型发动机、大型电机、汽轮机、冲床和振动台等都要安装一定的隔振装置以减少对周围环境的影响。图224两种隔振原理相似两种隔振原理相似：方法是把需要隔离的机器设备安装在合：方法是把需要隔离的机器设备安装在合适的具有弹性和阻尼的减振装置或隔振装置上，使大部分振适的具有弹性和阻尼的减振装置或隔振装置上，使大部分振动被减振装置或隔振装置吸收，以阻断振动的传递。动被减振装置或隔振装置吸收，以阻断振动的传递。 对允许振动很小的精密仪器和设备，为减少周围环境振动对它的影响，需要把它与支

4、承它的基础隔离，这类隔振称为消极隔振消极隔振。它的力学模型的特点是，激励是由基础运动产生的，振源是基础运动(参见图222)，要求质量m的振动尽可能小。图224图223X为设备隔振后的振幅A为振源振幅 2.5.4 惯性式测振仪原理惯性式测振仪原理 惯性式测振仪通常是把由弹性元件支承的惯性质量装在适当的壳体内，限制质量沿一给定的轴运动。阻尼通常由壳体内的粘性液体提供。用检测元件测量质量块与壳体之间的相对运动作为系统的输出(见图225)。 惯性式测振仪是一个典型的“质量一阻尼器一弹簧”的单自由度系统。为了便于分析它的性质，假定其支承(壳体)做简谐振动。图225 选取不同的频率比和阻尼比，可使测振仪测

5、量不同的振动参数。选取不同的频率比和阻尼比，可使测振仪测量不同的振动参数。测振仪本身的主要性能参数有，灵敏度、测量精度、测量频率范围等等。 图 2262.5.5 转轴的横向振动转轴的横向振动 某些旋转机械在开机及停机过程中，当机器的转速经过某某些旋转机械在开机及停机过程中，当机器的转速经过某个定值时，会出现剧烈的振动，这对机器十分有害。这个个定值时，会出现剧烈的振动，这对机器十分有害。这个定值通常称为临界转速。为保证机器安全，开机及停机时定值通常称为临界转速。为保证机器安全，开机及停机时必须快速超越临界转速。在设计机器时必须使转轴的工作必须快速超越临界转速。在设计机器时必须使转轴的工作转速远离转轴的临界转速转速远离转轴的临界转速。转轴的临界转速一般很接近转转轴的临界转速一般很接近转轴横向自由振动的固有频率。轴横向自由振动的固有频率。 图 227 图 228 计及阻尼(略) 26 周期强迫振动周期强迫振动 非简谐的周期激励在工程结构的振动中大量存在。旋转机械失衡产生的激励多半是周期激励。 按简谐激励求解按简谐激励求解：如果周期激励中的某一谐波的幅值比其他谐波的幅值大的多，可视为简谐激励。 按周期激励求解按周期激励求解：将周期激励展为