振动基础知识分析

振动基础必学知识点
以下是振动基础必学的知识点：
1. 振动的定义：振动是物体围绕某个平衡位置来回周期性地运动。

2. 振动的周期和频率：振动的周期是振动一个完整循环所需要的时间，单位是秒；频率是单位时间内振动的次数，单位是赫兹。

它们之间有
以下关系：频率 = 1/周期。

3. 振动的幅度：振动的幅度是指物体离开平衡位置的最大距离。

4. 简谐振动：简谐振动是指物体在没有阻力的情况下，围绕平衡位置
做匀速往复运动的振动。

简谐振动的特点是周期恒定、频率固定且幅
度不断变化。

5. 谐振：谐振是指当外力作用频率与物体固有频率相同时，物体容易
发生共振现象，振幅会明显增大的现象。

6. 弹簧振子：弹簧振子是指一个质点通过与弹簧连接，形成一个可以
进行振动的系统。

弹簧振子的运动方程可以用简谐振动的方程表示。

7. 摆钟：摆钟是指一个由质点与一个固定的绳或杆连接，形成可以进
行振动的系统。

摆钟的运动方程可以用简谐振动的方程表示。

8. 声音的传播和振动：声音是由物体的振动引起的机械波。

声音的传
播需要介质的存在，并且介质中的分子通过相互振动来传递能量。

9. 波动的特征：波动的特征包括传播速度、波长、频率和振幅。

10. 波的类型：根据波动传播介质的性质，波可以分为机械波和电磁波两种类型。

以上是振动基础必学的知识点，掌握这些知识可以帮助理解振动和波动以及它们在不同物理现象中的应用。

大物知识点总结振动振动是物体周围环境引起的周期性的运动。

它是自然界中普遍存在的物理现象，了解振动现象对于理解物质的性质和物理规律具有重要意义。

振动现象广泛存在于自然界和人类生活中，如大地的地震、声波的传播、机械振动、弹性体的振动等等。

本文将介绍大物知识点中与振动相关的内容，并做相应总结。

一、简谐振动简谐振动是指体系对于某个平衡位置附近作微幅振动，其回复力正比于位移的现象。

它是最基本的振动形式，也是在自然界中广泛存在的振动。

简谐振动的重要特征包括振幅、周期、频率、角频率、相位等。

简谐振动的数学描述是通过简谐振动的运动方程来完成的，对于弹簧振子来说，它的运动方程是x = Acos(ωt + φ)，其中x为位移，A为振幅，ω为角频率，t为时间，φ为相位。

利用这个方程，我们可以得到简谐振动的各种运动参数，如速度、加速度、动能、势能以及总机械能。

对于简谐振动系统，我们可以利用牛顿第二定律与胡克定律来进行分析。

牛顿第二定律可以得出振动体的加速度与回复力的关系，而胡克定律则是描述了挠性介质的回复力与位移的关系。

利用这两个定律，我们可以得到简谐振动的运动参数和系统的动力学性质。

二、受迫振动和共振在实际中，许多振动都是在外力的驱动下进行的，这种振动被称为受迫振动。

受迫振动是振动中的另一个重要现象，它包括了临界阻尼和过阻尼等多种振动状态。

受迫振动系统的特点是具有固有振动频率以及外力频率，当外力频率与系统的固有振动频率相近时，就会出现共振现象。

共振是指系统受到外力作用后，振幅或能量急剧增大的现象。

共振现象在实际工程中有着重要应用，如建筑结构的抗震设计、桥梁的结构设计等。

三、波的传播波是另一种重要的振动形式，它在自然界和人类生活中都有着广泛的应用。

波的传播包括机械波、电磁波、物质波等多种形式，它的传播速度和传播方式与特定介质的性质密切相关。

波的传播是通过介质中的微小振动来实现的，振动的传递使得能量和信息得以传播。

在波的传播中，我们可以通过波动方程来描述波的传播规律，如弦上的横波传播可以通过波动方程来描述，光波的传播也可以通过麦克斯韦方程来描述。

高中物理振动振动是高中物理中一个非常重要的概念，是许多自然现象和科学原理的基础。

振动在我们周围随处可见，比如钟摆的摆动、弹簧的震动、声音的传播等都与振动有关。

本文将从振动的定义、特点、分类以及在生活中的应用等方面进行详细的介绍。

一、振动的定义振动是指物体围绕平衡位置周期性地作往复运动，即物体由平衡位置向一个方向运动，再返回原来的平衡位置，如此反复。

在振动过程中，物体的能量在弹性介质中传播，经历一系列周期性的变化。

二、振动的特点1.周期性：振动是指物体围绕平衡位置做周期性的运动。

这一周期性运动可以很规律，也可以呈现出复杂的特征。

2.振幅：振幅是指振动物体偏离平衡位置的最大距离，它决定了振动的幅度大小。

3.频率：频率是指单位时间内振动的次数，通常用赫兹（Hz）作为单位，不同的振动系统有不同的频率。

4.波长：波长是指相邻两个振动周期之间的距离，它与频率和振动速度有关。

三、振动的分类根据振动的性质和特点，振动可以分为机械振动和电磁振动两种。

1.机械振动：机械振动是指由机械系统产生的振动，比如弹簧振子、声音波动等都属于机械振动。

2.电磁振动：电磁振动是指由电磁系统产生的振动，比如光波的传播、无线电波的发射等都属于电磁振动。

四、振动在生活中的应用振动在生活中有着广泛的应用，不仅在物理学领域有着重要意义，还在其他领域产生了深远的影响。

1.医学领域：超声波成像技术利用声波的振动原理，可以用于医学诊断和治疗。

2.工程领域：震动台可以模拟地震等自然灾害，用于建筑物的抗震设计和测试。

3.交通领域：振动感应器可以用于检测车辆的振动状态，保障交通安全和车辆性能。

4.通信领域：光纤通信系统利用光的电磁振动实现信号的传输，具有高速和稳定的优势。

综上所述，振动是一种周期性的运动形式，具有广泛的应用价值。

通过学习振动的原理和特点，不仅可以更好地理解自然界中的现象，还可以为科学技术的发展和生活的改善提供基础支持。

希望本文对读者有所帮助，让大家对振动有更深入的认识和理解。

一、名词和术语1. 振动的基本参量：幅值、周期（频率）和相位机械振动是指物体围绕其平衡位置附近来回摆动并随时间变化的一种运动。

振动通常以其幅值、周期（频率）和相位来描述，它们是描述振动的三个基本参量。

a．幅值：表示物体动态运动或振动的幅度，它是机械振动强度的标志，也是机器振动严重程度的一个重要指标。

机器运转状态的好坏绝大多数情况是根据振动幅值的大小来判别的。

针对机械设备的振动信号，选择有效的特征参数指标，是实现状态监测的关键，常用的特征参数包括:有量纲参数: 均方根(RMS)，峰值(Peak)，峰峰值(Peak-Peak)。

均方根(RMS):表征信号的能量，其定义为:均方根是对机组进行状态监测最重要的指标，由于均方根振动信号的能量，当机组正常运转时，振动信号的能量处于比较稳定的状态，当机组某个零部件出现异常后，信号的能量增加，当增知到超过设定阅值时，就可以判断出机组出现异常、对于速度信号的评估，通常用均方根表示。

均方根的稳定性和趋势性较好，许多标准都采用均方根来作为状态监测的参数.ISO 10816是针对通用机械的状态监测标准，采用速度信号的RMS作为特征参数。

VDI 3834作为唯一一个针对风电机组的振动标准，采用速度和加速度的RMS作为监测指标.峰值是指某段采集的信号中的最高值和最低值，其中，最高值表示为Peak(+)，最低值表示为Peak(-)，由于加速度信号主要表征受力的大小，因此通常用峰值来表征加速度的大小.峰峰值(Peak-Peak)是指某段采集的信号中，最高值和最低值之间的差值，它是峰值(+)和峰值(-)之间的范围，由于峰峰值描述的是信号值的变化范围大小，因此对于位移信号，通常用峰峰值表示。

峰－峰值等于正峰和负峰之间的最大偏差值，峰值等于峰－峰值的 1/2。

只有在纯正弦波的情况下，均方根值才等于峰值的0.707 倍，平均值等于峰值的0.637倍。

而平均值在振动测量中一般则很少使用。

1振动的危害1.1动静部分发生摩擦解释：由于汽轮机单机容量的增加以及对效率的追求，动静部分特别是径向间隙很小（一般为2-5mm），过大的振动极易造成动静部分摩擦从而造成灾难性的后果，如果摩擦发生在转轴的汽封处，将会造成转子的热弯曲引起振动的进一步增加，形成恶性循环引起转子的永久性弯曲。

1.2加速某些部件的磨损和产生偏摩解释：因振动产生不均匀的磨损，主要有轴颈、轴承、活动试联轴器、发电机滑环、励磁整流子以及静止部分的滑销系统。

振动之所以使这些部件产生不均匀的磨损，主要是动静部件或二个部件之间存在差别振动，同时，轴颈的回转中心不在轴瓦的中心，回转轨迹有一定的偏心度（以后会看到，这个偏心是轴承不产生油膜震荡的条件），周期性的作用力常常偏向某一方向，这是造成偏摩的根本原因。

1.3动静部分的疲劳损坏解释：刚体的振动具有一定的能量，振动的强度越大、振动的能量越大，由此使某些部件产生过大的动应力导致疲劳损坏并造成事故的进一步扩大。

在现场，由振动使零件发生疲劳损坏的主要有轴瓦乌金碎裂，这是由于转轴和轴承之间的差别振动太大（对于一般落地试轴承，轴颈的振动强度是轴承的5-10倍）1.4某些紧固件的断裂和松弛解释：过大的振动使轴承座紧固螺栓断裂和某些零件的松脱，丧失原有的功能，甚至浇筑的基础松动，最典型的事例是日本海南电厂的600MW机组，在启动过程中发生强烈振动最后导致51米长的轴系中断17处，国内也有类似事件，主要是国产200MW机组因调速系统故障引起机组的强烈振动导致轴系断裂，轴承座飞出。

1.5机组经济性降低解释：一般的振动最先使转子的轴封处发生摩擦，导致汽封间隙的扩大（几乎在每台汽轮机上发生，燃气轮机也不例外）使机组的漏汽量增加，经济性降低。

1.6直接或间接造成事故解释：过大的振动使汽轮机危急保安器或机组其他保护仪表的正常工作受到直接的影响，国产200MW机组就发生过因振动导致危急保安器误动的事例。

另一方面，振动产生的噪音对运行人员的身心健康造成危害。

1、正定对称的阻尼矩阵：意味着系统因初始扰动储存起来的能量在振动过程中将因阻尼作用而不断地消耗掉。

一般情况下，结构的质量矩阵M 是正定对称矩阵，刚度矩阵K 是半正定对称矩阵，而粘性阻尼矩阵C 应该为正定对称矩阵。

原因如上。

2、实模态理论：对于某一阶主振动，各个质点运动的相位不是相同就是相反，也就是说，质点总是同时通过平衡位置，同时达到运动量的最大值。

因此，节点的位置固定不变，主振动呈现驻波性质。

对无阻尼系统，位移矢量和速度矢量的相位差始终为90°。

3、复模态理论：对于具有非比例粘性阻尼的系统，即使在同一阶主振动中，节点的位置也是变化的，振动将呈现行波性质而有别于实模态振动的驻波性质，位移矢量和速度矢量之间的相位差是不确定的。

在这种情况下，引入状态变量进行分析将更加方便。

有关的模态理论成为复模态理论。

（准定常气动力下的二元翼段颤振问题就属于这种情况）。

4、气动力为位移和速度的函数，这相当于气动力改变了结构的刚度特性和阻尼特性。

5、对于单自由度系统，固有频率和自由振动频率相同，而对于多自由度系统，固有频率和自由振动频率通常是不同的。

系统刚度愈大，固有频率愈高。

频率是由质量和刚度确定的。

6、阻尼：阻尼的性质通常是比较复杂的，它可能是位移、速度以及其他因素的函数。

工程中常用的是粘性阻尼，这类阻尼与速度的大小成正比。

d F cx =- 。

阻尼的大小将直接决定系统的运动是否具有振动特性，临界阻尼状态就是系统是否振动的分界线，当阻尼系数1ξ<时系统是振动的，当1ξ≥时系统就不作振动了。

把1ξ=时对应的粘性阻尼系数定义为临界阻尼系数。

记为02c c m ω==特性和刚度特性来确定。

综上所述，有阻尼系统自由振动的特性取决于特征方程的根的特性；对于欠阻尼的情况，它的根是复数。

特征根具有频率量纲，故称之为复频率，它的实部是一个负数，表示了振幅衰减的状态；虚部总是共轭成对地出现，表示了系统振动的频率，因此特征根反映了全部振动特性。

振动频谱分析基础振动频谱分析是通过将信号分解成不同频率的成分来研究振动信号的一种方法。

它被广泛应用于机械、航空航天、电力等行业，用于故障诊断、结构健康监测、产品品质评估等方面。

本文将介绍振动频谱分析的基础知识，包括时间域分析、频域分析和谱线类型等内容。

时间域分析是振动频谱分析的起点，它主要研究振动信号在时间轴上的变化。

时间域分析的常用方法有时域图、波形图和轨迹图等。

时域图是通过将振动信号的幅值随着时间的变化绘制成图像来描述信号的特征。

波形图是将振动信号的振动轨迹绘制成图像，可以直观地观察信号的振动形态。

轨迹图则是绘制振动信号的相位随时间的变化，可以用来研究信号的相位关系。

频域分析是振动频谱分析的核心，它通过将信号从时域转换到频域来研究振动信号的频率特性。

频域分析的常用方法有傅里叶变换、快速傅里叶变换（FFT）和功率谱密度分析等。

傅里叶变换是将信号从时域转换到频域的数学方法，可以将信号分解成不同频率的正弦波成分。

FFT是傅里叶变换的一种快速计算方法，可以高效地计算出信号的频谱。

功率谱密度分析则是研究信号能量在不同频率上的分布，可以用来研究信号的频率特性。

在频域分析中，振动信号的频谱可以分为连续谱和离散谱两种类型。

连续谱是指信号在整个频率范围上的分布情况，可以用来分析信号的频带宽度和幅值特性。

离散谱则是指信号在离散频率点上的幅值分布，可以用来研究信号的谐波成分。

在实际应用中，通常使用功率谱来表示振动信号的频谱特性，它是信号在不同频率上的能量密度。

振动频谱分析中的一项重要应用是故障诊断。

通过分析振动信号的频谱可以识别出机械系统中的故障特征，例如轴承故障、齿轮故障等。

不同故障类型会在频谱上产生不同的特征频率，通过识别这些特征频率可以准确地判断故障类型和故障程度。

此外，振动频谱分析还可以用于结构健康监测和产品品质评估等方面，通过对振动信号的频谱进行分析可以得到结构的固有频率和模态参数，评估结构的健康状况和产品的品质水平。

机械振动学基础知识振动系统的瞬态响应分析引言机械振动学是研究物体在受到外力作用时产生的振动现象以及振动特性的一门学科。

振动系统在受到外部激励时会产生瞬态响应，瞬态响应是指系统在初始时刻受到外部干扰后，振动幅值和相位都发生变化的过程。

了解振动系统的瞬态响应对于分析系统的动态特性和设计控制策略至关重要。

一、单自由度系统的瞬态响应分析单自由度系统是机械振动学中最基本的振动系统之一，通常由质点和弹簧-阻尼器构成。

在受到外部激励时，单自由度系统的瞬态响应可以通过拉普拉斯变换等方法进行分析。

振动系统的瞬态响应主要包括自由振动和受迫振动两种情况，其中自由振动是指在没有外部激励的情况下系统的振动响应，而受迫振动是指在受到外部激励时系统的振动响应。

二、多自由度系统的瞬态响应分析多自由度系统是由多个质点和弹簧-阻尼器构成的振动系统，具有更加复杂的动力学特性。

在受到外部激励时，多自由度系统的瞬态响应需要通过矩阵计算等方法进行分析。

多自由度系统的振动模态是研究系统振动特性的重要方法，通过振动模态分析可以得到系统的固有频率和振动模型。

三、瞬态响应分析在工程应用中的意义瞬态响应分析在工程实践中具有重要的应用意义，可以帮助工程师了解系统在受到外部干扰时的振动特性，并设计合适的控制策略。

工程领域中的许多振动问题都需要进行瞬态响应分析，例如建筑结构的地震响应、风力作用下桥梁的振动响应等。

结论机械振动学是一门研究物体振动现象和振动特性的重要学科，瞬态响应分析是分析振动系统动态特性的关键方法。

通过对振动系统的瞬态响应进行深入研究，可以更好地理解系统的振动机制，为工程实践提供重要参考依据。

我们需要不断深化对振动系统的瞬态响应分析，推动机械振动学领域的进步与发展。

振动测量分析基础知识振动测量分析是指对物体振动特性进行测量和分析的过程，常用于工程领域的振动分析、故障诊断和结构健康监测。

在进行振动测量分析时，需要掌握一些基础知识，包括振动的基本概念、振动测量的方法、振动信号的分析与处理等。

一、振动的基本概念1.振动：物体围绕其中一位置或平衡位置作往复或周期性运动的现象。

2.振动的主要参数：振幅、周期、频率、相位和相位差。

3.振动的分类：自由振动和受迫振动，以及简谐振动和非简谐振动。

二、振动测量的方法1.直接法：通过直接接触目标物体或其附近的测点，使用传感器实时测量振动信号。

常用的传感器有加速度计、位移传感器和速度计等。

2.非接触法：通过无线传感技术、光学传感技术或红外线传感技术等，对远离目标物体的振动信号进行测量。

常用的传感器有激光测振仪、红外线摄像机和毫米波雷达等。

3.振动传感网络：通过多个传感器分布在目标物体上，实现多点同时测量和数据采集，进行全局振动监测和分析。

三、振动信号的分析与处理1.时域分析：通过对振动信号的波形进行观察和分析，得到信号的振幅、周期、频率以及时间变化规律。

2.频域分析：将时域信号转换为频域信号，通过傅里叶变换等方法，得到信号的频率成分和能量分布，可进行频谱分析和频率响应分析。

3.相位分析：通过测量不同测点的相位差，可以获得信号的相位关系和振动传播速度。

4.整频带法：对振动信号进行整个频率范围的分析，用于诊断和评估整个系统的振动特性。

5.专频法：对振动信号在特定频率范围内的分析，用于更精确地检测特定故障或异常情况。

振动测量分析在工程领域有着广泛的应用，例如在机械设备的故障诊断中，可以通过振动信号的分析来判断设备的健康状况和故障原因；在建筑物结构健康监测中，可以通过振动传感器对结构的振动参数进行实时监测，预防和诊断结构损伤等。

随着传感器技术和信号处理算法的不断发展，振动测量分析的精度和应用范围也在不断扩大，对振动的研究和应用产生了积极的推动作用。

振动基础知识点总结一、基础概念1. 振动的定义振动是指物体相对固定位置或平衡位置的周期性运动。

当物体相对于平衡位置发生周期性移动时，我们就称其为振动。

在自然界和日常生活中，我们可以观察到很多不同形式的振动，比如弹簧的拉伸振动、弦的横向振动、机械系统的转子振动等。

2. 振动的分类振动可以根据其运动形式、引起振动的原因、系统的特性等多种方式进行分类。

常见的分类方式包括：- 按运动形式可分为直线振动、旋转振动和复合振动；- 按引起振动的原因可分为自由振动、受迫振动和阻尼振动；- 按系统的特性可分为单自由度振动和多自由度振动等。

3. 振动的基本参数在描述振动时，常用的基本参数包括振幅、周期、频率、角频率、相位等。

这些参数描述了振动的幅度、速度和相位关系，是分析和描述振动运动特性的重要工具。

二、自由振动1. 自由振动概念自由振动是指系统在没有外力作用下的振动运动。

在自由振动的过程中，系统的振幅会随着时间不断变化，最终趋于稳定。

自由振动的运动方程一般为二阶线性微分方程，解析求解需要用到振动的基本理论知识。

2. 自由振动的特性自由振动的特性主要包括振动频率、振幅和相位。

对于简谐振动系统，其振动频率和振幅与系统的质量、刚度和阻尼相关。

而相位描述了系统中各个振动部件之间的相对位置关系。

3. 自由振动的应用自由振动的应用非常广泛，比如桥梁的结构振动、地震的振动运动、建筑物的自由振动等。

通过对自由振动的分析，可以评估结构的稳定性和安全性，为工程设计和地震防护提供重要参考。

三、受迫振动1. 受迫振动概念受迫振动是指系统在外部周期性力作用下的振动运动。

在受迫振动的过程中，系统受到外部力的影响，振动的频率和振幅会受到外部力的调控，产生共振等现象。

2. 受迫振动的特性受迫振动的特性与外部激励力的频率和幅度有关。

当外部激励力的频率接近系统的固有频率时，系统会产生共振现象，振动幅度会急剧增大。

另外，受迫振动也与系统的阻尼特性相关，阻尼会削弱系统的受迫振动响应。

振动总结归纳振动是物体在受到外力作用时产生的周期性运动。

它是自然界中常见的现象，也是工程设计和科学研究中重要的内容之一。

通过对振动现象的观察与研究，我们可以深入理解物体的结构与特性，为实际应用提供有益的指导。

本文将对振动进行总结与归纳，探讨其基本原理、种类与应用。

一、振动的基本原理振动是一个复杂的物理现象，其基本原理涉及到力的作用和运动的相互关系。

振动的发生是由外力引起的，当物体受到外力作用时，会产生弹性形变，从而使得物体回到平衡位置。

这种回到平衡位置的运动称为固有振动。

二、振动的种类1. 机械振动机械振动是指由机械系统引起的振动。

例如，弹簧振子、摆钟等都属于机械振动。

机械振动具有周期性、谐振频率等特点，对于工程设计和精密仪器制造有着重要的影响。

2. 光学振动光学振动是指光的传播过程中的振动现象。

当光通过介质时，会受到介质分子的影响，产生频率不同的振动。

这种振动对于光的传播和介质的性质具有重要的影响，例如色散、折射等现象。

3. 电子振动电子振动是材料中电子的振动现象。

在晶体中，电子可以通过晶格振动来传递能量，形成电子声子耦合。

电子振动对于材料的导电性、热导率等具有重要的影响。

三、振动的应用1. 振动传感技术振动传感技术是一种利用振动特性进行测量和监测的技术。

例如，振动传感器可以用于检测机械设备的故障与损伤，预测设备的寿命。

振动传感技术在工业制造、航空航天等领域有着广泛的应用。

2. 振动控制技术振动控制技术是通过改变外力或调节系统参数，来减小或抑制振动现象的技术。

例如，在建筑结构设计中，可以采用减振器来降低地震或风振对建筑物的影响。

振动控制技术在工程安全和舒适性的改善方面发挥着重要作用。

3. 振动工程振动工程是研究和应用振动理论的一门工程学科。

它涉及到结构的振动特性、设计的优化与改进，以及对振动环境的分析与评估。

振动工程在建筑、桥梁、交通工具等领域有着广泛的应用，可以提高结构的稳定性和安全性。

四、振动的发展趋势随着科学技术的不断进步，振动研究也在不断发展。

外力作用下的振动【学习目标】1．知道什么是阻尼振动和阻尼振动中能量转化的情况。

2．知道做受迫振动物体的振动频率跟固有频率无关，而等于驱动力的频率。

3．知道共振以及发生共振的条件，知道共振的应用和防止的实例。

4．会用单摆测定重力加速度．5．学会用公式法和图像法处理实验数据．【要点梳理】要点一、振动的分类1．振动的分类按振子受力的不同可将振动分为：（1）自由振动（又称固有振动）．回复力是系统内部的相互作用力．弹簧振子的弹力是系统内部的力，单摆的重力的切向分量也是系统内部的力．（2）阻尼振动．系统受到摩擦力或其他阻力．系统克服阻力的作用要消耗机械能．因而振幅减少，最后停下来，阻尼振动的图像如图所示．要点诠释：物体做阻尼振动时，振幅虽不断减小，但振动的频率仍由自身结构特点所决定。

并不会随振幅的减小而变化．例如：用力敲锣，由于锣受到空气的阻尼作用，振幅越来越小，锣声减弱，但音调不变．（3）受迫振动．如系统受到周期性外力的作用，就可以利用外力对系统做功，补偿系统因阻尼作用而损失的能量，使系统持续地振动下去．这种周期性的外力叫驱动力．系统在驱动力作用下的振动叫受迫振动．2．受迫振动的频率系统做受追振动的频率总是等于驱动力的频率，与系统的固有频率无关．3．共振系统做受迫振动时，如果驱动力的频率可以调节，把不同频率的驱动力先后作用于同—个振动系统，其受迫振动的振幅将不同，如图是共振曲线图．驱动力频率f等于系统的固有频率f0时，受迫振动的振幅最大，这种现象叫做共振．要点诠释：驱动力频率接近物体的固有频率时，受迫振动的振幅最大，这种现象叫做共振．要点二、共振的应用与防止1．共振的应用与防止（1）共振的应用：由共振的条件知，要利用共振就应尽量使驱动力的频率与物体的固有频率一致．如：共振筛、共振转速计、共鸣箱、核磁共振仪等．①共振筛：共振筛是利用共振现象制成的．把筛子用四根弹簧支起来，在筛架上安装一个偏心轮，就成了共振筛．偏心轮在发动机的带动下转动时，适当调节偏心轮的转速，可以使筛子受到的驱动力的频率接近筛子的固有频率，筛子发生共振，提高了筛选工作的效率．②共鸣箱：乐器发出的声音也作为驱动力使乐器箱内的空气做受迫振动．当满足共振条件时，箱内空气处于共振状态而有较大的振幅，这种声音的共振现象通常叫做共鸣．各种各样的乐器如小提琴、大提琴、二胡、琵琶……它们都有形状不同、构造各异的共鸣箱，靠箱内空气的共鸣，才发出洪亮、美妙、动听的声音．③在无线电接收技术中用到的电谐振，它是共振的另一种表现形式．（2）共振的防止：由共振曲线可知，在需要防止共振时，要尽量使驱动力的频率和物体振动的固有频率不相等，而且相差越多越好．要点诠释：如：部队过桥时，为避免周期性的驱动力使桥发生共振，应便步走．2．微波炉原理微波炉的微波频率与水分子振动的固有频率2500 MHz非常接近，因此，当微波照射到食物时，微波施加的驱动力使食物中的水分子做受迫振动，并且处于共振状态而剧烈振动，使食物的温度迅速升高．由于这种“加热”方式是从里到外同时发生的，所以比其他煮熟食物的方式更快捷．3．减振原理思路一是给被保护的物体加一层减振的阻尼材料（如泡沫塑料等），使冲击过程的机械能尽可能多地转化为阻尼材料的内能，减轻被保护物体受到的冲击作用．思路二是在物体与外界冲击作用之间安装一个“质量一弹簧”系统，如果该系统的固有周期比外界冲击力的周期大很多，它不会及时地把该冲击力传递给物体，这种延缓的过程实际上对冲击力起到了平均的作用．4．声音的共振现象（共鸣）如：取两个频率相同的音叉A 和B ，相距不远并排放在桌面上，敲击音叉A 的叉股，使它发声，过一会儿用手抓住音叉A 的叉股，可听到没有被敲的音叉B 在发声．说明B 受A 的驱动作用而发生了共振．声音的共振在乐器上应用很广泛，如小提琴、二胡等，通过共振现象，可以增加声强，改善音色．二胡、小提琴等弦乐器主要是由弦的振动带动周围空气振动而发声的． 二胡、小提琴等弦乐器都带有一个“箱子”，这是因为这些“箱子”中都有空气，当弦乐器中的弦振动发声时，对“箱子”中的空气柱有一个周期性的驱动力，使“箱子”中的空气柱也振动起来，改变“箱子”的大小和形状，就会改变空气柱的固有频率，当它的固有频率与驱动力的频率相同时，就会出现声音的共振现象——共鸣，使乐器中原来的声音变得洪亮动听，因此把这个“箱子”叫做共鸣箱．弦乐器的弦一般很细，与周围空气的接触面积很小，即使再强烈的弦振动，也搅动不了多少空气，所以它发出的声音也不会很强，但是，把弦的振动传给共鸣箱后，就能搅动许多空气，这样就把声音放大了．要点诠释：乐器的共鸣箱不仅有放大声音的作用，而且兼有改善音色的作用．如：音箱的固有频率在低音范围，演奏到某些音调时，由于共鸣的作用，发音可以很强，使音色浑厚动听．要点三、利用单摆测定重力加速度1．实验内容 （1）实验目的：利用单摆测定当地的重力加速度，巩固和加深对单摆周期公式的理解． （2）实验原理：单摆在偏角很小时，可看成简谐运动，其固有周期2T =，可得224l g T π=．据此，通过实验方法测出摆长l 和周期T ，即可计算得到当地的重力加速度值．（3）实验器材：铁架台及铁夹，金属小球（最好上面有一个通过球心的小孔），秒表，细线（1 m 左右），刻度尺（最小刻度为m m ）． （4）实验步骤：①让细线穿过球上的小孔，在细线的一端打一个稍大一些的线结，制成一个单摆． ②将铁夹固定在铁架台上端，铁架台放在实验桌边，使铁夹伸出桌面之外，然后把单摆上端固定在铁夹上，使摆球自由下垂．③用刻度尺测量单摆的摆长（摆线静止悬挂时从悬点到球心间的距离）．④把此单摆从平衡位置拉开一个角度，并使这个角不太大，再释放小球．当摆球摆动稳定以后，过最低位置时，用秒表开始计时，测量单摆全振动30次（或50次）的时间，求出1次全振动的时间，即单摆的振动周期．⑤改变摆长，反复测量三次，将算出的周期T 及测得的摆长l 代入公式224lg T π=，求出重力加速度的值，然后求g 的平均值． 2．实验数据的处理（1）平均值法：每改变一次摆长，将相应的l 和T 代入公式224lg Tπ=中，求出g 值，并最后求出g 的平均值．（2）图像法：由2T =，得224T l g π=，作出2T l -　图像，即以2T 为纵轴，以l 为横轴．其斜率24k gπ=，由图像的斜率即可求出重力加速度g ．3．实验注意事项（1）选择材料时应选择细而不易伸长的线，比如用单根尼龙丝、丝线等，长度一般不应短于1m ，小球应选用密度较大的金属球，直径应较小，最好不超过2 cm ．（2）单摆悬线的上端不可随意卷在铁夹的杆上，应夹紧在铁夹中，以免摆动时发生摆线下滑、摆长改变的现象．（3）注意摆动时控制摆线偏离竖直方向不太大，可通过估算振幅的办法掌握． （4）摆球摆动时，要使之保持在同一个竖直平面内，不要形成圆锥摆．（5）计算单摆的振动次数时，应以摆球通过最低位置时开始计时为好，以后摆球应从同一方向通过最低点时计数，要多测几次（如30次或50次）全振动的时间，用取平均值的办法求周期．4．误差的分析（1）本实验系统误差主要来源于单摆模型本身是否符合要求．即：悬点是否固定，是单摆还是复摆．球、线是否符合要求，振动是圆锥摆还是同一竖直平面内的振动以及测量哪段长度作为摆长等等．只要注意了上面这些方面，就可以使系统误差减小到远远小于偶然误差，达到忽略不计的程度．（2）本实验偶然误差主要来自时间（即单摆周期）的测量上．因此，要注意测准时间（周期），要从摆球通过平衡位置开始计时，并采用倒数计时计数的方法，不能多记或漏记振动次数．为了减小偶然误差，进行多次测量后取平均值．（3）本实验中长度（摆线长、摆球的直径）的测量时，读数读到毫米位即可（即使用游标卡尺测摆球直径也只需读到毫米位），时间的测量中，秒表读数的有效数字的末位在“秒”的十分位即可，秒表读数不需要估读．【典型例题】类型一、阻尼振动的理解例1．上端固定的一根细线下面悬挂一摆球，摆球在空气中摆动，摆动的幅度越来越小，对此现象下列说法正确的是（ ）． A ．能量正在消失 B ．摆球机械能守恒C．只有动能和重力势能的相互转化D．总能量守恒，摆球的机械能正在减少，减少的机械能转化为内能【思路点拨】分析小球在摆动中各力的做功情况，则可得出能量的转化情况．【答案】D【解析】根据能量守恒定律可知，能量不会消失，故A错误；由题意可知，摆球的机械能由于阻力做功越来越小，故机械能不再守恒，减小的机械能转化为周围的内能；故D 正确，BC错误。

机械振动基础李晓蕾知识点总结
一、机械振动基础概念
机械振动是指机械系统在运动过程中发生的振动现象。

机械振动基础是研究机械系统振动的基本理论和方法，包括自由振动、强迫振动、阻尼振动等内容。

二、自由振动
自由振动是指机械系统在无外力作用下，由于初始位移或初始速度而引起的周期性运动。

自由振动的特点是周期性、渐减、共振等。

三、阻尼振动
阻尼是指机械系统受到摩擦力或空气阻力等因素的影响而逐渐减少能量。

阻尼对于机械系统的运行稳定性有重要影响，可以分为线性阻尼和非线性阻尼。

四、强迫振动
强迫振动是指机械系统受到外部周期性力作用时发生的周期性运动。

强迫振动可以分为共鸣和非共鸣两种情况，共鸣时会增加能量并导致损坏。

五、模态分析
模态分析是指对于复杂结构进行分解，将其分解为一系列简单的振动模态，以便于进行分析和计算。

模态分析可以用于机械系统的优化设计和故障诊断等方面。

六、振动测量
振动测量是指对机械系统振动参数进行实时监测和记录，以便于进行
故障诊断和预防性维护。

振动测量可以通过加速度计、速度计、位移
传感器等设备进行。

七、常见故障及处理方法
机械系统常见的故障包括不平衡、失衡、松动等问题。

处理方法包括
平衡校正、紧固螺栓、更换零部件等措施。

八、结论
机械振动基础是研究机械系统运行稳定性和故障诊断的重要基础理论。

了解自由振动、阻尼振动、强迫振动等内容，掌握模态分析和振动测
量技术，能够有效地预防和解决机械系统故障问题。

旋转机械振动分析基础汽轮机、发电机、燃气轮机、压缩机、风机、泵等都属于旋转机械，是电力、石化和冶金等行业的关键设备。

这些设备出现故障后，大多会带来严重的经济损失。

振动在设备故障中占了很大比重，是影响设备安全、稳定运行的重要因素。

振动又是设备的“体温计”，直接反映了设备健康状况，是设备安全评估的重要指标。

一台机组正常运行时，其振动值和振动变化值都应该比较小。

一旦机组振动值变大，或振动变得不稳定，都说明设备出现了一定程度的故障。

振动对机组安全、稳定运行的危害主要表现在：(1)振动过大将会导致轴承乌金疲劳损坏。

(2)过大振动将会造成通流部分磨损，严重时将会导致大轴弯曲。

统计数据表明，汽轮发电机组60％以上的大轴弯曲事故就是由于摩擦引起的。

(3)振动过大还将使部件承受大幅交变应力，容易造成转子、联结螺栓、管道、地基等的损坏。

正因为振动对设备安全运行相当重要，人们对振动问题都很重视。

目前大型机组上普遍安装了振动监测系统，并将振动信号投了保护。

振动超标时，保护动作，机组自动停机，从而保证设备的绝对安全。

一、振动分析基本概念振动是一个动态量。

图所示是一种简单的振动形式－简谐振动，即振动量按余弦（或正弦）函数规律周期性地变化，幅值反映了振动大小；频率反映了振动量动态变化的快慢程度；相位反映了信号在t=0时刻的初始状态。

可见，为了完全描述一个振动信号，必须同时知道幅值、频率和相位这三个参数，人们称之为振动分析的三要素。

振动是一个动态变化量。

为了突出反映交变量的影响，振动监测时常取波形中正、负峰值的差值作为振动幅值，又称为峰峰值。

简谐振动是一种简单的振动形式，实际机组上发生的振动比简谐振动要复杂得多。

不管振动多么复杂，由信号分析理论可知，都可以将其分解为若干具有不同频率、幅值和相位的简谐分量的合成。

旋转机械振动分析离不开转速，为了方便和直观起见，常以1x 表示与转动频率相等的频率，又称为工（基）频；以0.5x、2x、3x 等表示与转动频率的0.5 倍、2 倍和3 倍等相等的频率，又称为半频、二倍频、三倍频。