振动和波的基础知识
1.机械振动：
（1）：机械振动即物体（或物体的一部分）在某一中心位置两侧所做的往返的运动 （2）：回复力F 回：指向“平衡”位置的合力叫回复力 （3）：振动位移x ：都以“平衡”位置为位移的起点
（4）：振幅A ：振动物体离开“平衡”位置的最大距离，振幅越大，振动的能量就越大 （5）：振动的周期T ：指完成一次全振动的时间；周期表示振动的快慢，周期小表示振动的快 （6）：振动的频率f ：指单位时间内完成振动的次数；频率大，表示振动的快。单位为：赫兹（Hz ） （7）：T=
f
1；振动的周期T 的大小与振幅的大小无关：对于同一个振动系统，当振动的振幅变大时，其
周期将保持不变，所以物体振动的周期又叫固有周期
（8）:平衡位置：振动的中心位置，是假冒的“平衡”，F 合不一定为0，如：单摆的“平衡”位置的加速度
为：02
2
≠=
=?==m
F R v
R v a m F F 指向圆心的合力
向心向心指向圆心的合力
2：简谐振动：
（1）：回复力F 回和位移x 成正比，但它们的方向相反；F 回＝-kx
x 为物体离开“平衡”位置的位移 负号表示回复力F 回和位移x 的方向相反 回复力就是一个指向“平衡”位置的合力
（2）：对于同一个振动系统，当振动的振幅变大时，其周期仍保持不变 （3）：简谐振动的x-t 图像：是一条正弦或余弦曲线
（4）：振动的周期T 的大小与振幅的大小无关（所以把它叫国有周期）。弹簧振子的T 与小球的质量、
弹簧的劲度序数有关；单摆的T 与摆长、重力加速度g 有关
3.单摆
（1）：当单摆的摆角小于80时，单摆的振动可以看做简谐振动
（2）：单摆振动时，也可以把它看做圆周运动R m R m m F F T R v 2
222
）
（向心指向圆心的合力πω====(多多从不同的角度分析问题)
（3）：单摆的回复力由重力在切线方向的分力提供。当摆角小于80时，L
x
≈
θsin ，
mg F L x
-=回复力（如右图）
（3）：当单摆的摆角小于80时，g
L T π
2=
L 为物体摆动时的圆心（悬点）到物体重心的距离
g 为当地的重力加速度g ＝2
R GM
；g ′=
2
22
)()(H R gR H R GM ++=
（g ′为离天体表面H 高处的重力加速度；g
为天体表面的重力加速度；R 为天体的半经；M 为中心天体的质量；H 为离天体表面的高）
公式说明T 与振幅A 无关
（4）：单摆振动时，由于拉力始终与速度垂直，所以拉力不做功，如无阻力，则物体的机械能守恒 （5）：单摆振动时，如有阻力，则在短时间内，仍可把它看做简谐振动
4、任何一个介质质点在一个周期内经过的路程都是4A ，在半个周期内经过的路程都是2A ，但在四分之一个周
期内经过的路程就不一定是A 了(多多用位移时间图像帮助分析问题) 5、受迫振动：
（1）：物体在周期性外力的作用下的振动叫受迫振动
（2）：物体做受迫振动时，它的频率等于驱动力的频率，而跟物体的固有频率无关，如图：假
如L=g ，则单摆的固有周期g
L
T π2==2π秒，如果每隔八秒推一下小球，则单摆的周期
就为8秒，而不是2π秒
（3）：波在传播时，各质点都在做受迫振动(各质点都在模仿波源的振动)，所以波由一种介质传到另一介质时，
波的频率不变（等于波源的振动频率）
（4）：物体在做受迫振动时，驱动力的频率跟物体的固有频率相等的时侯，物体
的振幅最大，这种现象叫共振。驱动力的频率跟物体的固有频率越接近，物体的振幅也越大，如图为共振曲线
（5）：当f 驱动力=f 固时物体会发生共振，共振时的振幅比不共振时的振幅大 （6）：利用共振的有：共振筛、转速计、微波炉、打夯机、跳板跳水、打秋千……
防止共振的有：机床底座、航海、军队过桥、高层建筑、火车车厢……
6：简谐振动的图像(如右图为水平振动的弹簧振子的振动图像)：由图像可知： （1）：振动图像表示的是某一质点在各个时刻的位移 （2）：振幅A 为15cm （3）: 周期T 为8s
（4）:a 点对应的时刻，速度在增大，速度的方向向负方向；
加速度在减小，加速度的方向负方向（和位移的方向相反，此时位移为正10cm ） 回复力在减小，回复力的方向向负方向（和位移的方向相反） 动能在增大，弹性势能在减小（机械能守恒）
b 点对应的时刻，速度在减小，速度的方向向负方向；
加速度在增大，加速度的方向向正方向（和位移的方向相反，此时位移为-5cm ） 回复力在增大，回复力的方向向正方向（和位移的方向相反） 动能在减小，弹性势能在增大（机械能守恒）
d 点对应的时刻，速度在减小，速度的方向向正方向；
加速度在增大，加速度的方向向负方向（和位移的方向相反，此时位移为正5cm ） 回复力在增大，回复力的方向向负方向（和位移的方向相反） 动能在减小，弹性势能在增大（机械能守恒)
（5）:V a < V b = V d 7：解振动问题的方法：
（1）：振动问题都是变力问题，一般选用动能定理、能量守恒定律解题。注意应用弹簧的弹性势能不变、（了
解：弹性势能2
21kx
E P ，k 弹簧的劲度系数，x 为弹簧的形变量）、弹力做的功= - 弹性势能的变化量等条件
（2）：充分利用振动的对称性，如在两个对称点的加速度a 、速度v 、位移、动能E k 、弹性势能相等等条件 （3）：充分利用振动的图像解题（画出振动的图像帮助解决问题）
（4）：注意应用临界点的条件：如弹力为0、加速度a 、速度v 、位移相等等等
（5）：两物体的加速度a １、a 2相等时，两物体可能将要分开（物体分开的瞬间，物体间的弹力为零） （6）：弹簧的形变量或两次的形变量之差可能等于物体的位移：S=X 2-X 1
8:机械波：机械振动在介质中的传播过程所形成的波叫做机械波
（1）：有振源和传播介质时就会产生机械波 （2）：波是传播能量的一种方式，即传递某种信息
（3）：波（信息）向前传播时，各介质只在自己的平衡位置附近振动，并不会随波（信息）向前传播 （4）：波（信息）向前传播时，波形（波形代表信息的内容）不会发生变化；如下图，波（信息）向右传
播过后，A 、B 、C 、D 各质点仍然回到各自原来的位置；当波（信息）传递到E 点时，它就开始振动，并按后面的波形振动（即开始模仿振源的所有动作），所以质点起到了传递信息的作用；要判断E 如何振动，就看和它相邻的前一质点的运动情况即可（解波动问题，就是逻辑推理的过程，由A 质点的情况推及到D 质点的情况，由9秒的情况推及到8秒的情况……）
（5）：每经过一个周期，波就向前传播一个波长的距离；每经过41个周期，波就向前传播41
个波长的距离
（6）：波的频率就等于波源的振动频率，介质的振动频率也等于波源的振动频率（受迫振动） 9：波速V ：
（1）：T V λ=；t S V f V ==；λ
（2）：波速V 只与介质有关，与波长、频率无关；当介质相同时，波速就相同
（3）：当波由一种介质传播到另一介质时，频率不变（各质点都在做受迫振动），波速、波长会发生改变 10：波长：
9秒末
（1）：两个相邻的，在振动过程中对平衡位置的位移总是相等的质点间的距离，叫波长 （2）：在一个周期里，波向前传播的距离，叫波长
（3）：两个相邻的波峰之间的距离，叫波长；两个相邻的波谷之间的距离，叫波长 11：波的周期、频率：波的频率就等于波源的振动频率，它们与速度、介质无关 12：波的图像：由图像可知
（1）：波的图像表示的是某一时刻各个质点的位移的图像 （2）：振幅A 为15cm （3）：波长为8cn
（4）：在9秒末，a 质点向下运动（它模仿的前一质点在它的右下方） （5）：在9秒末，a 质点的速度在变大，加速度在变小，加速度的方向向下（各
质点的运动规律仍然遵循振动的规律）
13：波的衍射:
(1): 波在传播中遇到障碍物时能绕过障碍物的现象，叫波的衍射
(2)：一切波均能发生衍射，即任何条件下波均能发生衍射，只是有的衍射我们觉擦不到，但是仍然存在 (3)：发生明显的衍射的条件是：障碍物或孔的直径比波长小或相差不多
(4)：楼上房间的人能听到楼底下人的声音，单缝衍射、眯眼看灯、隔并齐笔缝看灯、隔羽毛（纱布）缝看
灯等呈彩色（看到彩色的光），这些都是衍射
14：波的干涉：
（1）：频率相同的两列波叠加，使某些区域的振动加强，某些区域的振动减弱，并且振动加强和振动减弱
的区域相互间隔，这种现象叫波的干涉
（2）：两个波源的振动方向相同，频率相同的同类波干涉时，就能得到稳定的干涉图样
（3）：围绕正在发声的音叉走一圈，听到声音忽强忽弱，双缝干涉、肥皂泡（膜）、蝉翼、雨天公路上汽
油等呈彩色，这些都是干涉
（4）：波的干涉加强区是波峰和波峰相遇处或波谷和波谷相遇处，加强区仍在振动，其位移有可能小于减
弱区的，但它的振幅一定大于减弱区的。波的干涉减弱区则是波峰和波谷相遇处
（5）：当两个波源的振动方向相同，频率相同的同类波干涉时，某点到这两个波源的距离差为半个波长的
偶数倍时，该点为振动的加强点；某点到这两个波源的距离差为半个波长的奇数倍时，该点为振动的减弱点。
当两个波源的振动方向相反，频率相同的同类波干涉时，某点到这两个波源的距离差为半个波长的偶数倍时，该点为振动的减弱点；某点到这两个波源的距离差为半个波长的奇数倍时，该点为振动的加
强点。
15：多普勒效应:由于波源与观测者间的相互运动，导致波源发射频率与接收频率不同
波源与观测者相互接近时，接收频率变大；反之，变小
16：波的分类：波分为横波和纵波；声波为纵波
17：波的反射：遵循反射定律（如：反射角等于入射角等等）
18：解波动问题的方法：
（1）：一定要画出波动图像
（2）：注意应用波形不变(把整个波形拿来平移，一般不要把波形延长)，各质点都在模仿波源的振动，通过逻辑推理导出答案（由“现在”推导出“将来”，由“现在”推导出“过去”）（3）：还应考虑到波的周期性、重复性，质点振动的周期性、重复性
振动试验基本知识
专业知识 1、振动试验基本知识 1.1 振动试验方法 试验方法包括试验目的，一般说明、试验要求、严酷等级及试验程序等几个主要部分。为了完成试验程序中规定的试验，在振动试验方法中又规定了“正弦振动试验”和“随机振动试验”两种型式的试验方法。 正弦振动试验 正弦振动试验控制的参数主要是两个，即频率和幅值。依照频率变和不变分为定频和扫频两种。 定频试验主要用于： a）耐共振频率处理：在产品振动频响检查时发现的明显共振频率点上，施加规定振动参数振幅的振动，以考核产品耐共振振动的能力。 b）耐予定频率处理：在已知产品使用环境条件振动频率时，可采用耐予定频率的振动试验，其目的还是为考核产品在予定危险频率下承受振动的能力。 扫频试验主要用于： ●产品振动频响的检查（即最初共振检查）：确定共振点及工作的稳定性，找出产品共振频率，以做耐振处理。 ●耐扫频处理：当产品在使用频率范围内无共振点时，或有数个不明显的谐振点，必须进行耐扫频处理，扫频处理方式在低频段采用定位移幅值，高频段采用定加速度幅值的对数连续扫描，其交越频率一般在55-72Hz，扫频速率一般按每分钟一个倍频进行。 ●最后共振检查：以产品振动频响检查相同的方法检查产品经耐振处理后，各共振点 有无改变，以确定产品通过耐振处理后的可靠程度。 随机振动试验 随机振动试验按实际环境要求有以下几种类型：宽带随机振动试验、窄带随机振动试验、宽带随机加上一个或数个正弦信号、宽带随机加上一个或数个窄带随机。前两种是随机试验，后两种是混合型也可以归入随机试验。 电动振动台的工作原理是基于载流导体在磁场中受到电磁力作用的安培定律。 1.2 机械环境试验方法标准 电工电子产品环境试验国家标准汇编（第二版）2001年4月 汇编中汇集了截止目前我国正式发布实施的环境试验方面的国家标准72项，其中有近50项不同程度地采用IEC标准，内容包括：总则、名词术语、各种试验方法、试验导则及环境参数测量方法标准。 其中常用的机械环境试验方法标准： （1）GB/T 2423.5-1995 电工电子产品环境试验第2部分：试验方法 试验Ea和导则：冲击 （2）GB/T 2423.6-1995 电工电子产品环境试验第2部分：试验方法 试验Eb和导则：碰撞 （3）GB/T 2423.7-1995 电工电子产品环境试验第2部分：试验方法 试验Ec和导则：倾跌与翻倒（主要用于设备型产品） （4）GB/T 2423.8-1995 电工电子产品环境试验第2部分：试验方法 试验Ed和导则：自由跌落 （5）GB/T 2423.10-1995 电工电子产品环境试验第2部分：试验方法 试验Fc和导则：振动（正弦） （6）GB/T 2423.11-1997 电工电子产品环境试验第2部分：试验方法
振动基础知识
精心整理 基本概念和基础知识 一、常见的工程物理量 力、压力、应力、应变、位移、速度、加速度、转速等 （一）力：力是物体间的相互作用，是一个广义的概念。物体承受的力可以有加载力，也可以有动态力，我们常测试的力主要是动态力，即给结构施加力，激发结构的某些特性，便 （四）振动速度：质量块在振荡过程中运动快慢的度量。质量块在运动波形的上部和下部极限位置时，其速度为0，这是因为质量块在这两点处，在它改变运动方向之前，必须停下来。质量块的振动速度在平衡位置处达到最大值，在此点处质量块已经加速到最大值，在此点以后质量块开始减速运动。振动速度的单位是用mm/s来表示。 （五）振动加速度：被定义为振动速度的变化率，其单位是用有多少个m/s2或g来表示。由下图可见加速度最大值处是速度值最小值的地方，在这些点处质量块由减速到停止然后再开始加速。
（六）转速：旋转机械的转动速度 （七）简谐振动及振动三要素 振动是一种运动形式――往复运动 d＝Dsin（2πt/T＋Φ） D T f ω和f ω f 将式（ d 振动三要素：振幅D、频率f和相位Φ（八）、表示振动的参数：位移、速度、加速度振动位移：d=Dsin t D
π) 振动速度：v=Dωcosωt=Vsin(ωt+ 2 V=Dω 振动加速度：a=-Dω2sinωt=Asin(ωt+π) A＝-Dω2 （九）振动三要素在工程振动中的意义 1、振幅 ○振幅～物体动态运动或振动的幅度。 ★振幅是振动强度和能量水平的标志，是评价机器运转状态优劣的主要指标。 即“有没有问题看振幅”。 ○峰峰值、单峰值、有效值 振幅的量值可以表示为峰峰值（pp）、 单峰值（p）、有效值（rms）或平均值（ap）。 峰峰值是整个振动历程的最大值，即正峰 与负峰之间的差值；单峰值是正峰或负峰 的最大值；有效值即均方根值。 ○振动位移、振动速度、振动加速度 振幅分别用振动位移、振动速度、振 动加速度值加以描述、度量，三者相互之间可以通过微分或积分进行换算。在振动测量中，除特别注明外，习惯上： ○振动位移的量值为峰峰值，单位是微米[μm]或毫米[mm]； ○振动速度的量值为有效值（均方根值），单位是毫米/秒[mm/s]； ○振动加速度的量值是单峰值，单位是米/秒平方[m/s2]或重力加速度[g]，1[g]=9.81[m/s2]。 ○峰峰值、有效值、单峰值三者之间的量值关系 单峰值=峰峰值/2，有效值=0.707峰峰值（峰峰值=1.414有效值） 平均值=0.637峰峰值，平均值应用较少。 △在低频范围内，振动强度与位移成正比； △在中频范围内，振动强度与速度成正比； △在高频范围内，振动强度与加速度成正比。 频率低意味着振动体在单位时间内振动的次数少、过程时间长，速度、加速度的数值相对
振动分析基础知识讲课教案
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，
振动台的基本知识
振动台的原理 电动振动试验系统的工作原理类似于扬声器。即通电导体在磁场中受到电磁力的作用而运动。 当振动台磁路中的动圈通过交变电流信号时产生激振力磁路中即产生振动运动。 振动台的结构 振动台专业术语 ◎频率范围：振动试验系统在额定激振力下，最大位移和最大加速度规定的频率范围。 ◎额定推力：振动试验系统能够产生的力（单位：N）；在随机振动时该力规定为均方根值。 ◎最大位移：振动试验系统能够产生的最大位移值。该值受振动台机械运行限制，通常用双振幅表示（单位为：mmp-p）. ◎最大加速度：振动试验系统在空载条件下能够产生的最大加速度值（单位： m/s2） ◎最大速度：振动试验系统所产生的最大速度（单位：m/s2）。 ◎最大载荷：振动台面上最大加载重量（单位：kg）. ◎运动部件：电动振动台运动部件是由台面、动圈（含骨架）、动圈的悬挂连接件、柔性支承、电器连接件和冷却连接件组成的运动系统。 ◎容许偏心力矩：振动台面导向系统允许的最大偏心力矩值。
振动台、夹具、试件图 试验方法 ◎正弦振动试验 正弦振动试验有两种方法：一是扫频试验，根据试验规定的频率用扫描方法不断地改变激振频率；二是定频试验。正弦振动的目的是在试验室内模拟电工电子产品在运输、存储、使用过程中所经受的振动及影响，并考核其适应性。如按IEC（国际电工委员会标准），国标GB/T2423，美国军标MIL-810，国军标GJB150 等对试件进行扫频试验，或采用驻留共振点的连续定频试验。
◎随机振动试验 电子电工产品在运输过程中所经受的 振动绝大多数是随机性质的振动，随机振动 比正弦振动的频域宽，而且是一个连续的频 谱，它能同时在所有的频率上对产品进行振 动激励。 ◎冲击试验和碰撞 冲击和碰撞都属冲击范畴，规定冲击脉冲波型的冲击试验，主要是用来确定元件、设备和其它产品在使用和运输过程中经受多次重复（碰撞则是多次重复）的机械冲击的适用性，以及评价结构的完好性。
机械振动理论基础及其应用
旋转机械振动与故障诊断研究综述 丄、八 1．前言 工业生产离不开回转机械，随着装置规模不断扩大，越来越多的高速回转机械应用于工业生产，诸如高速离心压缩机、汽轮机发电机组。动态失稳造成的重大恶性事故屡见不鲜。急剧上升的振动可在几十秒之内造成机组解体, 甚至祸及厂房，造成巨大的经济损失和人员伤亡。此外，机械振动可能降低设备机械性能，加速机械零部件的磨损，发出的噪声损害操作者的健康。但是振动也能合理运用，如工业上常用的振动筛、振动破碎等都是振动的有效利用。工程技术人员必须认真对待机械振动问题，当机组产生有害的振动时，及时分析原因，坚持用合理的振动测试标准，采取科学的防治措施。 2．旋转机械振动标准 旋转机械分类： I类：为固定的小机器或固定在整机上的小电机，功率小于15KW U类：为没有专用基础的中型机器，功率为15~75KW刚性安装在专用基础上功率小于300KW的机器。 川类：为刚性或重型基础上的大型旋转机械，如透平发电机组。 W类：为轻型结构基础上的大型旋转机械，如透平发电机组。 机械振动评价等级： 好：振动在良好限值以下，认为振动状态良好。 满意：振动在良好限值和报警值之间，认为机组振动状态是可接受的（合格），可长期运行。 不满意：振动在报警限值和停机限值之间，机组可短期运行，但必须加强监测并采 取措施。 不允许：振动超过停机限值，应立即停机。 3．振动产生的原因 旋转机械振动的产生主要有以下四个方面原因，转子不平衡，共振，转子不对中和
机械故障。 4．旋转机械振动故障诊断 4.1 转子不平衡振动的故障特征 当发生不平衡振动时，其故障特征主要表现在如下方面： 1 ）不平衡故障主要引起转子或轴承径向振动，在转子径向测点上得到的频谱图, 转速频率成分具有突出的峰值。 2 ）单纯的不平衡振动，转速频率的高次谐波幅值很低，因此在时域上的波形是一个正弦波。 3 ）转子振幅对转速变化很敏感，转速下降，振幅将明显下降。 4 ）转子的轴心轨迹基本上为一个圆或椭圆，这意味着置于转轴同一截面上相互垂直的两个探头，其信号相位差接近90°。 4.2 旋转机械振动模糊诊断 4.2.1 振动模糊诊断基本原理 振动反映了系统状态及变化规律的主要信息，统计资料表明：机械设备的故障有67 % 左右是由于振动引起的，并且能从振动和振动辐射出的噪声反映出来。回转机械的振动信息尤其明显，且振动诊断具有快速、简便、准确和在线诊断等一系列优点，所以振动诊断法是旋转机械状态识别和故障诊断的最有效、最常用的方法。 但是，由于机械系统本身的复杂性以及所摄取的振动信号强烈的模糊性，使故障之间没有清晰的界限，这时利用传统的振动频谱分析，对一个故障可能有多个征兆来表现，一个征兆也可能有多个故障原因的复杂现象，往往难定两者的对应关系进行指导维修。振动模糊法，将模糊数学与振动诊断相结合，利用模糊综合评判技术，较好地处理了回转机械故障的不确定性问题。 4.2.2 旋转机械振动模糊诊断法的实现 隶属函数的确定
振动基础知识分析
基本概念和基础知识 一、常见的工程物理量 力、压力、应力、应变、位移、速度、加速度、转速等 （一）力：力是物体间的相互作用，是一个广义的概念。物体承受的力可以有加载力，也可以有动态力，我们常测试的力主要是动态力，即给结构施加力，激发结构的某些特性，便于测试了解其结构特性，如模态试验用的力锤。 （二）应力应变：材料或构件在单位截面上所承受的垂直作用力称为应力。在外力作用下，单位长度材料的伸长量或缩短量，称为应变量。在一定的应力范围（弹性形变）内，材料的应力与应变量成正比，它们的比例常数称为弹性模量或弹性系数。 （三）振动位移：位移就是质量块运动的总的距离，也就是说当质量块振动时，位移就是质量块上、下运动有多远。位移的单位可以用μm 表示。进一步可以从振动位移的时间波形推出振动的速度和加速度值。
可以是静态位移，可以是动态位移。通常我们测试的都是动态位移量。有角位移、线位移等。 （四）振动速度：质量块在振荡过程中运动快慢的度量。质量块在运动波形的上部和下部极限位置时，其速度为0，这是因为质量块在这两点处，在它改变运动方向之前，必须停下来。质量块的振动速度在平衡位置处达到最大值，在此点处质量块已经加速到最大值，在此点以后质量块开始减速运动。振动速度的单位是用mm/s来表示。 （五）振动加速度：被定义为振动速度的变化率，其单位是用有多少个m/s2 或g来表示。由下图可见加速度最大值处是速度值最小值的地方，在这些点处质量块由减速到停止然后再开始加速。 （六）转速：旋转机械的转动速度 （七）简谐振动及振动三要素 振动是一种运动形式――往复运动
d＝Dsin（2πt/T＋Φ） D――振动的最大值，称为振幅 T――振动周期，完成一次全振动所需要的时间 f――单位时间内振动的次数,即周期的倒数为振动频率， f ＝1/T （Hz）(1) 频率f 又可用角频率来表示，即 ω＝2π/T （rad/s） ω和f的关系为 ω＝2πf （rad/s）(2) f ＝ω/2π（Hz）(3) 将式（1）、（2）、（3）代入式可得 d ＝D sin（ωt＋Φ）＝Dsin（2πft＋Φ） 可以用正玄或余玄函数描述的振动过程称之为简谐振动
第一节 振动基础知识
振动基础知识 一、振动的种类及其特点 各种机器设备在运行中，都不同程度地存在振动，这是运行机械的共性。然而，不同的机器，或同一台机器的不同部位，以及机器在不同的时刻或不同的状态下，其产生的振动形式又往往是有差别的，这又体现了设备振动的特殊性。我们可以从不同的角度来考察振动问题，常把机械振动分成以下几种类型。 1.按振动规律分类 按振动的规律，一般将机械振动分为如图2-2几种类型 这种分类，主要是根据振动在时间历程内的变化特征来划分的。大多数机械设备的振动类型是周期振动，准周期振动，窄带随机振动和宽带随机振动，以及某几种振动类型的组合。一般在起动或停车过程中的振动信号是非平稳的。设备在实际运行中，其表现的周期信号往往淹没在随机振动信号之中。若设备故障程度加剧，则随机振动中的周期成分加强，从而整台设备振动增大。因此，从某种意义上讲，设备振动诊断的过程，就是从随机信号中提取周期成分的过程。 2.按产生振动的原因分类 机器产生振动的根本原因，在于存在一个或几个力的激励。不同性质的力激起不同的振动类型。据此，可将机械振动分为三种类型： （1）自由振动给系统一定的能量后，系统所产生的振动。若系统无阻尼，则系统维持等幅振动；若系统有阻尼，则系统为衰减振动。 （2）受迫振动元件或系统的振动是由周期变化的外力作用所引起的，如不平衡、不对中所引起的振动。 （3）自激振动在没有外力作用下，只是由于系统自身的原因所产生的激励而引起的振动，如油膜振荡、喘振等。 因机械故障而产生的振动，多属于受迫振动和自激振动。 3.按振动频率分类 机械振动频率是设备振动诊断中一个十分重要的概念。在各种振动诊断中常常要分析频率与故障的关系，要分析不同频段振动的特点，因此了解振动频段的划分与振动诊断的关系很有实用意义。按着振动频率的高低，通常把振动分为3种类型：
振动测试必须知道的个基本常识
振动测试必须知道的27个基本常识 ?(2015-12-16 10:52:39) 标签：? 1、什么是振动 振动是机械系统中运动量（位移，速度和加速度）的振荡现象。 2、振动实验的目的 振动试验的目的是模拟一连串振动现象，测试产品在寿命周期中，是否能承受运输或使用过程的振动环境的考验，也能确定产品设计和功能的要求标准。振动试验的精义在于确认产品的可靠性及提前将不良品在出厂前筛检出来，并评估其不良品的失效分析使其成为高水平，高可靠性的产品。 3、振动分几种 振动分确定性振动和随机振动两种。 4、什么是正弦振动 能用一项正弦函数表达式表达其运动规律的周期运动。例如凡是旋转、脉动、振荡（在船舶、飞机、车辆、空间飞行器上所出现的）所产生的振动均是正弦振动。 5、正弦振动的目的 正弦振动试验的目的是在试验室内模拟电工电子产品在运输、储存、使用过程中所遭受的振动及其影响，并考核其适应性。 6、正弦振动的试验条件 正弦振动试验的验条件（严酷等级）由振动频率范围、振动量、试验持续时间（次数）共同确定。 7、什么是振动频率范围 振动频率范围表示振动试验由某个频率点到某个频率点进行往复扫频。例如：试验频率范围5-50Hz，表示由5Hz到50Hz进行往复扫频。 8、什么是频率 频率：每秒振动的次数.单位：Hz。 9、什么是振动量 振动量:通常通过加速度、速度和位移来表示。加速度：表示速度对时间倒数的矢量。加速度单位:g或m/s2速度：在数值上等于单位时间内通过的路程位移：表示物体相对于某参考系位置变化的矢量。位移单位:mm 10、什么是试验持续时间 振动时间表示整个试验所需时间,次数表示整个试验所需扫频循环次数。 11、什么是扫频循环 扫频循环：在规定的频率范围内往返扫描一次：例如：5Hz→50Hz→5Hz,从5Hz 扫描到50Hz后再扫描到5Hz。
机械振动理论基础及其应用(张).
机车传动轴振动分析与仿真优化Vibration Analysis of Commercial Vehicle Driveline 摘要:机车传动轴的振动及噪声直接影响了整车传动的平稳性与乘坐的舒适性,甚至影响到整车的可靠性。作为商用车制造厂,必须对传动轴的振动情况进行研究并对传动轴系进行合理的布置与设计,从根本上控制产生振动与噪声的因素。为了尽快解决某车型传动系振动带来的汽车传动轴中间支承横梁开裂的问题,本文应用了国内外的一些研究成果,从理论和试验两方面分析了某重型机车传动系振动的原因和机理,提出解决措施,并对传动系进行了优化设计。同时,本文还从系统论的观点出发,对传动系振动问题寻求最优解决方案。 关键词:传动轴系振动分析仿真优化 Abstract:The NVH of commercial-vehicle driveline directly affects easiness andsafety of the whole vehicle.In order to reduce the vibration and noise,it isnecessary for the vehicle manufacture to research the NVH of driveline and tocarry out rational layout and design to the driveline which is the fundamentalways of all.In this paper,some research results of the domestic and foreign havebeen applied to analyze the vibration of driveline theoretically andexperimentally.Furthermore,the vehicle chassis intermediate mounting crossmember abruption problem due to the vibration of driveline has been resolvedby optimizing the driveline layout.Based on system theory,this thesis givesout the optimal solution to the driveline vibration. Keywords: Vehicle Drive line;Vibration Analysis;Optimization 第一章引言 1.1课题背景和实际意义 机车是一个复杂的多自由度“质量—刚度—阻尼”振动系统,是由多个具有固有振动特性的子系统组成,如车身的垂直振动、纵向角振动和侧倾振动、发动机曲轴
机械振动理论基础及其应用
旋转机械振动与故障诊断研究综述 1．前言 工业生产离不开回转机械，随着装置规模不断扩大，越来越多的高速回转机械应用于工业生产，诸如高速离心压缩机、汽轮机发电机组。动态失稳造成的重大恶性事故屡见不鲜。急剧上升的振动可在几十秒之内造成机组解体,甚至祸及厂房，造成巨大的经济损失和人员伤亡。此外，机械振动可能降低设备机械性能，加速机械零部件的磨损，发出的噪声损害操作者的健康。但是振动也能合理运用，如工业上常用的振动筛、振动破碎等都是振动的有效利用。工程技术人员必须认真对待机械振动问题，当机组产生有害的振动时，及时分析原因，坚持用合理的振动测试标准，采取科学的防治措施。 2．旋转机械振动标准 ●旋转机械分类： Ⅰ类：为固定的小机器或固定在整机上的小电机，功率小于15KW。 Ⅱ类：为没有专用基础的中型机器，功率为15~75KW。刚性安装在专用基础上功率小于300KW的机器。 Ⅲ类：为刚性或重型基础上的大型旋转机械，如透平发电机组。 Ⅳ类：为轻型结构基础上的大型旋转机械，如透平发电机组。 ●机械振动评价等级： 好：振动在良好限值以下，认为振动状态良好。 满意：振动在良好限值和报警值之间，认为机组振动状态是可接受的（合格），可长期运行。 不满意：振动在报警限值和停机限值之间，机组可短期运行，但必须加强监测并采取措施。 不允许：振动超过停机限值，应立即停机。 3．振动产生的原因 旋转机械振动的产生主要有以下四个方面原因，转子不平衡，共振，转子不对中和
机械故障。 4．旋转机械振动故障诊断 4.1转子不平衡振动的故障特征 当发生不平衡振动时，其故障特征主要表现在如下方面： 1 ）不平衡故障主要引起转子或轴承径向振动，在转子径向测点上得到的频谱图, 转速频率成分具有突出的峰值。 2 ）单纯的不平衡振动，转速频率的高次谐波幅值很低，因此在时域上的波形是一个正弦波。 3 ）转子振幅对转速变化很敏感，转速下降，振幅将明显下降。 4 ）转子的轴心轨迹基本上为一个圆或椭圆，这意味着置于转轴同一截面上相互垂直的两个探头，其信号相位差接近90°。 4.2旋转机械振动模糊诊断 4.2.1 振动模糊诊断基本原理 振动反映了系统状态及变化规律的主要信息，统计资料表明：机械设备的故障有67 % 左右是由于振动引起的，并且能从振动和振动辐射出的噪声反映出来。回转机械的振动信息尤其明显，且振动诊断具有快速、简便、准确和在线诊断等一系列优点，所以振动诊断法是旋转机械状态识别和故障诊断的最有效、最常用的方法。 但是，由于机械系统本身的复杂性以及所摄取的振动信号强烈的模糊性，使故障之间没有清晰的界限，这时利用传统的振动频谱分析，对一个故障可能有多个征兆来表现，一个征兆也可能有多个故障原因的复杂现象，往往难定两者的对应关系进行指导维修。振动模糊法，将模糊数学与振动诊断相结合，利用模糊综合评判技术，较好地处理了回转机械故障的不确定性问题。 4.2.2旋转机械振动模糊诊断法的实现 隶属函数的确定
机械振动理论及工程应用
机械振动学学习报告 摘要：简述了机械振动学的发展历程，振动利用中的若干新工艺理论与技术，振动机械及其相关技术的应用与发展，介绍了振动在人类生活工作中起到了非常重要的作用。通过对具体实例——单电机振动给料机的计算分析，得出机械振动对机器工作性能的影响。并介绍了单自由度、多自由度的线性振动系统振动的基本理论和隔振的基本原理。关键词：机械振动；振动给料机；线性振动系统 Abstract：This paper describes the development course of study of mechanical vibration and the utilization of some new technology theory and technology. The vibration has played a very important role in human life and work. By analyzing the practical example-single motor , vibrating feeder calculation and analysis of mechanical vibration machine has influence on the performance. And introduced the single-degree-of-freedom, multi-freedom system vibration of the linear vibration of the basic theory and the basic principle of vibration isolation. Keywords：Mechanical vibration; Vibrates the feeding machine; Linear vibration system 第一章绪论 1.1振动振动学的发展 振动振动学科是20世纪后半期逐渐形成和发展起来的一门新学科。目前正处在迅速发展过程中，由于该学科所涉及的有关技术与工业生产及人类生活联系十分密切，它能为社会创造重大的经济效益和社会效益，能为人类生活提供极大的方便和良好的服务，目前已成为人类生产活动与生活过程中一种不可缺少的手段与必要的机制。国内以闻邦椿院士为首的科研团队一直以极大的精力从事这一领域的研究，在振动利用工程这一学科的多个领域取得了一系列的研究成果，促进了该学科的形成与发展。自然界和人类社会中的某一个量随时间或大或小的变化即称为振动。振动是物质世界运动的一种基本形式，物质世界中的每一个物体及其中的每一个分子都始终处于振动之中。毫无例外，人类自身的每一器官也每时每刻都处在振动之中，例如，心脏的搏动、血液的循环、肺部的张缩呼吸、脑细胞的思维以及耳膜的振动和声带的振动等，前面所列举的这些振
振动基础知识
基本概念和基础知识 、常见的工程物理量 力、压力、应力、应变、位移、速度、加速度、转速等 （一）力：力是物体间的相互作用，是一个广义的概念。物体承受的力可以 有加载力，也可以有动态力，我们常测试的力主要是动态力，即给结构 施加力，激发结构的某些特性，便于测试了解其结构特性，如模态试验 用的力锤。 （二）应力应变：材料或构件在单位截面上所承受的垂直作用力称为应力。 在外力作用下，单位长度材料的伸长量或缩短量，称为应变量。在一定 的应力范围（弹性形变）内，材料的应力与应变量成正比，它们的比例 常数称为弹性模量或弹性系数。 （三）振动位移：位移就是质量块运动的总的距离，也就是说当质量块振动 时，位移就是质量块上、下运动有多远。位移的单位可以用卩 m 表示。 进一步可 以从振动位移的 时间波形推出振 动的速度和加速 度值。 neutra pos tion --- mass one cycle upp?r pos tion displaoemanl lower pos tion Sprin g A time ----- ?
可以是静态位移，可以是动态位移。通常我们测试的都是动态位移量。有角位移、线位移等。 （四）振动速度：质量块在振荡过程中运动快慢的度量。质量块在运动波形的上部和下部极限位置时，其速度为0,这是因为质量块在这两点处，在 它改变运动方向之前，必须停下来。质量块的振动速度在平衡位置处达 到最大值，在此点处质量块已经加速到最大值，在此点以后质量块开始 减速运动。振动速度的单位是用mm/s来表示。 （五）振动加速度：被定义为振动速度的变化率，其单位是用有多少个m/s2或g来表示。由下图可见加速度最大值处是速度值最小值的地方，在这 些点处质量块由减速到停止然后再开始加速。 （六）转速：旋转机械的转动速度 （七）简谐振动及振动三要素 振动是一种运动形式一一往复运动
机组振动基础知识的讲解..
机组振动 一、基本概念 1．振动：物体偏离平衡位臵，出现动能和位能的连续相互转换的往复运动形式称振动。受一次冲击力产生的振动——自由振动：受周期性的变化力产生的振动——受迫振动。 2．振动的描述：振幅；频率；相位；方向。 3．振幅：单向振幅——振动极限位臵与平衡位臵之间的距离； 双向振幅——振动两极限位臵之间的距离，也称峰—峰值； 4．频率：每一秒钟振动的次数； 通频——最大振幅的振动频率； 基频——振幅最大的正弦振动频率； 分频——某一振动中各种正弦振动的频率 5．相位：振动信号最大值与转子谋一点的相对位臵； 6．方向：横向；轴向；扭转。 二、机组产生振动的原因 机组转子受周期性的不平衡力产生受迫振动，产生不平衡力的原因很多,按力的性质可分为： 1．不平衡离心力——转子的质量中心与回转中心不重合产生的不平衡离心力或不平衡力矩，周期性变化； 2．发电机不平衡的电磁力——转子磁场与静子磁场间不平衡作用力； 3．轴承油膜不平衡的作用力
4．蒸汽对转子作用的不平衡周向力 受迫振动的特点是：振幅大小与激振力成正比；振动频率等于激振力的频率；振动相位于激振力的相位有关； 作用在转子上的不平衡力或力矩，不可能完全消除，只能设法减小。因此，机组的振动不可避免，只要振幅不超过允许值，不影响安全运行。但轴承支撑刚度不足，可能使振幅放大，原来合格的振动变为不合格。 一般厂家保证：额定转速稳定运行时，轴承座的双振幅值不大于0.025mm，轴颈相对振动的双振幅值不大于0.076mm；在通过临界转速时，各轴承座双振幅值不大于0.08mm，各轴颈相对振动双振幅值不大于 0.24mm。若出现异常振动，表明存在机械故障，影响安全运行。 三、机组振动的危害 1．动静部分摩擦、转子弯曲； 2．轴承磨损，轴承脱胎；轴承座紧固螺钉松动； 3．凝汽器管束和主油泵零件损坏。 4．发电机振动过大，滑环和电刷磨损加剧，静子槽楔松动、绝缘磨损。 四、机组振动的测量——无法测量直接转子的最大振幅 过去测量轴承座的振动振幅。虽然轴承座的振动与转子的振动成比例，但受轴承座刚度的影响，不能真实地反映转子的振动状况。现在机组采用涡流位移传感器测量轴颈相对轴承座的振动和轴承座的振动。 测量轴颈相对振动的振幅会出现机械偏差，即轴颈圆周表面的椭圆度、偏心率、剩磁，或材质不均等引起的偏差。一般可以通过扣除偏心率的方法修正，但对弹性热弯曲引起的误差无法估量。