淺談機(jī)械振動(dòng)在機(jī)械工業(yè)中的危害與應(yīng)用

摘要：本文對(duì)機(jī)械振動(dòng)的含義、類型、組成要素、研究?jī)?nèi)容及其危害與應(yīng)用進(jìn)行了闡述。機(jī)械振動(dòng)廣泛存在于機(jī)械運(yùn)動(dòng)中，它對(duì)于我們既有有利的一面，同時(shí)，也有著有害的一面。對(duì)于有利部分我們要加以利用，對(duì)于有害部分我們要加以避免。

關(guān)鍵詞：機(jī)械振動(dòng) 機(jī)械工業(yè) 危害 應(yīng)用

1 機(jī)械振動(dòng)

機(jī)械振動(dòng)是一種特殊形式的運(yùn)動(dòng)，在這種運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，機(jī)械系統(tǒng)將圍繞平衡位置作往復(fù)運(yùn)動(dòng)。

從運(yùn)動(dòng)學(xué)觀點(diǎn)看，機(jī)械振動(dòng)就是機(jī)械系統(tǒng)的位移、速度與加速度在某一數(shù)值附近隨時(shí)間 的變化關(guān)系。如果這種關(guān)系是確定的，那么我們可以用函數(shù)關(guān)系表示為

機(jī)械振動(dòng)學(xué)是在力學(xué)模型的基礎(chǔ)上，應(yīng)用數(shù)學(xué)分析、實(shí)驗(yàn)測(cè)量和數(shù)值計(jì)算等方法研究結(jié)構(gòu)振動(dòng)的一般規(guī)律，解決實(shí)踐中的振動(dòng)問(wèn)題，它是材料力學(xué)在動(dòng)力學(xué)方面的擴(kuò)展。

2 機(jī)械振動(dòng)的類型

根據(jù)研究側(cè)重點(diǎn)的不同，可以從不同角度對(duì)振動(dòng)現(xiàn)象進(jìn)行分類。

按系統(tǒng)的輸入（激勵(lì)）類型分為三種：自由振動(dòng)、強(qiáng)迫振動(dòng)、自激振動(dòng)。按系統(tǒng)的輸出（響應(yīng)）或者振動(dòng)規(guī)律分為四種：簡(jiǎn)諧振動(dòng)、周期性振動(dòng)、瞬態(tài)振動(dòng)、隨機(jī)振動(dòng)。按系統(tǒng)的自由度分為三種：?jiǎn)巫杂啥认到y(tǒng)的振動(dòng)、多自由度系統(tǒng)的振動(dòng)。按描述系統(tǒng)的微分方程可分為二種：線性振動(dòng)、非線性振動(dòng)。

3振動(dòng)系統(tǒng)的組成要素

3.1 質(zhì)量

在力學(xué)模型中，質(zhì)量被抽象為不變形的剛體。根據(jù)牛頓第二運(yùn)動(dòng)定律，若對(duì)質(zhì)量作用一力 ，則此力與質(zhì)量在與 相同方向獲得的加速度 成正比。表示為

3.2 彈性

在力學(xué)模型中，彈簧被抽象為無(wú)質(zhì)量而具有線性彈性的元件。彈性元件在振動(dòng)系統(tǒng)中提供使系統(tǒng)恢復(fù)到平衡位置的彈性力，又稱恢復(fù)力。恢復(fù)力與彈性元件兩端的相對(duì)位移的大小成正比。

3.3 阻尼

在力學(xué)模型中，阻尼器被抽象為無(wú)質(zhì)量而具有線性阻尼系數(shù)的元件。在振動(dòng)系統(tǒng)中，阻尼元件提供系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)的阻尼力，其大小與阻尼器兩端相對(duì)速度成正比

4 機(jī)械振動(dòng)的研究?jī)?nèi)容

隨著機(jī)械工業(yè)和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，產(chǎn)品愈加復(fù)雜化，精度要求更高，性能要求更加穩(wěn)定與高效，因此，振動(dòng)問(wèn)題已經(jīng)成為必須解決的重要課題。

機(jī)械振動(dòng)常見(jiàn)的主要內(nèi)容是：提高機(jī)械系統(tǒng)的抗振能力，防止系統(tǒng)發(fā)生共振的方法，避免系統(tǒng)發(fā)生自振，減振與隔振，噪聲控制等等。

5 機(jī)械振動(dòng)的危害與應(yīng)用

機(jī)械振動(dòng)在機(jī)械行業(yè)既有有利的一面，同時(shí)，也有著有害的一面。對(duì)于有利的一面，我們要予以利用；對(duì)于對(duì)人類有害的部分，我們要盡量減小，甚至避免。

在機(jī)械工業(yè)和其它工業(yè)部門存在著難以計(jì)數(shù)的有害振動(dòng)問(wèn)題，這些問(wèn)題常會(huì)引起巨大的損失，給人類的生產(chǎn)、生活帶來(lái)難以想象的問(wèn)題。以振動(dòng)工程的理論、技術(shù)和方法來(lái)研究與解決這些問(wèn)題，是當(dāng)務(wù)之急。

當(dāng)振動(dòng)量超過(guò)允許的范圍，振動(dòng)會(huì)加劇，影響機(jī)器零件的工作性能，使機(jī)器的零部件產(chǎn)生附加動(dòng)載荷，減小零件的壽命。

對(duì)于大型、高速回轉(zhuǎn)的機(jī)械，因動(dòng)態(tài)失穩(wěn)而造成的重大惡性事故，已經(jīng)發(fā)生數(shù)次。大型發(fā)電機(jī)機(jī)組由于急劇上升的振動(dòng)可在幾十秒鐘之造成徹底解體，造成大量損失。甚至國(guó)外某些核電站發(fā)生事故就是由于這種原因造成的。

在生產(chǎn)制造過(guò)程中，由于機(jī)械振動(dòng)現(xiàn)象的存在，使生產(chǎn)出來(lái)的產(chǎn)品無(wú)法達(dá)到所要求的精度，造成大量的經(jīng)濟(jì)損失。

大型工程結(jié)構(gòu)因振動(dòng)而引起的事故也時(shí)有發(fā)生。歷史上發(fā)生過(guò)由于正步行進(jìn)造成共振現(xiàn)象使橋發(fā)生坍塌現(xiàn)象。近代還發(fā)生過(guò)大型橋梁或冷卻塔因“風(fēng)激振動(dòng)”而斷裂、倒塌的事故。油輪由于在海上發(fā)生振動(dòng)造成船體斷裂，究其原因，也是機(jī)械振動(dòng)問(wèn)題所致。

此外，由于機(jī)械振動(dòng)所產(chǎn)生的噪音也會(huì)對(duì)人的身心健康造成極大的影響。事實(shí)上，可以說(shuō)振動(dòng)問(wèn)題普遍地存在于工業(yè)生產(chǎn)和工程的各個(gè)領(lǐng)域。科學(xué)技術(shù)發(fā)展到今天，對(duì)許多工程項(xiàng)目來(lái)說(shuō)，振動(dòng)分析與控制，已經(jīng)是一個(gè)項(xiàng)目成功與否的重要因素。

同時(shí)，機(jī)械振動(dòng)又有著有利的一面，大家日常聽(tīng)到的音樂(lè)就是各種樂(lè)器振動(dòng)所產(chǎn)生的。工程中利用振動(dòng)原理設(shè)計(jì)出了許多振動(dòng)機(jī)械，例如振動(dòng)輸送機(jī)、振動(dòng)打樁機(jī)、振動(dòng)篩分機(jī)、振動(dòng)機(jī)床、振動(dòng)造型機(jī)等等。

5 結(jié)語(yǔ)

機(jī)械振動(dòng)問(wèn)題廣泛存在于機(jī)械工業(yè)領(lǐng)域。它所造成的危害是我們必須解決的問(wèn)題，因此，機(jī)械振動(dòng)的控制與研究已經(jīng)成為整個(gè)行業(yè)必須重視的問(wèn)題。與此同時(shí)，機(jī)械振動(dòng)也有著對(duì)人類有用的一面，人類利用機(jī)械振動(dòng)可以完成不同的工藝過(guò)程。因此，機(jī)械振動(dòng)是一把雙刃劍，對(duì)于有益的方面，我們加以利用，而對(duì)于危害我們?nèi)粘Ｉ畹姆矫妫覀円M量加以避免。

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