机械振动-元智大学最佳化设计试验室.PDFVIP

第十一章 機械振動 最 近更新 ：徐 業良 (2005-09-01) ﹔推薦 ：徐 業良 (2004-05-03) 。 最 近更新 ：徐 業良 (2005-09-01) ﹔推薦 ：徐 業良 (2004-05-03) 。 附註 ：本文為 元智 大學機械系大三機械設計課 程 教材 。 附註 ：本文為 元智 大學機械系大三機械設計課 程 教材 。 第十一章 機械振動 簡單的說，任何動作在一段時間之後又重複發生，便稱作「振動 (vibration or oscillation) 」。大部分的機械結構，都可能有振動(vibration)上的問題，尤其是裝置有 反覆性動力源，如引擎、馬達、渦輪等的機械上，更容易產生機械振動的問題。機械 振動輕者會造成噪音或使用者的不舒適感，日常生活中就有許多常見的例子，像是冷 氣、風扇的噪音，或者乘坐汽車時因車體振動而造成的不舒適。機械振動嚴重，甚至 發生所謂“共振＂現象時，也可能造成儀器功能失常，乃至於整體結構的破壞。因此 如何適當地設計機械的結構或裝置襯墊，減少可能發生的振動問題，以及機械設計完 成後振動相關的測試，都是機械設計上不可忽略的重要工作。 本單元的目的便是在對機械振動的現象、種類、以及分析的方法，作一基本介紹， 期望能給機械設計工程師在振動原理上的基本概念，而在從事機械設計時能夠正確地 考慮機械振動方面的問題。 1.彈簧 彈簧是振動系統中很重要的元件，彈簧可以藉由變形儲存能量，必要時再釋放出 能量，也是機械設計中經常利用到的元件。例如汽車底盤的懸載系統、飛機的起落架， 都利用彈簧來吸收受到外界震動而產生的能量；鐘錶、玩具發條的彈簧，則是用來儲 存能量，以作為動力的來源；許多機構如門的回復彈簧、引擎進氣閥門的彈簧等，都 是利用彈簧作為機構回復的施力裝置；另外如彈簧秤的裝置，則是利用彈簧變形量和 受力成正比的特性，來設計力的度量工具。 1 .tw/ 第十一章 機械振動 1.1彈簧的種類 彈 簧的 種 類依 其受 力的 形式 ，可 以分為 「壓 縮彈 簧 (compression spring) 」、 彈 簧的 種 類依 其受 力的 形式 ，可 以分為 「壓 縮彈 簧 (compression spring) 」、 「拉伸彈 簧 ( 、「扭力彈 簧 (torsion spring) 」、「徑向彈 簧 (radial extension spring) 」 ial 「拉伸彈 簧 (e 「扭力彈 簧 (torsion spring) 」、「徑向彈 簧 (rad xtension spring) 」、 spring) 」等四種 比較 常見的 類型 。壓縮彈簧是最常見的彈簧形式，主要受壓縮方向 spring) 」等四種 比較 常見的 類型 的力，像是機車、汽車懸載系統中的彈簧、引擎進氣閥門的彈簧、小到拆開自動原子 筆筆心上套著的彈簧，都屬於壓縮彈簧。下一節中將會單獨對壓縮彈簧作深入的介紹。 拉伸彈簧在機械系統設計中也相當常見，例如圖 1中鼓式煞車的回復彈簧，就是 一組拉伸彈簧。拉伸彈簧主要受力方式自然是拉力，其與壓縮彈簧不同的特徵，是拉 伸彈簧兩端通常各有一個鉤子，而線圈和線圈之間開始時沒有間隙，受到拉力時才逐 漸打開。 圖 1.鼓式煞車以一組拉伸彈簧作為回正彈簧 扭力彈簧也是很常見的一種彈簧，扭力彈簧的外型和一般裝置、施力的方式如圖 2所示，扭力彈簧經常裝置在一固定軸上，兩個臂通常是一端固定、一端受力，日常 生活中經常看到的門的鉸鏈、文件夾、握力器，都是扭力彈簧的例子。 圖 2. 扭力彈簧的外型和一般裝置、施力的方式