机械振动及其应用.docVIP

机械振动及其在机械工程中的应用 赵立 （江苏师范大学连云港校区海洋港口学院，江苏 连云港222003） 摘要：本文综述了机械振动在机械工程中的研究成果。首先阐述了机械振动的定义；然后举例机械振动的利用及其机械振动在工程中的应用进行详细阐述。比如振动压路机技术、振动摊铺机和振动筛及其石英振荡器的研究等方向应用并对振动压路机技术的发展趋势进行了分析；接着分析机械振动设备故障；最后对应用前景进行了展望。 关键词：机械振动、机械工程 Abstract: This paper summarizes the research results of mechanical vibration in mechanical engineering. Firstly, the definition of mechanical vibration is described, and then the application of mechanical vibration in engineering is expounded. Such as the development of the trend of vibratory road roller and vibration stand paver and vibration sieve and quartz oscillator. The research direction of the application and of vibratory road roller technology are analyzed. Then the analysis of the fault of mechanical vibration equipment; finally, it prospected the foreground of application. Key words: mechanical vibration, mechanical engineering 1.引言 振动是在日常生活和工程实际中普遍存在的一中现象，也是整个力学中最重要的研究领域之一。所谓机械振动，是指物体（或物体系）在平衡位置（或平均位置）附近来回往复的运动。在机械振动过程中，表示物体运动特征的某些物理量（如位移、速度、加速度等）将时而增大、时而减小地反复变化。在工程实际中，机械振动是非常普遍的，钟表的摆动、车厢的晃动、桥梁与房屋的振动、飞行器与船舶的振动、机床与刀具的振动、各种动力机械的振动等，都是机械振动。 2.振动的分类 机械振动有不同的分类方法。按产生振动的原因可分为自由振动、受迫振动和自激振动；按振动的规律可分为简谐振动、非谐周期振动和随机振动;按振动系统结构参数的特性可分为线性振动和非线性振动；按振动位移的特征可分为扭转振动和直线振动。 1）自由振动 自由振动：去掉激励或约束之后，机械系统所出现的振动。振动只靠其弹性恢复力来维持，当有阻尼时振动便逐渐衰减。自由振动的频率只决定于系统本身的物理性质，称为系统的固有频率。 2）受迫振动 受迫振动：机械系统受外界持续激励所产生的振动。简谐激励是最简单的持续激励。受迫振动包含瞬态振动和稳态振动。在振动开始一段时间内所出现的随时间变化的振动，称为瞬态振动。经过短暂时间后，瞬态振动即消失。系统从外界不断地获得能量来补偿阻尼所耗散的能量，因而能够作持续的等幅振动，这种振动的频率与激励频率相同，称为稳态振动。 3）自激振动 自激振动：在非线性振动中，系统只受其本身产生的激励所维持的振动。自激振动系统本身除具有振动元件外,还具有非振荡性的能源、调节环节和反馈环节。因此，不存在外界激励时它也能产生一种稳定的周期振动，维持自激振动的交变力是由运动本身产生的且由反馈和调节环节所控制。振动一停止,此交变力也随之消失。自激振动与初始条件无关，其频率等于或接近于系统的固有频率。如飞机飞行过程中机翼的颤振、机床工作台在滑动导轨上低速移动时的爬行、钟表摆的摆动和琴弦的振动都属于自激振动。 3.机械振动在机械工程中的应用 1）光致微机械振动在哥式振动陀螺中的应用 哥式振动陀螺是用于测量旋转角速度的惯性传感器件。采用接触式驱动的传统哥式振动陀螺具有难以消除的交叉干扰，不能有效提高传感器机械灵敏度。当采用激光冲击振动驱动方式的新型哥式振动陀螺后，可使其惯性指标得到改善，提高精度且简化结构。 2）光致微机械振动原理 首先根据哥式振动陀螺驱动原理，结合微悬臂梁集总参数模型与激光冲击波理论，形成激光冲击微悬臂梁的峰值压强模型。利用有限元软件对选定材料及尺寸的微悬臂梁模型进行模态分析。设计激光冲击薄膜模型，得出薄膜模型冲击位移与激光参数的对应关系。将激光冲击作用于选定的微悬臂梁模型，得出激光冲击微悬臂梁的作用