振动的基本概念
物体振动有关知识点总结
物体振动有关知识点总结一、振动的基本概念振动是指物体在受外力作用下，围绕平衡位置或平衡形态做不规则往复运动的现象。
它包括简谐振动和非简谐振动两种。
简谐振动是指当物体受到一个恢复力与它的位移成正比时，它将做简谐振动。
而非简谐振动是指当物体的振幅很大或受到摩擦等非弹性力时，它将做非简谐振动。
二、物体振动的特征1. 幅度：振动物体在平衡位置附近往复运动的最大位移称为振幅。
2. 频率：振动物体单位时间内完成振动往复运动的次数称为振动频率。
3. 周期：振动物体完成一次往复运动所需的时间称为振动周期。
4. 相位：描述振动物体在振动往复运动过程中所处的位置状态的物理量。
三、振动的分类振动可以根据其运动形式、受力形式或系统形式进行分类。
1. 按运动形式分类：振动可以分为直线振动和旋转振动两种。
2. 按受力形式分类：振动可以分为简谐振动和非简谐振动两种。
3. 按系统形式分类：振动可以分为单自由度系统和多自由度系统两种。
四、振动的频率和周期振动频率是指单位时间内完成振动往复运动的次数，通常用赫兹（Hz）作为单位，频率的倒数即为振动周期。
振动频率与振动周期有密切的关系，它们分别可以用以下公式表示：\[f = \frac{1}{T}\]\[T = \frac{1}{f}\]其中，f表示振动频率，T表示振动周期。
振动频率与振动周期是振动的基本特征，可以描述物体振动的快慢和规律性。
五、振幅和相位1. 振幅是振动物体在平衡位置附近往复运动的最大位移，它是振动物体振动能量的大小。
2. 相位是用来描述振动物体在振动往复运动过程中所处的位置状态的物理量，通常用角度或弧度表示。
六、阻尼振动阻尼振动是指振动系统受到外界阻力作用而发生的振动现象。
阻尼振动可以分为过阻尼、临界阻尼和欠阻尼三种情况。
过阻尼是指振动系统具有很大的阻尼，振动会迅速减弱并趋于平衡。
临界阻尼是指振动系统的阻尼刚好能使振动系统在最短的时间内达到平衡状态。
欠阻尼是指振动系统的阻尼不足，振动系统会发生频繁的振荡。
振动学知识点总结
振动学知识点总结振动学知识点总结如下：一、振动的基本概念1. 振动的定义：指物体在某一平衡位置附近作来回运动的现象。
2. 振幅：振动物体在做往复运动时，离开平衡位置的最远距离。
3. 周期：振动物体完成一个完整的往复运动所需要的时间。
4. 频率：振动物体每秒钟完成的往复运动次数。
5. 相位：描述振动物体在振动周期中的位置关系。
二、单自由度振动系统1. 单自由度振动系统的概念：由一个自由度由一个自由度运动的质点和它的运动机构构成。
2. 自由振动：指单自由度振动系统在没有外力作用下的振动。
3. 阻尼振动：指单自由度振动系统的振动受到阻尼力的影响。
4. 强迫振动：指单自由度振动系统受到外力作用的振动。
三、非线性振动1. 非线性振动的概念：指振动系统的振动特性不满足线性振动方程的振动现象。
2. 非线性系统的分类：按系统的非线性特征分为几何非线性、材料非线性和边界非线性等。
3. 非线性振动的分析方法：包括解析法和数值法等。
四、多自由度振动系统1. 多自由度振动系统的概念：由多个自由度组成的振动系统。
2. 自由振动：指多自由度振动系统在没有外力作用下的振动。
3. 阻尼振动：指多自由度振动系统的振动受到阻尼力的影响。
4. 特征值问题：多自由度振动系统的固有振动特征。
5. 模态分析：多自由度振动系统振动特征的分析方法。
五、控制振动1. 振动控制的目的：减小系统振动、防止系统振动引起的损伤。
2. 主动振动控制：通过主动装置对系统进行振动控制。
3. 被动振动控制：通过被动装置对系统进行振动控制。
4. 半主动振动控制：融合了主动和被动振动控制的特点。
六、振动信号与分析1. 振动信号的特点：包括时间域特征、频域特征和相位特征等。
2. 振动信号采集与处理：使用传感器采集振动信号，并通过信号处理方法对其进行分析。
3. 振动分析方法：包括频谱分析、波形分析、振动模态分析和振动信号诊断分析等。
七、振动与工程应用1. 振动在机械领域的应用：包括减振、振动吸收、振动监测及振动诊断等。
振动和波动的基本知识
振动和波动的基本知识振动和波动是物理学中非常重要的两个概念，它们在自然界和日常生活中处处可见。
本文将为您介绍振动和波动的基本知识，包括定义、特征以及其应用领域等内容。
一、振动的基本概念和特征振动是物体在围绕平衡位置周围作往复运动的现象。
当物体受到外界扰动时，它会围绕平衡位置做周期性的往复运动。
振动的基本特征包括振幅、周期、频率和相位。
1. 振幅：振幅是指振动过程中物体偏离平衡位置的最大距离。
振幅越大，说明物体的振动幅度越大。
2. 周期：周期是指振动中，物体完成一次往复运动所需的时间。
用T表示，单位为秒。
周期与振动的频率有关，两者满足T=1/f。
3. 频率：频率是指单位时间内振动的次数。
用f表示，单位为赫兹（Hz）。
频率与周期相反，频率越高，则周期越短。
4. 相位：相位是指在一定时间内物体相对于某个参考点的位置。
可以用角度或时间表示。
相位差可以用来描述两个或多个振动之间的关系。
振动现象广泛存在于自然界和科学技术领域。
例如，机械振动的研究可以帮助我们设计更加稳定和高效的机械结构；电子设备中的振荡器可以产生稳定的电信号等。
二、波动的基本概念和分类波动是指能量在空间中传播的过程。
波动的主要特征包括振幅、波长、频率和波速等。
1. 振幅：波动中振幅表示波峰和波谷之间的最大偏移距离。
2. 波长：波长是指波动传播一个完整波周期所需要的距离。
用λ表示，单位为米。
波动的波长与频率成反比，满足λ=速度/频率。
3. 频率：波动的频率是指波动中单位时间内通过某个点的波的个数。
频率用f表示，单位为赫兹（Hz）。
4. 波速：波速是指波动在介质中传播的速度。
波速与波长和频率有关，满足v=λf。
根据波动的性质和传播介质的不同，波动可以分为机械波和电磁波两大类。
机械波需要介质来传播，例如水波、地震波等；而电磁波可以在真空中传播，包括光波、无线电波等。
三、振动和波动的应用领域振动和波动在科学技术的各个领域都有着重要的应用。
以下是一些具体的应用领域：1. 声波的应用：声波是一种机械波，在通信、音乐、医学等领域中有着广泛的应用。
振动学知识点归纳总结
振动学知识点归纳总结1. 振动的基本概念振动是指物体在一定时间内来回或往复运动的现象。
振动可以是机械系统、电磁场系统、声场系统以及量子力学中的原子和分子系统等特有的运动形式。
振动的基本要素包括振幅、周期、频率和相位，它们分别代表着振动的振幅大小、周期的长度、振动的频率以及相位的大小。
振动还可表现为往复振动、旋转振动和波动等形式。
2. 自由振动自由振动是指物体在受到外力作用之后，不再受到外力的干扰而自行振动的过程。
对于线性弹簧振子系统而言，自由振动的周期与该系统的质量、弹簧的刚度和振幅有关，产生自由振动的物体称为振动体。
3. 受迫振动受迫振动是指振动体受到外力作用时的振动过程。
当振动体受到强迫振动时，它会与外力同频振动，当频率接近振动体的固有频率时，振动体可能产生共振现象。
4. 谐振动谐振动是指振动体在受到外力作用时，如果外力的频率与振动体的固有频率相等或接近，振动体便会产生谐振现象，即振幅较大，这一现象在机械工程、电子电路、音响等领域有着广泛的应用。
5. 阻尼振动阻尼振动是指振动体在振动过程中受到阻尼力的作用，通过与外界环境的摩擦力相互作用，使振动体逐渐减弱、停止振动并回到平衡位置的过程。
阻尼振动可分为欠阻尼振动、临界阻尼振动和过阻尼振动三种情况。
6. 共振现象共振是指振动体在受到频率相同或接近的外力作用时，振幅急剧增大的现象。
共振现象广泛存在于物理、工程、地震学和生物学等领域，如桥梁共振振动、建筑结构共振破坏、音乐乐器共鸣等。
7. 振动的能量振动体在振动过程中的能量变化主要包括动能和势能的转换。
在自由振动中，当振动体距离均衡位置最远时，动能最大，势能最小；当振动体通过均衡位置时，动能最小，势能最大。
振动的能量守恒定律形成了机械振动中的一个重要原理。
8. 振动的控制与应用振动的控制手段包括消除外力、减小振幅、增大阻尼和改变系统的固有频率等方法。
振动学在工程、航空航天、地震学、声学和生物学等领域都具有重要的应用价值，如利用振动传感器检测机械故障、利用振动分析技术改善建筑结构的抗震性能、利用谐振技术改善声音品质等。
机械振动学基础知识强迫振动的共振现象分析
机械振动学基础知识强迫振动的共振现象分析机械振动学是研究物体在受到外力作用下产生振动的学科，强迫振动是指物体在外力作用下产生振动，其中一个重要的现象就是共振。
共振是指在一定条件下，外力的频率与物体的固有频率相同或相近时，物体的振动幅度会出现显著增强的现象。
本文将从振动的基本概念入手，详细分析强迫振动的共振现象。
1. 振动的基本概念振动是指物体围绕静态平衡位置做周期性的往复运动。
在机械系统中，振动通常由质点系统、连续弹性系统或混合系统引起。
质点系统振动时，其动力学模型可用简谐振动方程描述；连续弹性系统则需要运用弹性力学理论和波动理论。
振动的主要参数包括振动的频率、振幅、相位和周期。
2. 强迫振动的特点当物体受到外力作用时，如果外力的频率与物体的固有频率相同或相近，就会出现强迫振动。
外力会引起系统振动，并在系统中储存和释放能量。
强迫振动的特点是振幅可随时间周期性变化，当外力频率接近系统的固有频率时，振幅达到极大值。
3. 共振现象的分析共振是强迫振动的一个重要现象，当外力频率等于系统固有频率时，共振现象最为显著。
共振会导致系统振幅呈指数级增长，可能引起系统失稳和破坏。
共振现象在实际工程中需要引起重视，设计中需考虑控制外力频率或调整系统固有频率以避免共振。
4. 共振现象的应用虽然共振现象可能带来负面影响，但在某些情况下也可以利用共振来实现特定的功能。
例如，共振现象在音响设备、机械传动系统和通信系统中有广泛应用。
利用共振可提高系统性能和效率，但需注意共振可能带来的危险性。
结语：机械振动学中的强迫振动和共振现象是一门重要的研究领域，对于了解和应用振动学知识具有重要意义。
了解振动的基本概念、强迫振动的特点以及共振现象的分析可以帮助工程师和科研人员更好地设计和优化机械系统，提高系统的效率和稳定性。
在实际工程应用中，需要谨慎对待共振现象，合理设计系统参数以避免共振带来的危害，同时可以利用共振现象来优化系统性能。
愿本文对读者对机械振动学基础知识和强迫振动的共振现象有所帮助。
机械振动基本概念与特性
机械振动基本概念与特性一、引言机械振动是指物体在作用力下发生周期性的来回运动。
它是机械工程中的重要研究领域，对于设计和优化机械系统具有重要意义。
本文将介绍机械振动的基本概念与特性，以帮助读者更好地理解和应用振动学知识。
二、振动的基本概念1. 振动的定义振动是指物体相对于平衡位置以一定频率和幅度进行的周期性来回运动。
振动的频率表示单位时间内振动的次数，通常用赫兹（Hz）来表示。
振动的幅度则表示物体离开平衡位置的最大偏移量。
2. 振动的周期与频率振动的周期是指物体完成一次完整振动所需的时间，通常用秒（s）来表示。
频率则是指单位时间内振动的次数，其倒数即为周期的倒数。
频率和周期之间的关系可以用公式f=1/T表示，其中f表示频率，T表示周期。
3. 振动的幅度与振幅振动的幅度是指物体相对于平衡位置的最大偏移量。
振幅则是指振动的幅度的绝对值，即振动的最大偏移量的正值。
三、振动的特性1. 振动的阻尼振动的阻尼是指振动系统受到的阻力或摩擦力的影响，导致振动能量逐渐减小。
阻尼可以分为无阻尼、欠阻尼和过阻尼三种情况。
无阻尼指振动系统没有受到任何阻力或摩擦力的影响，振动能量保持不变。
欠阻尼指振动系统受到一定阻力或摩擦力的影响，但振动能量仍然保持在一定范围内。
过阻尼指振动系统受到较大的阻力或摩擦力的影响，振动能量迅速减小，振动过程较为缓慢。
2. 振动的共振共振是指振动系统在受到外力作用下，振幅不断增大的现象。
当外力的频率与系统的固有频率相等或接近时，共振现象最为明显。
共振可以使振动系统的能量传递更加高效，但也可能导致系统的破坏。
3. 振动的谐振谐振是指振动系统在受到外力作用下，振幅达到最大的状态。
当外力的频率与系统的固有频率完全相等时，谐振现象最为明显。
谐振可以使振动系统的能量传递更加高效，但也可能导致系统的破坏。
四、应用与展望机械振动的研究在许多领域都有重要的应用，如机械工程、航空航天、汽车工程等。
通过对振动特性的研究，可以优化机械系统的设计，提高系统的稳定性和工作效率。
振动的基本知识
振动筛分具有筛分效率高、处 理能力大、结构紧凑、易于维 护等优点，广泛应用于煤炭、 选矿、化工、建材等行业的固
体物料筛分。
振动筛分的原理是利用激振器 使筛面产生一定频率和振幅的 振动，使物料在筛面上跳跃和 滚动，从而实现不同粒度物料 的分离。
振动筛分的主要参数包括筛面 材质、筛孔尺寸、振动参数等 ，这些参数的选择直接影响着 筛分效率和筛分质量。
01
03
振动输送的主要参数包括振幅、频率、倾斜角度等， 这些参数的选择直接影响着输送效率和物料特性。
04
振动输送的原理是利用激振器使输送带产生周期性振 动，使物料在输送带上受到周期性挤压和推动，从而 沿输送带向前移动。
振动筛分
振动筛分是利用振动原理，使 物料在筛面上产生周期性振动 ，从而使不同粒度的物料通过 筛孔进行分离的一种筛分方式
互易法
通过测量输入和输出信号，利用互易原理计算系统的动态特性。
模态分析法
通过对系统施加激励，测量系统的响应，利用模态分析技术识别系统 的模态参数。
振动监测的设备
振动传感器
用于测量结构的振动位移、速度和加速度等 参数。
信号分析仪
用于对采集到的振动数据进行频谱分析、时 域分析和相关分析等。
数据采集器
用于采集振动传感器的数据，并进行处理和 分析。
振动破碎
振动破碎是利用振动原理，使物料在 振动过程中产生周期性应力变化，从 而使大块物料破碎成小块的一种破碎 方式。
振动破碎的原理是利用激振器使破碎 机产生一定频率和振幅的振动，使物 料在破碎腔内受到周期性挤压和碰撞 ，从而逐渐破碎成小块。
振动破碎具有破碎效率高、能耗低、 易于维护等优点，广泛应用于采矿、 冶金、建筑等行业的硬物料破碎。
高中振动知识点总结
高中振动知识点总结一、振动的基本概念1. 振动的基本概念振动是物体围绕平衡位置作周期性的来回运动。
在振动过程中，物体围绕其平衡位置作往复运动，即物体在正、负方向上偏离其平衡位置，然后再返回平衡位置，这样的周期性运动称为振动。
2. 振动的特征振动有其特有的基本特征，包括振幅、周期、频率、相位等。
振幅是振动最大位移的大小；周期是振动一次往复运动所用的时间；频率是单位时间内振动的往复次数；相位描述了振动在不同时刻的状态。
3. 受迫振动和自由振动受迫振动指物体在外力的作用下产生的振动；自由振动指物体在外力作用消失后产生的自发振动。
受迫振动又可分为谐振动和非谐振动，谐振动指振动物体受到的外力是线性与位移关系的，即弹簧振子所受回复力与位移成线性关系；非谐振动指振动物体受到的外力与位移不成线性关系。
自由振动可能会导致共振现象的发生，即受迫振动与自由振动的相互作用。
二、振动的特性1. 振动的能量振动系统的动能和势能随着时间的推移而发生变化。
动能在振动的最大位移时取得最大值，而势能在平衡位置时取得最大值。
动能与势能之和即为系统的总能量，总能量在振动过程中保持不变。
2. 振动的耗散振动系统在振动过程中会由于各种摩擦力的作用而逐渐减少振动能量，最终停止振动。
这种能量逐渐减少的现象称为振动的耗散。
振动的耗散会导致振幅、周期、频率等振动特性逐渐发生变化。
3. 振动的阻尼振动系统在振动过程中受到的摩擦力作用称为振动的阻尼。
阻尼可分为线性阻尼、非线性阻尼等。
线性阻尼指摩擦力与速度成正比，即阻尼力与速度的关系是线性的；非线性阻尼指摩擦力与速度不成线性关系。
4. 振动的频率和振动数振动系统的频率是指单位时间内振动往复的次数，它是振动的一种重要特性。
当振动具有特定频率时，即发生共振，这样的振动频率称为共振频率。
三、振动的传播1. 振动的传播方式振动可以通过介质传播，也可以通过真空传播。
介质传播指振动通过物质介质的传递，如声波是通过介质空气传播的；真空传播指振动通过真空介质的传递，如光波是通过真空传播的。
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振動的基本概念-振動量之物 理單位
• 振動常用的單位
– 振動位移 mm，mm (10-3 mm) ，inch，mil(10-3 inch) – 振動速度 mm/sec，cm/sec ， inch/sec – 振動加速度 mm/sec2，inch/sec2，g(9.81 m/sec2)，gal(cm/sec2)
ug^2 ug^2 ug^2 ug^2 ug^2 ug^2
200 Hz
振動的基本概念-振動描述
•如何描述振動
–頻率（Frequency） •單位時間內振動的次數，單 位為赫茲(Hertz) –振幅（Amplitude） •指物體振動時擺動的大小， 也就是從平衡點到最大振動 量的大小，代表了振動的強 度。 –相位（Phase） •是指某一個瞬間振動體上某 一位置與另一固定點之相對 關係，或是某一個瞬間兩個振動體
dB g/g
-50 -60 -70 -80 -90 -100 -110 0 20 40 Hz 60 80 100
如何選用?-凸顯振動特性
振動的基本概念-時域與頻域
• 時域（Time Domain）-直接表達方式，原始資料， 示波器或記錄器（Recorder）使用時域振動波形分 析主要是用來輔助診斷，以便了解是否有鬆動、撞 擊、葉片斷裂…等現象， 或直接測試機構行走衝擊 量之大小。 • 頻域（Frequency Domain）-FFT轉換，尋找振動原 因的利器，大部分物體運轉振動測試的分析方法
其位置之相對關係。
振動的基本概念-自然頻率
• 自然頻率
– 一個結構體本身所存在之動 態特性 – 與系統剛性平方根成正比， 與質量塊平方根成反比 自然頻率通 常是振動大 到異常之主 要原因,給人 的感覺最為 深刻
displacement
lacement
time
time
displacement
•
振動的基本概念-阻尼
• 阻尼；阻尼係數 ( Damping Coefficient ) – 系統內會產生抑制運動的 作用力，其大小正比於運 動速度，方向和運動的方 向相反，此作用力與運動 速度之間的比例係數即為 阻尼係數。 • 臨界阻尼(Critical damping) – 介於次阻尼<1.0與過阻尼 >1.0之間。 • 阻尼比 (Damping ratio ,ξ) – 阻尼係數與臨界阻尼係數 的比值。
-0.12 0 s 1.999023 s
X:123 Hz X:119.75 Hz X:116.5 Hz X:113.25 Hz X:126.75 Hz X:129.75 Hz Pwr Spec 1 0.001 g^2 rms 1E-07 0 Hz
Y:35.79646 Y:4.916279 Y:14.22395 Y:7.112244 Y:6.962738 Y:4.886433
– 適用在峰值大小和背景值相差很大 的情況，但是刻度不是線性刻度， 而是等比級數。
1.0E+00 1.0E-02 1.0E-04 1.0E-06 0 20 40 Hz 60 80 100
• dB刻度(Decibel Scale)
– 適用在峰值大小和背景值相差很大 的情況，且刻度是線性刻度(等差級 數)，但是確切的量測值需要換算。 dB=20log(V/Vref)
振動的基本概念-縱（Y）軸刻度
• 線性刻度(Linear Scale)
– 可凸顯振源所在的位置及大小，適 用在峰值大小和背景值相差不大的 情況。
LogMag g
LinMag. g
4.00E-03 3.00E-03 2.00E-03 1.00E-03 0.00E+00
0
20
40 Hz
60
80
100
• 對數刻度(Logarithmic Scale)
時域頻譜分析CNC車床主軸頭Z 方向之振動時域頻 譜；藍色為改善後， 紅色為改善前
X:619.1406 X:625.9766 T ime 1 X:490.2344 X:498.0469 T ime 1 0.12 g Real
ms ms ms ms
Y:40.05732 mg Y:-24.50176 mg Y:92.35865 mg Y:-49.26422 mg
– 波形中之最大值與最小值之差，＜10Hz之位移 量常使用 • Peak值 – 波形中之最大值至平衡點之差值，描述速度振幅 • 分貝( Decibel，dB ) ：
V dB 20 log V ref
其中 V＝量測之物理量 Vref＝參考之物理量
振動的基本概念-振動量取值之二
振動的基本概念-物理量轉換
• 振動位移、速度、加速度間的轉換
振動的基本概念-振動量取值之一
• 平均值( Average ) ：較為少用
X average 1 T
x t
T 0
• •
均方根值(RMS) ：可代表振動能量成分 P-P值(Peak to Peak)
Xrms=
1 T
T
0
X 2 (t )dt
displacement
time
time
振動的基本概念-共振與振型
• 共振（Resonance） 外力之振動頻率與結構之任一自然振動頻率相 同時，結構振動會異常變大，結構系統呈現不 穩定狀態，常造成機構損壞 振型（Mode Shape） 結構體各質點在特定自然頻率之實際振動情形 下，各質點之相對變形形式，如bending mode、 torsion mode…
頻率頻譜分析鏡面加工車床之刀塔上測試 之振動頻譜（X方向） ，加 工條件：進給速度 15mm/min，主軸轉速200 rpm，切削深度0.02 mm ， 取樣頻寬200 Hz ， rms ， 平均20次，可以看出在110 Hz附近有一個自然頻率存在， 由於切削頻率（200 rpm， 3.3 Hz）的激發，在此自然 頻率上產生許多邊頻 （sideband，3.3 Hz)