中国矿业大学机械振动课程
《机械振动学》教学大纲
《机械振动学》教学大纲一、一、课程性质和目标机械振动学是机械设计、制造及自动化专业的一门专业选修课，总学时32，学分3.2。
随着机器生产率的不断提高，导致了载荷的速度和加速度的增加，这就使得机械动力学的问题变得日益突出起来，机械动力学的一个重要组成部分机械振动同样也不会例外。
本课程就是为了适应生产实际的需要，为大学本科高年级学生开设的一门技术基础课。
本课程着重从工程实际的角度对机械振动的有关理论进行讨论，使学生在掌握基本理论的基础上，能够把工程中的实际机械抽象为力学模型，然后在正确的力学模型基础上运用已有的知识进行正确的力学分析，解决一些工程实际的问题，达到学与用的统一。
二、二、先选课程或知识理论力学、材料力学、高等数学、线性代数和相关的专业知识等。
三、三、教学内容基本要求绪论（1学时）第一章第一章单自由度系统的振动（10学时）振动系统的力学模型及自由度的概念；弹性元件的形式和刚度；振动微分方程的推导；无阻尼自由振动；固有频率的计算；粘性阻尼对自由振动的影响；无阻尼受迫振动；具有粘性阻尼的受迫振动；等效粘性阻尼的概念；单自由度系统振动的利用及振动分析；单自由度系统的减动；机械结构的动应力和动刚度的概念。
第二章第二章二自由度系统的振动（8学时）应用动静法建立方程式；应用拉格朗日方程建立方程式；振动方程的一般形式及其矩阵表示法；无阻尼二自由度系统的自由振动；无阻尼二自由度系统的受迫振动；具有粘性阻尼的二自由度系统的自由振动；具有粘性阻尼的二自由度系统的受迫振动；二自由度振动系统的利用及振动机械的振动分析；振动机械及测试机器的二次隔振；动力减振原理与动力减振器。
第三章第三章多自由度系统的自由振动（6学时）多自由度系统举例；刚度矩阵与刚度影响系数；柔度矩阵与柔度影响系数；惯性藕联和弹性藕联；固有频率与振型矩阵。
第四章第四章多自由度系统的受迫振动（3学时）无阻尼系统受迫振动的响应；多自由度系统的阻尼。
四、实践性环节基本要求25个自由度系统的计算机辅助振动分析4学时五、课程考核要求由主讲教师自定考核。
32《机械振动基础》课程教学大纲
《机械振动基础》课程教学大纲一．课程基本信息开课单位：船舶与海洋工程学院课程编号： 01060005b英文名称：Theory of Mechanical Vibration with Applications学时：总计32学时，其中理论授课28学时，实验4学时学分：2.0学分面向对象：机械电子工程、机械设计制造及其自动化专业先修课程：理论力学、材料力学、机械原理、机械设计基础教材：《机械振动与噪声学》，赵玫等编著，科学出版社，2004年9月，第1 版主要教学参考书目或资料：1.《噪声与振动控制技术基础》，盛美萍等编著，科学出版社，2003年9月，第 1 版2.《机械振动控制基础》，李晓雷编著，北京理工大学出版社，2005年9月，第 1 版3.《噪声与振动控制工程手册》，马大猷编著，机械工业出版社，2002年9月，第 1 版4.《动力机械振动与噪声学》，陈端石编著，上海交通大学出版社，2002年8月，第 3 版二．教学目的和任务随着动力机械制造技术的不断发展，人们对动力机械性能的要求越来越高，而振动噪声作为动力机械的一项性能指标，逐步受到人们的关注和重视，所以对动力机械振动噪声的控制具有十分重要的意义。
噪声污染是严重的环境污染之一，随着现代工业化程度的不断提高，噪声污染也日益加剧，严重影响广大人民群众的身心健康，因此噪声控制已经成为环境保护的一项重要内容。
振动是产生噪声的主要原因，因此振动控制不仅可以保护仪器设备和人员不受振动危害，而且采用减振隔振措施也可以有效地控制噪声污染。
本课程作为一门专业课程，其教学目的与任务是通过学习振动噪声的基本理论，使学生掌握振动噪声控制的基本知识，并受到基本技能的训练，为学生以后解决生产实际问题和从事科学研究工作打下理论基础。
学生学完本课程后，应能牢固地掌握振动噪声控制的基本原则和主要途径，初步具有把实际问题抽象为理论模型，并运用所学理论知识来分析和解决实际问题的能力，此外还应学会有关的实验方法和技能。
中国矿业大学力学实验教学中心简介
中国矿业大学力学实验教学中心简 介中国矿业大学力学实验教学中心是由原先的理论力学实验室和材料力学实验室合并组建而成（1992），2004年被学校确定为校级实验教学示范中心，2006年被遴选为江苏省基础课实验教学示范中心建设单位。
我校力学教学实验中心隶属于学校和理学院两级管理，在学术上得到了力学学科建设的强有力支撑。
我校力学学科拥有一级学科博士授权点、力学博士后科研流动站，为“国家长江学者奖励计划”特聘教授设岗学科，工程力学专业为国家级和江苏省两级重点学科、也是校“211工程”建设的重点学科之一。
我校力学实验教学中心的基本职能：①承担全校本（专）科生、研究生的力学实验教学和专题实验研究；②为学校及周边院校与工矿企业的力学及相关学科科学研究提供实验基地。
随着学校教学改革的开展与深入，力学教学实验中心逐步创建了多层次的实验教学课程体系，以适应不同层次本（专）科生、研究生对力学实验教学的需要。
随我校力学学科985优势学科平台建设、“211工程”建设、国家级重点学科和省级重点学科建设等项目的实施，力学实验教学中心得到了快速的发展。
示范中心建设以来，力学实验教学中心在实验教学改革、实验教学环境、师资队伍建设、学生实践能力、创新意识的培养等方面，取得了长足的发展，为新的历史条件下力学实验教学的顺利进行提供了保证，整体水平得到了很大的提高。
具体体现在以下一些方面。
一、实验教学环境与设备随着我校新校区建设的完善，中心的实验教学环境得到了前所未有的改善。
目前，中心拥有实验室建筑面积6340m2，实验使用面积达3523m2；中心分设有：材料力学性能实验室、结构动力测试与分析实验室，结构分析与模拟仿真实验室、细观力学实验室、现代光测力学实验室、力学虚拟实验室。
下图一些典型的实验室环境。
电子拉伸万能试验机室 电测实验室扭转试验室 油压万能试验机室力学虚拟实验室 全息光弹实验室目前，实验中心拥有固定资产1956万元，示范中心建设期间（2006～2009），共投入固定资产资金406.5万元。
中国矿业大学(北京)《大学物理》课件-第二章 牛顿运动定律
★实验表明：地球是一个近似程度很高的惯性系。 ★实验还表明：相对地球做匀速直线运动的物体也 是惯性系。
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牛顿第三定律
2、牛顿第三定律
两个物体之间的作用力 F 和反作用力 F 沿
同一直线，大小相等，方向相反，分别作用在两
个物体上。
F F
两点说明：
摩擦系数为 ，拉力F作用于物体上。
求：F与水平面之间的夹角 为多大时，能使物体获
得最大的加速度？
F
解：建立直角坐标系oxy，
N
根据牛顿第二定律列式：
f
F cos f ma
G
N F sin mg 0
y
f N
ox
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例题2-2
可解得： f μ(mg F sin ),
瞬时加速度。两者同时存在，同时消失。
F
m
d
v
dt
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牛顿第二定律
(3)矢量性的理解：
F
ma
m
d
v
dt
直角坐标系中的
自然坐标系中的
分量形式
分量形式
Fx
max
m dvx dt
d2 x m dt2
,
Fy
may
m dvy dt
m
d2 dt
y
2
,
Fz
maz
m dvz dt
最大静摩擦力 fmax 0N 滑动摩擦力 f N
0：静摩擦系数，：滑动摩擦系数。与接触面的 材料和表面粗糙程度有关，还和相对速度有关。
0 1
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中国矿业大学机械设计基础课程设计
机械设计课程设计计算说明书装订设计题目：带式运输机的一级圆柱齿轮减速器线矿业工程学院采矿工程09-8班设计者：龚良勇指导教师：***2012年01月13日中国矿业大学目录第一章设计任务书 (3)1、传动方案图： .............................................. 错误!未定义书签。
2、设计条件： .................................................. 错误!未定义书签。
3、设计工作量： .............................................. 错误!未定义书签。
第二章电动机的选择 (4)1、电动机类型的选择 ...................................... 错误!未定义书签。
2、电动机功率选择： ...................................... 错误!未定义书签。
3、确定电动机转速： ...................................... 错误!未定义书签。
4、确定电动机型号： ...................................... 错误!未定义书签。
第三章传动方案的拟定 .. (6)1、总传动比 ...................................................... 错误!未定义书签。
2、分配各级传动比 .......................................... 错误!未定义书签。
3、运动参数及动力参数计算 .......................... 错误!未定义书签。
4、齿轮传动的设计计算 .................................. 错误!未定义书签。
第四章轴的设计计算 (9)1、输入轴的计算 (7)2、输出轴的计算 .............................................. 错误!未定义书签。
中国矿业大学(北京)《大学物理》课件-第七章 机械波
y
Acos
t1
2
x
0
以y为纵坐标、x 为 横坐标，
y
u
波形方程
x
给出 t1 时刻空间各
点的位移分布。
给出：t1时刻 波线上各个质点偏离各自平衡位置 的位移所构成的波形曲线(波形图)。
y
u
y
Acos
t1
2
x
0
x
A，波形曲线为余弦曲线，其 “周期” 为 。
B，沿波线（x轴）方向，两个距离相隔的质点的 振动的相位差为：2。
Physics
第7章 机械波
Physics
§7-1 机械波的产生和 传播
§7-1 机械波的产生和传播
波动是振动的传播过程。
机械波：机械振动在介质中的传播过程。
eg，声波、水波、地震波
1、机械波产生的条件
波源 弹性介质
产生机械振动的振源 传播机械振动的介质
注：波动是波源的振动状态或振动能量在介质中 的传播，介质的质点并不随波前进。eg,裙摆
求：1)振幅，2)波长，3)波的周期，4)弦上任一质点的 最大速率，5)图中a、b两点的相位差，6) 3T/4时的波 形曲线。
y / cm
0.5 0.4 0.2 0 0.2 0.4 0.5
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M1
a
10 20
M2
b
30 40
50 60
70 x / cm t =0
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补充例题2
波前：在任何时刻，波面有无数多个，最前方的波 面即是波前。波前只有一个。
平面波：波阵面为平面的波动
球面波：波阵面为球面的波动
柱面波：波阵面为柱面的波动
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大学物理机械振动课件
03 阻尼振动
阻尼振动的定义与特点
定义
阻尼振动是指振动系统受到阻力 作用，使得振动能量逐渐减少的
振动过程。
特点
随着时间的推移，振幅逐渐减小， 频率逐渐降低，直至振动停止。
阻尼力
阻尼振动过程中，系统受到的阻力 称为阻尼力，它与振动速度成正比， 方向与振动速度方向相反。
阻尼振动的描述方法
微分方程
阻尼振动的运动方程通常表示为二阶常微分方程，形式为 `m * d²x/dt² + c * dx/dt + k * x = 0`，其中 m、c、k 分别为质量、
振动压路机
利用共振原理来提高压实效果。
振动输送机
利用共振来输送物料，提高输送效率。
受迫振动与共振的能量转换
能量转换过程
外界周期性力对系统做正 功，系统动能增加；阻尼 使系统能量耗散，系统势 能减小。
转换关系
在振动过程中，外界对系 统的总能量输入等于系统 动能和势能的变化之和。
影响因素
阻尼系数、驱动力频率、 物体固有频率等。
能量耗散途径
阻尼振动的能量耗散途径 主要包括与周围介质之间 的摩擦、空气阻力、内部 摩擦等。
能量耗散的意义
阻尼振动的能量耗散有助 于减小系统振幅，避免因 过大振幅导致的结构破坏 或噪声污染等问题。
04 受迫振动与共振
受迫振动的定义与特点
定义：在外来周期性力的持 续作用下，物体发生的振动
称为受迫振动。
确定各简谐振动的振幅、相位差和频 率，在复平面内绘制振动相量，通过 旋转和位移操作找到合成振动的相量 表示。
振动合成的能量法
描述
能量法是通过分析各简谐振动的能量分布和转化，来研究振 动合成过程中的能量传递和平衡。
大学机械振动教案
课程名称：机械振动授课班级：机械工程系XX级XX班授课教师：[教师姓名]授课时间：[具体日期] 第[节次]节教学目标：1. 理解机械振动的概念、类型和基本特性。
2. 掌握单自由度系统的自由振动、受迫振动和自激振动的基本理论。
3. 熟悉多自由度系统的振动特性。
4. 能够运用所学知识分析和解决简单的机械振动问题。
教学内容：一、机械振动的概念及分类1. 振动的定义和分类2. 机械振动的特点3. 振动系统在工程中的应用二、单自由度系统的振动1. 自由振动a. 无阻尼自由振动b. 阻尼自由振动2. 受迫振动a. 周期性受迫振动b. 非周期性受迫振动3. 自激振动a. 自激振动的产生条件b. 自激振动的分类三、多自由度系统的振动1. 多自由度系统的振动类型2. 多自由度系统的自由振动3. 多自由度系统的受迫振动教学过程：一、导入1. 介绍机械振动的概念及其在工程中的应用。
2. 强调学习机械振动知识的重要性。
二、讲解1. 机械振动的概念及分类2. 单自由度系统的振动a. 自由振动b. 受迫振动c. 自激振动3. 多自由度系统的振动三、案例分析1. 介绍几个典型的机械振动案例，如弹簧振子、单摆等。
2. 分析案例中系统的振动特性，讲解振动方程的求解方法。
四、课堂练习1. 学生根据所学知识，分析并解决以下问题：a. 一无阻尼弹簧振子的振动周期是多少？b. 一阻尼弹簧振子在阻尼比ε=0.1时的振动衰减规律如何？2. 学生分组讨论，总结多自由度系统的振动特性。
五、总结1. 回顾本节课所学的知识点。
2. 强调机械振动在工程中的应用。
3. 提出课后作业，要求学生巩固所学知识。
教学评价：1. 课堂参与度：观察学生在课堂上的提问、讨论和练习情况。
2. 课后作业完成情况：检查学生的课后作业，了解学生对知识的掌握程度。
3. 期末考试：通过考试评估学生对机械振动知识的综合运用能力。
备注：1. 教师应根据学生的实际情况调整教学内容和进度。
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（一）题：
如图：振源)50sin(500t F ⨯=
弹簧刚度：m N k /500001=质量块kg
m 201=
求：1）上述参数下的振幅响应
2）减振后的振幅响应
解：
1) AMESim 仿真图
Mathcad 图形：
⎭
⎬
⎫
=--''=-++''0)(sin )(1222212212111x x k x m t F x k x k k x m ω
设解为t X x t X x ωωsin ,sin 2211==
则⎥⎦⎥
⎢⎣⎢=⎥⎦
⎤⎢⎣⎡⎥⎦⎤⎢⎣⎡----+0121
222221221F X X m k k k m k k ωω
∴⎥⎦⎥
⎢⎣⎢⨯⎥⎦⎤⎢⎣⎡----+=⎥⎦⎤⎢⎣⎡-011
22222
122121F m k k k m k k X X ωω
Mathcad 图形：00.51 1.5
20.4
-0.2
-0
0.20.4
0t
τF1sin ωτ⋅()⋅sin ωn t τ-()⋅[]m1ωn ⋅⋅⎛⎜
⎜⎠d
t
2) AMESim 仿真图
（二）课程感受与建议：
经过差不多十周的学习，我已大部分掌握机械振动这门课。
首先这门课是一门比较具有应用型的课程，对于我们学机械的同学来说尤为重要，同时它还涵盖以前高数、机械原理及设计等学科，所以学习它也让我复习了以前的重要课程。
由于上学期是和曹老师学习有限元的，对于曹老师的教学风格早已适应七八分，所以这学期很快地适应老师的节奏。
老师的教学方法在当今的大学教学已实属罕见，以往大家都差不多习惯老师那种“你讲你的，我听我的”的上课方式，而曹老师总是在课堂上与我们互动，积极提问我们，而且以一种诙谐幽默的方式调动大家的课堂积极性。
这些都是我觉得曹老师的特点，是对教学质量有帮助的，是需要继续保持的。
个人以为有些方面是需要改进的。
首先是曹老师的普通话水平有待提高；然后是感觉老师讲课时应该多讲些原理及方法，很多都是只知其然，不知所以然；最后，建议老师以后上课回答问题不要过于集中那几个人，最后导致其他人一点危机感都没有，而且要有一定的惩罚措施。
谢谢曹老师的教导！
00.51
1.520.03-0.01
-0.010.03
X 1sin ωt ⋅()⋅t。