振动理论及应用第五版课程设计
共振现象的研究课程设计
共振现象的研究课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生理解共振现象的定义，掌握共振现象的基本原理；2. 使学生掌握共振频率的计算方法，能够解释实际生活中的共振现象；3. 帮助学生了解共振现象在科学技术、生产生活中的应用。
技能目标：1. 培养学生运用所学知识分析、解决实际问题的能力；2. 培养学生进行实验操作、数据采集和处理的能力；3. 提高学生的团队协作和沟通能力，能够就共振现象进行讨论和分析。
情感态度价值观目标：1. 激发学生对物理现象的好奇心，培养对科学研究的兴趣；2. 培养学生严谨、认真的科学态度，养成探究、质疑的习惯；3. 引导学生关注共振现象在我国的科技发展、社会进步中的作用，增强学生的国家认同感。
课程性质：本课程为物理学科的一节实验研究课，旨在通过理论学习和实验操作，帮助学生深入理解共振现象。
学生特点：学生为八年级学生，具备一定的物理知识和实验操作能力，好奇心强，善于合作。
教学要求：结合学生特点，采用启发式、探究式教学方法，注重理论与实践相结合，提高学生的综合运用能力。
在教学过程中，关注学生的个体差异，鼓励学生积极参与，充分调动学生的主观能动性。
通过本课程的学习，使学生能够达到上述课程目标，为后续相关课程打下坚实基础。
二、教学内容1. 理论部分：- 共振现象的定义与原理；- 共振频率的计算方法；- 共振现象在实际生活中的应用案例分析。
参考教材章节：《物理》八年级下册第四章第3节“振动与波”。
2. 实践部分：- 设计简单的共振实验，如弹簧振子实验；- 进行实验操作，观察共振现象，并记录数据；- 分析实验结果，探讨共振现象的特点。
3. 教学大纲安排：- 第一课时：介绍共振现象的定义、原理以及共振频率的计算方法；- 第二课时：分析实际生活中的共振现象，讨论共振现象的应用；- 第三课时：进行实验操作，观察、记录和分析共振现象；- 第四课时：总结课程内容，巩固所学知识，进行课堂讨论。
教学内容确保科学性和系统性，结合教材章节内容，以理论与实践相结合的方式进行教学。
西南交大-研究生课程-振动理论及应用课件04解析
k 2
I1
M 2 (t )
k 3
I2
I1 0
k 1 k 2 0 1 I 2 2 k 2
k 2 1 M 1 (t ) k 2 k 3 2 M 2 (t )
《振动力学》
22
多自由度系统的振动 / 两自由度振动系统/动力学方程
【例3-3】用刚度影响系数法，建立图3-6所示的两自由度系 统的运动微分方程。
【解】用力使质量块m1从静平衡位置移动一单位位移，同时 用力制住 m2不动。这时对m1沿x1正方向施加的是弹簧k1和k2
的 弹 力 之 和 。 因 位 移 为 1 ， 因 此 弹 力 之 和 为 k1+k2 ， 即
2019年2月27日 《振动力学》 14
多自由度系统的振动 / 两自由度振动系统/动力学方程
解：
建立坐标：
受力分析： 设某一瞬时： 角位移 1 , 2
k 11
, 角加速度 1 2
k 2 (1 2 )
k 1
M1 (t )
1
k 2
I1
M 2 (t )
2
k 3
KX P (t )
21
多自由度系统的振动 / 两自由度振动系统/动力学方程
0 m11 ...m1 j ...m1n m1 j P 1 (t ) P (t ) m ...m ...m 0 m 21 2j 2n 2j P (t ) 2 1 .......... .......... . 0 mnj Pn (t ) mn1...mnj ...mnn 0
第5章 机械振动
令
2＝ mgh
J
单摆或复摆在小角度摆动情况下， 经过近似处理，它们的运动方程与弹簧振 子的运动方程具有完全相同的数学形式。
O h C
P
例题
【例 题】 一质量为 m 的物体悬挂于轻弹簧下端，不计空气阻力，试证其在平
衡位置附近的振动是简谐振动。
证 如图所示，以平衡位置 A 为原点，向下为 x 轴正向，设某一 瞬时振子的坐标为 x 。
5.1.2 微振动的简谐近似
一端固定且不可伸长的细线与可视为质的物体相连，当它在竖
直平面内作小角度( ≤5°)摆动时，该系统称为单摆，如图所示。
单摆过 C 点的力矩：
M＝－mglsin 很小，近似简化
C l
M＝－mgl
T
摆球的动力学方程：
P sin m
－mgl＝ml
2
d2
dt 2
解 设此简谐振动为
x＝Acos( t+0 )
x cm 4
A＝0.4 m,只需求出0 和 。
2
P
0
从图中分析可知，t＝0 时，x0＝－2cm ， 2
1
ts
且
v0＝
dx dt
＜0
(由曲线的斜率决定)，
4
代入振动方程，有
－2＝4cos0
故 0＝
2π 3
，又由
v0＝－ Asin0＜0
x0＝Acos0
－
v0
＝Asin0
注意：
A＝
x02
(
v0
)2
（1）振幅 A 是离开平衡位置的最大位移的绝对值，只能取正值； （2）振幅 A 确定了系统运动的范围。
振动信号诊断系统课程设计
振动信号诊断系统课程设计一、课程目标知识目标：1. 理解振动信号的物理意义，掌握振动信号的采集、处理和分析方法。
2. 学习振动信号诊断系统的基本构成，了解各部分功能及相互关系。
3. 掌握运用振动信号诊断系统对简单机械故障进行判断和分类。
技能目标：1. 能够正确使用振动信号采集设备，进行数据采集和初步处理。
2. 能够运用信号处理软件对振动信号进行分析，提取故障特征。
3. 能够根据振动信号的诊断结果，提出合理的维修和改进建议。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对振动信号诊断系统的兴趣，激发学习热情，增强探索精神。
2. 培养学生的团队合作意识，学会在团队中分工合作，共同完成项目任务。
3. 培养学生严谨的科学态度，注重实际操作，养成良好的实验习惯。
课程性质：本课程为实践性课程，注重理论联系实际，通过实际操作和案例分析，使学生掌握振动信号诊断系统的基本原理和方法。
学生特点：学生具备一定的物理知识和实验操作能力，对新技术和新设备充满好奇，喜欢动手实践。
教学要求：结合学生特点，以实践为主，注重启发式教学，引导学生主动参与，提高学生的动手能力和实际问题解决能力。
将课程目标分解为具体的学习成果，以便于教学设计和评估。
二、教学内容1. 振动信号基础知识：介绍振动信号的物理概念、振动信号的类型及其在工程中的应用。
教材章节：第一章 振动基础内容列举：振动信号的分类、振动信号的时域和频域分析。
2. 振动信号采集与处理：讲解振动信号的采集方法、传感器原理及信号处理技术。
教材章节：第二章 振动信号的采集与处理内容列举：振动传感器、数据采集系统、信号预处理方法、特征提取技术。
3. 振动信号诊断系统：介绍振动信号诊断系统的构成、各部分功能及其在实际工程中的应用。
教材章节：第三章 振动信号诊断系统内容列举：诊断系统的基本构成、常见故障类型及其振动特征、故障诊断方法。
4. 实践操作与案例分析：通过实际操作和案例分析，使学生掌握振动信号诊断系统的应用。
5-3 工程实际中的振动
5—3 工程实际中的振动一、教学目标1．了解阻尼振动和受迫振动现象。
2．了解共振现象，掌握共振条件。
3．了解振动图像的物理意义。
4．了解共振在实际中的应用。
二、教学重点难点重点：共振现象及变化规律。
难点：共振振幅与驱动力频率的关系。
三、教学器材 共振摆演示器、图片 四、教学建议教法建议观察、演示实验、讨论。
教学设计方案（一） 引入新课物体在平衡位置附近来回往复的运动称为机械振动，它是物体的一种重要运动形式。
从日常生活到生产技术以及自然界中到处都存在着振动。
一切发声体都在振动，机器的运转总伴随着振动，海浪的起伏以及地震也都是振动，就是晶体中的原子也都在不停的振动着。
（二） 引出课程内容 1．振动分类自由振动 阻尼振动自由振动：只受回复力作用的振动是自由振动。
作自由振动的系统，没有阻力做功，其机械能守恒, 因而振动振幅保持不变，其振动图像如图1 。
阻尼振动：实际的振动因为有摩擦等阻力作用， 系统的机械能总会发生损失，变得越来越小，系统 不会持续的振动下去。
如实际的弹簧振子在阻力的 作用下，其振幅越来越小，最后趋于零。
这种由于阻力的存在，振幅随时间不断减小的振动称为阻尼 振动。
其振动图像如图2。
在工程实际中，如果希望振动很快消失，就常 采用增大阻尼的方法，如安装减震垫和减震弹簧。
如A AOt图1xO果希望振动连续不断的持续下去，就要补偿由阻尼消耗掉的能量，这时所作的振动称为受迫振动。
2．受迫振动振动系统在周期性外力的作用下所进行的振动，称为受迫振动。
这种周期性的外力称为驱动力，受迫振动是阻尼振动和驱动力引起的振动的叠加。
持续工作的振动系统，其振动一般都是受迫振动。
如钟摆的振动，汽缸中活塞的运动等。
图3中的振子在摇把的带动下所作的振动就是受迫振动。
3．共振由物体本身结构和特征决定的振动称为固有振动，其频率称为固有频率。
观察图3所示的装置，先让弹簧下面悬挂的重物作自由振动，记录 它的振动频率（或周期），其频率是系统的固有频率；然后转动摇把，转动摇把的频率是驱动力频率。
振动理论与应用第8章 弹性体的一维振动
Theory of Vibration with Applications
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8.1 杆的纵向振动
8.1.2固有频率和主振型
3. 杆的两端都是自由的情况 边界条件为
dU dx
x =0
= 0,
dU dx
x =l
=0
px px U ( x) = C cos + D sin a a p p D = 0， C sin l = 0 a a p ∴ sin l = 0 a
Theory of Vibration with Applications
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8.1 杆的纵向振动
8.1.2固有频率和主振型
现在来确定各种简单边界条件下杆的固有频率和主振型
U ( x ) = C cos px px + D sin a a
1. 杆两端固定的情况 边界条件为
U (0) = 0 , U (l ) = 0
若
k =，相当于自由端，即 0
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8.1 杆的纵向振动
8.1.2固有频率和主振型
例8-2 与例8-1中所设参数相同的杆，若其一端固定，另一 端附有集中质量M如图所示，试求杆作纵向振动时的固有频 率和主振型。 解：此系统仍属于复杂边界条件问题。 当杆作纵向振动时，附有集中质 量的一端相当作用有惯性力 因此杆的边界条件为
U (0) = 0 , EA dU dx
x =l
= − kU (l )
U ( x) = C cos
EA
px px + D sin a a
p C = 0, U ( x) = D sin x a
西南交大-研究生课程-振动理论及应用课件02
m1
T
1 l 3
则
故
1 2 m1 x 2
me m1
1 l 3
即弹簧的等效质量是按1/3的弹簧质量附加到原质量块上。 例2-6 如图2-6，已知l、m、k。求该系统的等效质量。 解：依据动能等效原则，有
T 1 2 1 l 2 J 0 [ J c m( )2 ] 2 2 4 ( a)
y m1 g (3l 2 x 4 x3 ) (0 x 48EI mg ym y( x) x l / 2 1 l 3 48EI
3l 2 x 4x3 y ym l3
l ) ( a) 2 (b)
注意到y、y m 皆为时间函数。 由（a）、（b）式得
(c) 则 设梁的单位长度的质量为，则其动能为
8
单自由度系统的振动 经推导可得系统运动方程
x 1 Bx 1 0
Байду номын сангаас
同理以x2为独立坐标，可得
2 Cx2 0 x
其中
b c k1 k2 ( ) 2 k3 ( ) 2 a a C b r m1 m2 ( ) 2 m3 ( ) 2 a a
不难验证
A=B=C
可见，对结构较复杂的单自由度系统，不管我们选择哪一个坐标变 量作为独立坐标，其运动方程形式不变。这说明系统固有振动规律与坐标 选择无关。
b r ( m1 ) e m1 m2 ( ) 2 m3 ( ) 2 a a b c ( k1 ) e k1 k2 ( ) 2 k3 ( ) 2 a a
图 2-4
可以取x1为独立坐标，于是
令 《振动力学》
b c k1 k2 ( ) 2 k3 ( ) 2 (k1 )e a a B b 2 r (m1 )e m1 m2 ( ) m3 ( ) 2 a a
噪声与振动课程设计
噪声与振动课程设计一、教学目标本节课的教学目标是让学生了解噪声与振动的基本概念，掌握噪声的产生、传播和接收的基本过程，了解噪声的控制方法，以及能够运用所学知识解决实际问题。
1.掌握噪声的定义、分类和特性。
2.了解噪声的产生、传播和接收过程。
3.掌握噪声的控制方法。
4.能够运用噪声的基本概念和特性分析实际问题。
5.能够运用噪声的产生、传播和接收过程解释实际现象。
6.能够运用噪声的控制方法解决实际问题。
情感态度价值观目标：1.培养对噪声问题的关注和责任感。
2.培养对科学探究的兴趣和主动性。
二、教学内容本节课的教学内容主要包括噪声与振动的基本概念、噪声的产生、传播和接收过程，以及噪声的控制方法。
1.噪声与振动的基本概念：介绍噪声的定义、分类和特性。
2.噪声的产生、传播和接收过程：讲解噪声的产生原因、传播途径和接收方式。
3.噪声的控制方法：介绍噪声控制的常用方法，如隔声、吸声、消声等。
三、教学方法为了激发学生的学习兴趣和主动性，本节课将采用多种教学方法，包括讲授法、讨论法、案例分析法和实验法等。
1.讲授法：通过讲解噪声与振动的基本概念、噪声的产生、传播和接收过程，以及噪声的控制方法，使学生掌握相关知识。
2.讨论法：学生分组讨论实际案例，引导学生运用所学知识分析和解决实际问题。
3.案例分析法：分析典型噪声控制案例，使学生了解噪声控制的方法和效果。
4.实验法：安排实验环节，让学生亲身体验噪声的控制效果。
四、教学资源为了支持教学内容和教学方法的实施，丰富学生的学习体验，将选择和准备以下教学资源：1.教材：选用符合课程标准的噪声与振动教材，为学生提供系统的学习材料。
2.参考书：提供相关领域的参考书籍，拓展学生的知识视野。
3.多媒体资料：制作课件、视频等多媒体资料，增强课堂教学的趣味性和生动性。
4.实验设备：准备噪声测量仪器、隔声材料等实验设备，开展实验教学。
五、教学评估本节课的评估方式将包括平时表现、作业和考试等，以全面反映学生的学习成果。
振动传感器课程设计(硬件+程序)课设
传感器原理及应用课程设计班级：测控0941 *名：***学号： 14 指导教师：冯璐张立新撰写日期： 2012.12.13目录目录第一章引言 (1)第二章课程设计内容与要求分析 (3)2.1课程设计内容 (3)2.2课程设计要求分析 (3)2.3 课程设计意义 (3)第三章相关基础理论和基础知识概述 (4)3.1 震动传感器相关概述 (4)3.2 STC89C51单片机相关概论 (11)3.3 NE555 时基电路相关概述 (15)第四章振动传感器检测设计 (17)4.1硬件设计 (17)4.3 软件系统设计 (19)第五章总结 (22)参考文献 (23)附录1 (24) (24)附录2 (25) (25)第一章引言人们为了从外界获取信息，必须借助于感觉器官。
而单靠人们自身的感觉器官，在研究自然现象和规律以及生产活动中它们的功能就远远不够了。
为适应这种情况，就需要传感器。
因此可以说，传感器是人类五官的延长，又称之为电五官。
新技术革命的到来，世界开始进入信息时代。
在利用信息的过程中，首先要解决的就是要获取准确可靠的信息，而传感器是获取自然和生产领域中信息的主要途径与手段。
在现代工业生产尤其是自动化生产过程中，要用各种传感器来监视和控制生产过程中的各个参数，使设备工作在正常状态或最佳状态，并使产品达到最好的质量。
因此可以说，没有众多的优良的传感器，现代化生产也就失去了基础。
在基础学科研究中，传感器更具有突出的地位。
现代科学技术的发展，进入了许多新领域：例如在宏观上要观察上千光年的茫茫宇宙，微观上要观察小到fm的粒子世界，纵向上要观察长达数十万年的天体演化，短到 s 的瞬间反应。
此外，还出现了对深化物质认识、开拓新能源、新材料等具有重要作用的各种极端技术研究，如超高温、超低温、超高压、超高真空、超强磁场、超弱磁场等等。
显然，要获取大量人类感官无法直接获取的信息，没有相适应的传感器是不可能的。
许多基础科学研究的障碍，首先就在于对象信息的获取存在困难，而一些新机理和高灵敏度的检测传感器的出现，往往会导致该领域内的突破。
第五章线性离散系统振动理论的应用课件
0
1
幅频和相频响应曲线
第5章 线性离散系统振动理论的应用
5.2 旋转失衡
例2 偏心激振器两轴反向旋转，每个偏心轮
旋转失衡为4.5 kg-cm，用它测量结构的动力
特性。设结构质量为160 kg，激振器质量为
20 kg。当偏心轮转速为900 rpm，偏心质量
在正上方时，结构向上通过静平衡位置，振
0.761 0.70 3.756
0.934 0.65 4.965
1.26 0.60 5.235
A 0.55 0.50 0.45 0.40 0.35 0.30 0.25 0.20 0.19
第5章 线性离散系统振动理论的应用
5.1 单自由度系统阻尼比和固有频率的确定
阻尼比的确定
计算步骤：
1) 测得自由振动衰减曲线；
m y cy ky m e 2s itn
直立单盘转子
设特解为 xtA xco t s ytA ysi n t
第5章 线性离散系统振动理论的应用
5.3 旋转轴的临界转速
xt e2cost
12222
yt e2sint
12222
c 2 mk
arct
2
an
12
o1G导前 o的o相1 位角
设 o o距1 离为 R ，
x t R e n tco d t s
图 3.6 弱阻尼系统x - t 曲线
xt 的极值发生位置 xt0
x t R n e n tco d t s R e n t dsid t n 0
第5章 线性离散系统振动理论的应用
5.1 单自由度系统阻尼比和固有频率的确定
E cn X02
第5章 线性离散系统振动理论的应用
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振动理论及应用第五版课程设计
课程概述
本课程是振动理论及应用的第五版课程设计，旨在通过对振动理论的深入学习以及应用实践，使学生对振动现象有更深刻的理解，掌握振动控制的基本方法和技能，有利于提高学生的工程实践能力和综合素质。
课程目标
本课程旨在通过以下几个方面达到学习目标：
•了解振动的基本概念和分类；
•掌握振动的基本理论和数学处理方法；
•学习振动控制的基本理论和方法；
•了解振动控制在实际工程中的应用；
•进行相关工程实践，提高学生的实践能力和综合素质。
课程安排
本课程的具体安排如下：
第一周
•振动的基本概念和分类；
•自由振动和受迫振动的概念和区别；
•振动的频率和周期，时间和空间描述。
第二周
•振动的基本理论和数学处理方法；
•傅里叶级数展开；
•傅里叶变换和拉普拉斯变换。
第三周
•振动控制的基本理论和方法；
•振动力学模型；
•系统的稳定性分析。
第四周
•振动控制的实践应用；
•行车控制系统；
•机床控制系统。
第五周
•振动控制的实践应用；
•桥梁控制系统；
•建筑物控制系统。
第六周
•工程实践；
•实验：基础振动控制实验；
•实验：振动控制系统仿真。
评估方式
本课程的最终成绩将由以下几个方面综合考虑：
•平时成绩（30%）：包括参与度，平时作业，实验报告等；
•期中考试（30%）：覆盖前三周的理论知识；
•期末考试（40%）：覆盖整个课程的理论知识和工程应用实践。
参考资料
•《振动理论及其在工程上的应用》，王淑珍等著，机械工业出版社；
•《控制理论基础教程》第3版，曾谨言等著，高等教育出版社；
•《控制系统工程师教程》第二卷，李寿吉等著，国防工业出版社。
结语
本课程将为学生提供深入学习振动理论、掌握振动控制的基本方法和技能、了解振动控制在实际工程中的应用以及进行相关工程实践的机会。
希望每一位学生能够认真学习，积极参与，提高自己的工程实践能力和综合素质。