2020 机械振动基础思考题（含答案）.docx

机械振动基础 思考题与练习题 第一章 绪 论 1.机械振动的概念： 一种特殊形式的运动。在这种运动过程中，机械系统由于自身的弹性将围绕其平衡位置作微小的往复运动。 2.简述日常生活与工程实际中常见的振动现象。 （1）心脏的搏动、耳膜和声带的振动； （2）声音的产生、传播和接收； （3）桥梁、建筑物在阵风或地震激励下的振动； （4）飞机、船舶在航行中的振动； （5）机床、刀具在加工时的振动； （6）各种动力机械的振动； （7）控制系统中的自激振动。 3.试结合工程实际论述振动的危害及可利用性。 （1）振动的危害 1）振动会降低机床的精度，产生误动作； 2）振动会降低仪器仪表的准确性，影响其工作寿命； 3）振动会使机械结构产生疲劳破坏，影响使用寿命； 4）振动会产生强烈的噪声，污染环境，损害人们的健康； 5）振动会使机动车辆的舒适性、操纵稳定性变差； 6）海浪激起的共振会引起轮船的断裂； 7）气流引起的共振会导致飞机机翼的折断； 8）飞行的导弹遇到气流引起的振动会降低导弹的命中率； 9）水下潜艇振动过大，将会产生强烈的噪声，极易暴露目标； 10）火箭发射失败也常常由振动或控制失灵所引起； 11）发生地震会给人民生命财产造成重大损失。 （2）振动的可利用性 1）生物医学领域：利用振动治疗疾病，如利用振动按摩仪进行按摩、减肥等。 2）通信工程领域：利用振动研制谐振器等； 3）工程地质领域：利用振动对地下资源进行勘探； 4）海洋工程领域：利用海浪波动的能量发电； 5）土建工程领域：利用振动拔桩、压实等； 6）其它工程领域：利用振动完成输送、筛分、破碎、粉磨、脱水等作业过程。 4.简述振动系统的构成及振动问题分类。 （1）振动系统的构成 1）振动系统：研究的振动对象，“振系”表示研究对象的振动特性。 2）输入（激励）：表示初始干扰和激振力等外界因素对系统的作用。 3）输出（响应）：表示系统在输入或外激励作用下所产生的动态响应。 （2）振动问题分类 振动问题可分为三类： 1）振动分析：已知激励和系统特性，求系统的响应。 2）振动环境预测：已知系统特性和振动响应，反推系统的激励。 3）系统识别：已知激励和振动响应，确定系统特性。 5.振动研究的问题 （1）振动隔离：在振动源不可能完全消除的情况下，研究如何减小振动对结构的影响。如，汽车悬架的设计就是为了减小汽车在不平路面上行驶时传到车身的振动。 （2）在线控制：利用振动信号监测设备工作状况，诊断故障。如，对发动机进行振动监测和故障诊断。 （3）工具开发：利用振动原理，研究开发新型的振动源和振动工具。如，地下钻孔机利用振动松动土层，提高钻孔效率。 （4）动态性能分析：对机械设备的动态性能进行分析，如，对汽车的乘坐舒适性、操纵稳定性等进行分析。研究结构的疲劳寿命，动强度问题。 （5）模态分析：振动模态分析的理论和试验的研究。 6.学习机械振动基础的目的 （1）掌握振动的基本理论和分析方法，能够运用消振和隔振的基本原理和方法，有效地消除或隔离机械振动。 （2）运用振动理论设计新型的振动设备、仪器及自动化装置。 7.振动系统四要素主要是指哪四个要素？ 振动系统四要素：质量、刚度、阻尼、外部激振力。 8.简述常见的四种振动分类方法。 （1）根据系统的输入类型分类 1）自由振动：系统受初始干扰后，在没有外界激励作用时所产生的振动。 2）强迫振动：系统在持续的外界激励作用下产生的振动。 3）自激振动：系统在输入和输出之间具有反馈特性，并有能源补充时产生的振动。 4）参数振动：通过周期或随机地改变系统的特性参数而产生的振动。 （2）根据描述系统的微分方程分类 1）线性振动：用常系数线性微分方程式描述的系统所产生的振动。 2）非线性振动：用非线性微分方程式描述的系统所产生的振动。 （3）根据系统的自由度分类 1）单自由度系统：用一个独立坐标就能确定位置的系统的振动。 2）多自由度系统的振动：用多个独立坐标才能确定位置的系统的振动，包括二自由度系统。 3）无限多自由度系统的振动：要用无限多个独立坐标才能确定位置的系统的振动，又称弹性体的振动。 （4）根据系统输出的振动规律分类 1）周期振动：振动量是时间的周期函数，x(t)=x(t+nT),n=1,2,…。周期T就是往复一次所需的时间间隔。周期振动中最简单、最重要的是简谐振动，其振动量是时间的正弦或余弦函数，如x(t)=Asinwt； 2）非周期性振动：振动量不是时间的周期函数，可分为稳态振动和瞬态振动。稳态振动是非周期持续进行的等幅振动；瞬态振动是在一定时间内振动，之后逐渐消失的非周期振动。 3）随机振动：振动量不是时间的确定函数，只能通过概率统计的方法来研究，例如，路面激励引起的汽车振动。 9.简述简谐变量的三种表达方式。 （1）函数表达法 （2）旋转