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现代工业中机械振动力学的应用

摘要：机械振动力学是一门非常重要的根底课，在现代工业中具有十分广泛的应用。本

文指出了机械振动力学在汽车道路模拟试验中的应用，包括如何借助道路模拟试验进行整车

的开发、设计、制造，机械振动力学在机器运动状态监测中的应用以及机械振动控制在汽车

和土木建桥项目中的应用。本论文对于更好的了解机械振动力学的相关知识以及如何有效的

借助机械振动力学的相关知识去解决项目实际问题提供了参考。

关键词：机械振动；根本原理；现代工业；汽车；应用

引言

机械振动是机械学科一门十分重要的根底课程，即在某一位置附近进行的往复运动。在

日常的生活中具有许许多多的振动现象，示例车辆行驶过程中的振动，动员机转动时的振动，

演奏乐器时乐器的振动等等。振动具有两面性，既有有利的一面，示例振动筛、振动牙刷，

同时也有有害的一面，示例地震、动员机的振动造成零件发生疲劳破坏、车床在加工零件时

车刀的振动使得零件的加工精度下降等等。对于许多的结构振动问题，人们更为关怀的是由

于振动而造成的结构各个部件之间的干预，示例汽车的主梁常常由于路面的不平而产生巨大

的振动，从而使得主梁的寿命大大降低，如果主梁在出现裂纹之后不能及时的发现，就会直

接影响到行车的平安。对于轿车或者客车，其激烈的振动常常导致巨大的噪声，不利于乘客

的乘坐舒适性，不能满足当前国民的需求。因此在汽车的设计过程中必须有效的考虑其振动

问题，这样才能设计制造出更高质量的汽车。实际生活中，我们做到公交车的后排常常会感

觉比拟头晕，而做到公交车的前排就不会出现头晕的现象，这个也是和机械振动力学具有十

分密切的关系的。当前的公交车绝大多数为后置后驱的方式，动员机安装在后部就导致后部

的振动较大，特别是在一些颠簸的路面上，就会出现过大的颠簸，容易导致乘客出现头晕的

现象。本论文针对机械振动学的根本原理进行总结，同时给出机械振动力学在现代工业中的

应用，从而更加客观的认识机械振动现象，利用机械振动有利的一面，防止机械振动有害的

一面，更好的促进当前现代工业的快速、健康开展。

1在现代工业中应用的一般步骤

伴随着现代科学技术的快速开展，机械振动力学在现代工业中具有十分广泛的应用，示

例汽车在形式过程中出现批量的后视镜破碎问题给企业造成了巨大的经济损失，如何有效的

去解决这些问题成为了企业备受关注的话题。通过机械振动力学去应用于现代工业一般包括

四个步骤，具体如图1所示。对于一个实际问题，其建立数学模型至关重要，只有建立科学

的数学模型，才能使得其分析的结果更加的客观、真实、准确，对于实际应用具有十分重要

的作用。对于同样的问题，由于其分析的目的不同，其建立的数学模型往往是不一样的，必

须结合分析的目的来更加客观的、真实的建立数学模型，这样才能使得分析得到的结果更加

的具有指导意义。控制方程的推导是至关重要的，通过相关的力学知识来获得控制方程，很

多的实际问题往往是十分复杂的，其控制方程的推动也就变得十分的困难。控制方程反映了

系统的固有属性，是对于系统参数进行辨认的过程。对于简单的问题，其控制方程的推动相

比照较的困难，常常可以借助于牛顿第二定律、达朗贝尔、拉格朗日方程等来进行推动。控

制方程的求解是十分困难的，特别是对于连续体系统，其推导的控制方程往往是偏微分方程，

其复杂问题去求数值解几乎是不可能的。常常通过数值求解的办法来获得控制方程的解，从

而研究振动的规律。对于结果的分析主要是分析位移、速度、加速度的变化规律，通过分析

找出振动的一般规律，从而为有效的解决各种项目问题提供参考。项目的问题包含有很多种

不同的办法，往往是将研究的对象看做一个黑匣子，即一个振动系统，将外界的鼓励力称之

为该系统的鼓励或者也被称之为该系统的输入，将系统所产生的反映称之为响应，或者也被

称之为该系统的输出。根据一个系统包含的三个根本的对象，即鼓励、系统和相应，可以归

纳为三类问题，具体如表1所示。

2汽车道路模拟试验中的应用

汽车道路模拟试验在现代企业中具有十分广泛的应用，通过道路模拟试验可以有效的缩

短产品的研发周期。以某轿车为例，分析机械振动力学在整车开发过程中的应用。根据产品

的需要设计出一款新车型，将该车型送到北京交通部试验场进行试验，在可靠性试验的过程

中出现了主梁断裂问题。振动主梁出现断裂，其问题有很多种，如强度缺乏而造成的破坏，

或者疲劳破坏等等。为了更好的找出其原因，该公司派技术人员采集了相应的道路载荷谱，

通过该载荷谱在找出问题的原因。首先是将试验车开到公司的整