![现代机械设计手册·第6卷(第二版)](https://wfqqreader-1252317822.image.myqcloud.com/cover/106/29976106/b_29976106.jpg)
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第2章 机械振动基础
本章的内容是线性振动。线性振动的特点是系统在平衡位置附近作微幅振动,其位移、速度和加速度分别用x、和
表示,此时系统的弹性回复力Kx和阻尼力
均是线性的。为使运动方程具有简单形式,描述系统运动时坐标原点应取在平衡位置。
本章首先介绍单自由度系统的自由振动,包括系统的固有频率、阻尼和振动的对数衰减率。接着介绍单自由度系统在简谐激励下的受迫振动,在频率域对振动响应进行分析,了解简谐激励稳态响应的振幅、相位随激励频率的变化,以及共振的特点等。然后介绍多自由度系统的振动,包括系统的运动方程、频率和振型、振型的正交性,以及几种常见二自由度系统在简谐激励下稳态响应的计算。最后介绍振动系统在任意激励下响应的计算。
2.1 单自由度系统的自由振动
表27-2-1 单自由度系统的自由振动
![](https://epubservercos.yuewen.com/698A35/16499778704705406/epubprivate/OEBPS/Images/image22.jpeg?sign=1738882593-KRmMfsyxWCC9Xfv10x0TpKqIxvpi9ssC-0-b5dad46ac48e7578ce38f8a82271441a)
![](https://epubservercos.yuewen.com/698A35/16499778704705406/epubprivate/OEBPS/Images/image23.jpeg?sign=1738882593-ofUz6lbQLhxW4UfK5uM365cZ4R865M0v-0-03322846de5512ca9ff91f51767b5977)
![](https://epubservercos.yuewen.com/698A35/16499778704705406/epubprivate/OEBPS/Images/image24.jpeg?sign=1738882593-2tG7ZlGc7zMu2Eli7MEJHnm9sLl2pbvi-0-9f7d61bc6584f7dee0f71a64fda11db2)
注:临界阻尼和大阻尼的情形,如下图所示。
![](https://epubservercos.yuewen.com/698A35/16499778704705406/epubprivate/OEBPS/Images/image25.jpeg?sign=1738882593-DOPNPyYnQjAOfZiBYe0nRfrj2Zt0FXgX-0-5f70396f93f8abcef9929ce108adec52)
1) 临界阻尼,如图。
2) 大阻尼ζ>1:。
2.2 单自由度系统的受迫振动
2.2.1 简谐激励下的振动响应
表27-2-2 简谐激励下的振动响应
![](https://epubservercos.yuewen.com/698A35/16499778704705406/epubprivate/OEBPS/Images/image28.jpeg?sign=1738882593-Ywm1fcPpjdnRk4T9OSF4HxqHLRyEN9mQ-0-b5d6634a0057cc3e33abedfba19625ca)
![](https://epubservercos.yuewen.com/698A35/16499778704705406/epubprivate/OEBPS/Images/image29.jpeg?sign=1738882593-lcBY2iLGlg7zFPeaKGG2ozJIValK8ijh-0-4c87eb23444b18195c38ea20e2f630eb)
2.2.2 一般周期激励下的稳态响应
表27-2-3 一般周期激励下的稳态响应
![](https://epubservercos.yuewen.com/698A35/16499778704705406/epubprivate/OEBPS/Images/image30.jpeg?sign=1738882593-oWVsCICFDxnUwam1qlkrybVeDozmQS9p-0-2ca7b761addf52bd968445917d8f497a)
2.2.3 扭转振动与直线振动的参数类比
表27-2-4 扭转振动与直线振动的参数类比
![](https://epubservercos.yuewen.com/698A35/16499778704705406/epubprivate/OEBPS/Images/image31.jpeg?sign=1738882593-ek762ZWTCvuHYaMNB7GBuAKOKLgbis5w-0-cf91f49bffbf6e35eed115f2fe36c14d)
2.2.4 机电类比
表27-2-5 力学模型和电学模型的参数类比
![](https://epubservercos.yuewen.com/698A35/16499778704705406/epubprivate/OEBPS/Images/image32.jpeg?sign=1738882593-uarWsnLJuAPVmN9N1uVRPN1rGrRv9RXg-0-6632dee34b93bcc48fb9a27fc1af8abf)
2.3 多自由度系统
2.3.1 多自由度系统的自由振动及其特性
表27-2-6 多自由度系统的自由振动及其特性
![](https://epubservercos.yuewen.com/698A35/16499778704705406/epubprivate/OEBPS/Images/image33.jpeg?sign=1738882593-P91AL1lCOEEkRrKJtd01XdzcYEw0YBZi-0-dc292edb36f811c08266fb87df89c073)
![](https://epubservercos.yuewen.com/698A35/16499778704705406/epubprivate/OEBPS/Images/image34.jpeg?sign=1738882593-TpSYiy65eTK5VDvZEo94jtBDOrztZr8X-0-ff4f9c47265813e5341142e3a05b3520)
2.3.2 多自由度系统的简谐激励稳态响应
表27-2-7 多自由度系统的简谐激励稳态响应
![](https://epubservercos.yuewen.com/698A35/16499778704705406/epubprivate/OEBPS/Images/image35.jpeg?sign=1738882593-wMg6fDvSI0zobAEvpXe4qs57LiR8opX9-0-78f02533c74cc9687c567304dcb62ced)
2.3.3 常见二自由度系统简谐激励下的稳态响应
表28-2-8 常见二自由度系统简谐激励下的稳态响应
![](https://epubservercos.yuewen.com/698A35/16499778704705406/epubprivate/OEBPS/Images/image36.jpeg?sign=1738882593-R7wByd0P03LzpTXPBDHmfIHV0cQQDWJz-0-b7bb612787eb777f530e3e97e7b94aa8)
注: a=K1+K2-m2ω2;b=(C1+C2)ω;g=(K1-m1ω2)(K2-m2ω2)-(K1m1+C1C2)ω2;
h=(K1-m1ω2)C2ω+[K2-(m1+m2)ω2]C1ω。
2.3.4 弹性连接黏性阻尼隔振系统的稳态响应
表27-2-9 弹性连接黏性阻尼隔振系统的稳态响应
![](https://epubservercos.yuewen.com/698A35/16499778704705406/epubprivate/OEBPS/Images/image37.jpeg?sign=1738882593-SA6f7XpsWIliPuGJ0RR2DcDAW1DNos5O-0-04faaa8c72b5f61add5a336478b51430)
2.3.5 动力反共振隔振系统的稳态响应
表27-2-10 动力反共振隔振系统的稳态响应
![](https://epubservercos.yuewen.com/698A35/16499778704705406/epubprivate/OEBPS/Images/image38.jpeg?sign=1738882593-v2yDfggHMoQlz5YixIynmycT4AHL9H08-0-efbf721e33463e7d7afb0e2bc6dfe7ba)
2.4 振动系统对任意激励的响应计算
2.4.1 单自由度系统
表27-2-11 单自由度系统对任意激励的响应计算
![](https://epubservercos.yuewen.com/698A35/16499778704705406/epubprivate/OEBPS/Images/image39.jpeg?sign=1738882593-Z0e577yKyspRotzo6lNYLzs8cWEfIL9T-0-ca2a91b68ffb789ced96c139b970948b)
![](https://epubservercos.yuewen.com/698A35/16499778704705406/epubprivate/OEBPS/Images/image40.jpeg?sign=1738882593-BbTF4KlAOAUELLPIIlawqBF3npbCvEVK-0-ccaf91f50323b680d69c19df18de5040)
2.4.2 多自由度系统的模态分析法
表27-2-12 多自由度系统的模态分析法
![](https://epubservercos.yuewen.com/698A35/16499778704705406/epubprivate/OEBPS/Images/image41.jpeg?sign=1738882593-HMjGGzIb1OOYZ3tpXb3LeU5tULl55c0x-0-609149d3a39a80516be820f3dad666e7)
![](https://epubservercos.yuewen.com/698A35/16499778704705406/epubprivate/OEBPS/Images/image42.jpeg?sign=1738882593-i7XJfcvl7d6TVHtyRmZXnoBsAvxh3MIN-0-369d05ee973d0c011f0b7676d23d9cb3)
2.4.3 阻抗、导纳和四端参数
表27-2-13 阻抗、导纳和四端参数
![](https://epubservercos.yuewen.com/698A35/16499778704705406/epubprivate/OEBPS/Images/image43.jpeg?sign=1738882593-AROxL7cxzSYahVk8RjCveXsxoGENMQXC-0-780b6c68343571f9670e354861332a32)