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振動的原理及應用到機械中

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振動的原理及應用到機械中

作者:振動盤發表時間:2010-06-22 13:07瀏覽:
導讀:振動盤在勻速圓周運動作正交分解[1]的過程中,原來大小不變的向心力,變成大小和方向都作周期性變化的回復力。簡諧振動已經夠復雜了。所以,振動就定量研究到簡諧振動為止。   然而,通常我們遇到的振動的微觀情況,都要比簡諧振動復雜得多。所以,研究簡諧振動過渡到..
振動的原理及應用到機械中

振動的原理及應用到機械中

            振動盤簡諧振動可以看作勻速圓周運動沿正交(就是互相垂直)的兩個方向進行分解(就是投影),振動盤其中任意一個方向的運動,都是簡諧振動。由此可知,簡諧振動比勻速圓周運動復雜得多。   拋體運動則可以分解為:正交的一個勻速直線運動和另一個勻變速直線運動,所以,拋體運動比勻變速直線運動復雜得多。   
            振動盤在勻速圓周運動作正交分解[1]的過程中,原來大小不變的向心力,變成大小和方向都作周期性變化的回復力。簡諧振動已經夠復雜了。所以,振動就定量研究到簡諧振動為止。   然而,通常我們遇到的振動的微觀情況,都要比簡諧振動復雜得多。所以,研究簡諧振動過渡到研究振動、熱振動等,需要洞察力、想象力和抽象思維、邏輯推理等能力。特點  簡諧振動的特點是:      1,有一個平衡位置(機械能耗盡之后,振子應該靜止的唯一位置)。2,有一個大小和方向都作周期性變化的回復力的作用。3,頻率單一、振幅不變。   振子就是對振動物體的抽象:忽略物體的形狀和大小,用質點代替物體進行研究。這個代替振動物體的質點,就叫做振子。   振子在某一時刻所處的位置,用位移x表示。位移x就是以平衡位置為參照物(基點――基準點),得到的"振子在某一時刻所處的位置"的距離和方向。   我們對勻變速直線運動和拋體運動進行研究時,基準點選擇在運動的始點。振動盤我們對勻速圓周運動和簡諧振動研究時,基準點選擇在圓心或平衡位置(不動的點)。   
      參照物本來就應該是在研究過程中保持靜止(或假定為靜止)的點,我們的物理思路,就是"從確定的量、不變的量出發進行研究"。   確定的量和不變的量有本質的區別,在對勻變速直線運動和拋體運動進行研究時,基準點選擇在運動的始點。這是確定的量,卻不一定是不變的量。特別在我們進行分段研究時,每一階段的終點,就是下一階段的始點。我們選擇運動的始點為基準點,可以簡化研究過程,這是服從于物理研究的"化繁為簡"的原則,因此,不惜在不同的研究階段,選擇不同的基準點。   
      在研究勻速圓周運動和簡諧振動時,由于宏觀上的周期性和微觀上的拓樸性,振動盤問題很復雜,所以不能選運動的始點,作基準點進行研究,而要選擇確定而且不變的圓心或者平衡位置,作基準點進行研究,也是服從于物理研究的"化繁為簡"的原則。   在簡諧振動中,振幅A就是位移x的最大值,這是一個不變的量。   
      振子從某一狀態(位置和速度)回到該狀態所需要的最短時間,叫做一個周期T。振子在一個周期中的振動,叫做一個全振動。振子在一秒鐘內的全振動的"次數",叫做頻率f。   周期T就是一次全振動的時間,頻率f是一秒鐘內全振動的次數,所以,Tf=1(四式等價的公式1)   圓頻率ω(讀作[oumiga])是一秒鐘對應的圓心角。一次全振動對應的圓心角就是2π(即360度)。這是借用了勻速圓周運動的概念。振動盤在勻速圓周運動中,ω叫做角速度。當勻速圓周運動正交分解為簡諧振動時,角速度就轉化為圓頻率。(也有人把圓頻率叫做角頻率的)   顯然,ω=2πf(四式等價的公式3),(每秒全振動次數對應的角度)   ωT=2π(四式等價的公式2)(每個全振動對應的角度)   最后,定義每分鐘全振動的次數為"轉速n",顯然,n=60f(四式等價的公式4)   T、f、ω、n這四個量中,知道一個,其它三個就是已知的,所以這四個互相轉化的公式,叫做"四式等價"。   
          只要物體作周期性的往復運動,就是振動。比如拍皮球,其v-t圖對應于電工學中的鋸齒波,所以也是振動。有人說:"拍皮球沒有平衡位置,或者平衡位置不在運動的對稱中心,所以不能算振動"。這樣說的人,電工學肯定沒有學好。   有一個數學分枝,叫做富立葉積分,它可以把任何振動,分解為若干個簡諧振動。這些簡諧振動的頻率,就是原始振動的整數倍,原始振動的主頻率(基音),振動盤就是這些簡諧振動的最小頻率。   其它倍頻(泛音),振幅都比基音小得多。所以,這就構成非簡諧振動的"音品"的概念。   
          人耳分辨發聲體的過程,就是自發地、自動化地、本能地使用富立葉積分的過程,非常巧妙。  由于聲音的頻率由聲源決定,所以,無論聲波如何傳播到我們的耳朵,我們照樣準確地辯認出發聲體的特色。
           廣義上的振動  從廣義上說振動是指描述系統狀態的參量(如位移、電壓)在其基準值上下交替變化的過程。振動盤狹義的指機械振動,即力學系統中的振動。電磁振動習慣上稱為振蕩。力學系統能維持振動,必須具有彈性和慣性。由于彈性,系統偏離其平衡位置時,會產生回復力,促使系統返回原來位置;由于慣性,系統在返回平衡位置的過程中積累了動能,從而使系統越過平衡位置向另一側運動。正是由于彈性和慣性的相互影響,才振動盤造成系統的振動。按系統運動自由度分,有單自由度系統振動(如鐘擺的振動)和多自由度系統振動。振動盤有限多自由度系統與離散系統相對應,其振動由常微分方程描述;無限多自由度系統與連續系統(如桿、梁、板、殼等)相對應,其振動由偏微分方程描述。方程中不顯含時間的系統稱自治系統;顯含時間的稱非自治系統。按系統受力情況分,有自由振動、衰減振動和受迫振動。按彈性力和阻尼力性質分,有線性振動和非線性振動。振動又可分為確定性振動和隨機振動,后者無確定性規律,如車輛行進中的顛簸。振動是自然界和工程界常見的現象。振動的消極方面是:影響儀器設備功能,降低機械設備的工作精度,加劇構件磨損,甚至引起結構疲勞破壞;振動的積極方面是:有許多需利用振動的設備和工藝(如振動傳輸、振動研磨、振動沉樁等)。振動分析的基本任務是討論系統的激勵(即輸入,指系統的外來擾動,又稱干擾)、響應(即輸出,指系統受激勵后的反應)和系統動態特性(或物理參數)三者之間的關系。20世紀60年代以后,計算機和振動測試技術的重大進展,為綜合利用分析、實驗和計算方法解決振動問題開拓了廣闊的前景。
           [編輯本段]機械振動定義  機械振動是物體(或物體的一部分)在平衡位置(物體靜止時的位置)振動盤附近作的往復運動??煞譃?自由振動、 受迫振動。又可分為 無阻尼振動與 阻尼振動。      常見的簡諧運動有彈簧振子模型、單擺模型等。振動在機械行業中的應用  振動盤振動在機械中的應用非常普遍,例如在振動篩分行業中基本原理系借電機軸上下端所安裝的重錘(不平蘅重錘),將電機的旋轉運動轉變為水平、垂直、傾斜的三次元運動,再把這個運動傳達給篩面。若改變上下部的重錘的相位角可改變原料的行進方向。

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