机械振动

机械振动（共8篇）

1.机械振动 篇一

机械振动：指机械系统(即力学系统)中的振动。任何力学系统，只要它具有弹性和惯性，都可能发生振动。这种力学系统称为振动系统。离散系统：具有集中参数元件所组成的系统。连续系统：由分布参数元件组成的系统

非线性振动系统:指该系统的振动只能用非线性微分方程描述

激励：自由、受迫、自激、参数 响应：固有、简谐、周期、混沌、随机 系统：线性、非线性、确定性、随机

第一类：已知系统模型和外载荷求系统响应，称为响应计算（分析）或正问题。

第二类：已知输入和输出求系统特性，称为系统识别或参数识别，又称为第一类逆问题。

第三类：已知系统特性和响应求载荷，称为载荷识别（振动环境预测），又称为第二类逆问题 集中质量和转动惯量都属于惯性元件特点是完全刚性且无阻尼，在振动过程中储存或释放动能。弹簧和扭簧都属于弹性元件特点是忽略其质量和阻尼，在振动过程中储存或释放势能。弹性力与其两端的相对位移成比例，方向相反、简谐振动是最简单又最重要的一种周期振动，是指机械系统的某个物理量（如位移、速度、加速度等）按时间的正弦或余弦函数规律变化的振动 振动叠加原理：一个质点同时参与多个振动，其合振动的位移是这多个振动位移的矢量和。拍：两个简谐振动合成时，合振动有忽强忽弱现象 一般的周期函数可以通过谐波分析分解成简谐振动。把一个周期函数展开成一个傅里叶级数，即展开成一系列简谐函数之和，称为谐波分析一个周期振动过程可以看成频率依次为基频及其整数倍的若干或无数简谐振动分量的合成振动过程。这些简谐分量分别称为基频分量、二倍频分量等 无阻尼自由振动的特点是(1)振动规律为简谐振动(2)振幅A和初相位取决于运动的初始条件(初位移和初速度(3)周期T 和固有频率仅决定于系统本身的固有参数(m,k,I)

阻尼：振动过程中，系统所受的阻力。例如摩擦阻尼、电磁阻尼、介质阻尼及结构阻尼等。粘性阻尼：在很多情况下，振体速度不大时，由于介质粘性引起的阻尼认为阻力与速度的一次方成正比，这种阻尼称为粘性阻尼。

三、稳态受迫振动的主要特性：

1、在简谐激振力下，单自由度系统稳态受迫振动亦为简谐振动。

2、稳态受迫振动的频率等于简谐激振力的频率，与振动系统的质量及刚度系数无关。

3、稳态受迫振动的振幅大小与运动初始条件无关，而与振动系统的固有频率、激振力的频率及激振力的力幅有关。

测试主要参数：位移、速度、加速度、激振力、激振频率、振幅

连续系统：系统的惯性、弹性和阻尼都是连续分布的振动系统叫连续系统

2.机械振动 篇二

在机械加工过程中, 振动现象一直是不能忽视的问题, 会影响整个加工零件的质量, 缩短刀具的使用寿命, 甚至于会带来工程灾难。但对于一些有益的振动我们就需要进行合理的利用。

引起机械振动的因素有许多, 最主要的两点原因如下[1]:

(1) 机械运转的不平衡性。机械运动一般分为往复式机械运动和回转式机械运动。往复式运动中部件运动方向改变所产生的惯性冲击导致振动产生。回转式运动中由于机器不能完全保持平衡, 引起周期性变化的干扰力, 所产生的振动一般都具有规律性。

(2) 受到外界激励的作用。当一个系统受到外界激励时, 根据外界激励是否具有确定性, 其所引起的振动又可分为确定性振动和随机振动。

1 机械振动的常见类型[2]

根据机械振动产生的原因, 可分为三类:自由振动、受迫振动和自激振动。三种振动对加工过程的影响各不同, 自由振动影响较小, 而后两者不能自然衰减, 会产生有害的影响, 需要设法进行相应的控制。

1.1 自由振动

自由振动的发生是因为在切削加工中工艺系统产生了脉冲性干扰力。

1.2 受迫振动

受迫振动是指物体受到外界一个周期性的作用力而引起的的振动。随着干扰力的消失振动才会停止, 除了与干扰力有关, 受迫振动还会受系统自身刚度和阻尼的影响。

1.3 自激振动

自激振动也就是切削颤振, 振动系统在振动过程中由本身的原因激发产生了周期性变化的切削力, 从而引起的不衰减的振动。自激振动不受外界激励的影响, 只要系统振动存在, 自激振动就不会消失, 且振动频率等于或接近振动部件的固有频率。

2 振动控制和消除的方法

2.1 自由振动

通过分析系统本身的物理特性, 从而达到降低振动的目的。但自由振动是可衰减的, 对机械加工不会造成大的危害, 所以一般可以忽略对其的消除。

2.2 受迫振动

受迫振动是不可衰减的, 对机械加工影响很大。途径受迫振动是由于外界周期性干扰力引起的, 因此减少受迫振动的途径首先就应先找出振源, 然后采取相应的措施进行控制。主要方法有[3]:对高转速零件经过平衡设置;减少或尽量消除激振力;调整系统的固有频率, 防止与激振力的频率相近, 避免产生共振。采用减振装置和隔振措施。

2.3 自激振动

自激振动是一种频率较高的强烈振动, 同样也不可衰减, 具有持续性的特点, 会产生加工危害, 对于是必要的, 需要研究如何试图控制它。解决途径一般从设备、工具和实际操作方面来进行, 如:选择合理的切削用量和刀具几何角度, 提高工艺系统的抗振性能, 采用减振装置等。

3 机械振动的分析方法

研究机械振动时, 将研究对象视作一个振动系统, 对系统施加的一个输入信号称为激励, 通过振动系统产生的输出信号称为响应。根据外界激励作用下所产生的动态行为即响应, 分析系统的动态特性。振动分析的研究可用图1表示:

对振动问题的研究主要有以下三种情况[4]:根据系统参数和激励分析系统的响应, 也就是系统动力响应分析或动态分析, 包含位移、速度、加速度、力的响应等;已知外界的激励和响应地条件下求出系统的参数, 这种情况就是当响应不理想时, 对振动系统的参数和结构进行有针对性的调整;最后一种是通过系统的参数和响应求外界激励的大小。

4 振动系统的力学模型与数学模型

对一个动态系统进行分析前, 要根据实际系统建立一个以质量、刚度、阻尼构成的物理模型, 也就是力学模型。其次通过力学模型确定数学模型用以分析系统的动态特性。所以, 建立正确的力学简化模型才能得到正确的分析结果, 如实反映一个实际系统十分重要。数学模型的建立是分析问题的关键, 通常利用微分方程来表达系统的动态特性, 是一种反映振动系统的非参数模型。

5 结论分析

在镗削过程中镗杆多产生的振动主要是自由振动, 但自激振动会随着自由振动的加剧而产生, 会存在有害的影响。由上文可知, 这两类振动是无法完全消除的, 会使加工过程中产生一定的危害, 因此需要采取措施来减小振动。当自由振动减少时, 自激振动也会在随之减少, 所以对于镗杆的减振方法, 主要从被动和主动两种减振措施进行控制。被动控制是通过在镗杆内部安装减振装置来达到效果, 主动控制是在减振系统中加入反馈系统。对于长径比较大的镗杆就要通过被动控制措施来实现。

参考文献

[1]闻邦椿, 刘树英, 张纯宇.机械振动学[M].北京:冶金工业出版社, 2000.

[2]石俊祥.受迫振动[EB].2012.http://baike.baidu.com/view/323232.html.

[3]邵忍平.机械系统动力学[M].北京:机械工业出版社, 2005.

3.《机械振动和机械波》课件赏析 篇三

涉及学科：高中物理

开发平台：Flash MX 2004

课件大小：1.03M

下载地址：http://www.nettime.net.cn/bbs/upload/sf_200562614474.swf

E-mail：jhhkh@163.com

《机械振动和机械波》是《高中物理》（选修）第二册九、十两章的内容，这部分知识相对其他章节来说是比较抽象的，学生在学这部分知识时感到非常困难。化抽象为形象是本课件要实现的目标。

课件设计

素材准备

大部分素材是通过鼠绘完成的，包括：导航按钮、简谐运动演示仪、正方体、汽车和卡通小人，然后通过逐帧或者AS代码使它们动起来。

部分按钮是Flash MX 2004公用库中的按钮。

结构布局

整个课件分两部分：导入、导航菜单部分和课件展示部分。本课件属于积件式课件，每个部分演示一个物理过程，课件的整体结构如图1所示。

采用这种非线性设计结构的原因是由于这些内容属于不同的章节，这样可以方便教师通过导航菜单灵活调用各演示部分。

设计思路

课件的七个部分是相对独立的，各演示不同的知识点，但它们共同的特点是将抽象的物理规律和过程形象地展现给学生，所以，设计的基本原则是：从知识传授角度来看，要化抽象为形象，和课堂教学互补；从设计角度来看，力求简洁，突出规律和过程为重点。

为了达到这一原则，首先在色彩上动了一番脑筋，物理课件不同于其他学科，用色过分热烈会分散学生的注意力，从而影响学生对复杂的物理过程的分析。所以用#4A556B作为背景色，用#DBDEE6作为前景色，边框和导航按钮用色介于两者之间，和物理相关的动画演示部分的用色较前景色有很大的反差，但又不脱离于整个课件的主体风格。这样用色不仅使得课件显得庄重、素净和朴实，有利于学生睿智地思考问题，也突出了课件是为教学服务这一基本要求。

物理课件有其自身的特点，它要求能够准确地再现物理过程，科学地把物理过程中的规律展现给学生，要做到这一点，没有强大的AS是不行的。因此，在设计时尽量地用AS客观地描述物理过程和规律，同时，由于AS的运用使课件的交互性很强，有助于学生从复杂的物理现象中找到规律。

本课件的另一设计特点就是力求简约。物理课件展示的是物理过程及其包含的物理规律，动画只能是工具，所以，课件的动画部分侧重于展示较抽象的物理过程，其他无关紧要的几乎不用动画，这样做的目的是使学生的注意力转移到对物理知识的理解上，有利于教学目标的实现。简约的风格也体现在课件操作上，整个课件的操作简单明了，很容易上手。

下面就课件几个重要部分的设计思路作简单的说明：

单摆：单摆的运动形式是高中物理的一种重要的运动模型，学生对这种运动形式往往只知道一些表面现象，而对其所包含的物理规律不是很清楚。在这部分中，通过质量、摆角和摆长这三个按钮的设计，学生很容易发现影响单摆周期的因素及单摆在运动过程中各力的变化，如图2所示。

机械振动图像：对简谐运动的图像学生往往能做出来，但对这个图像中蕴含的物理意义学生并不真正地理解。这部分通过模拟弹簧振子的运动，让学生理解简谐运动的图像是怎么来的，以及图像表示的物理意义，通过对“坐标速度”和“振动周期”两个按钮的调节，简谐运动的图像发生变化，这样就更加深了学生对简谐运动图像的理解，如图3所示。

波的产生：机械波究竟是怎么产生的，在高中物理中也算一个难点。课件中这部分模拟横波和纵波的产生及传播，通过模拟让学生清楚地知道波的产生过程、波的传播和质点振动的关系、波长频率波速三者之间的关系等等，如图4所示。

波的干涉：物理规律是客观存在的，它通过物理现象表现出来。但一个规律由于条件的变化往往表现出来的形式是多种多样的。波的干涉就是这样，当波形成稳定的干涉图样后，如果两波源的位置发生变化，干涉图样会发生怎样的变化，这一点教材并没有涉及，但在实际教学中往往会碰到这样的问题。课件这部分动态地描绘了当波源位置发生变化时干涉图样的变化情况，如图5所示。

技巧心得

在制作课件时通过动画再现物理过程，使学生头脑中首先清楚过程是什么，再用已有的知识去分析，然后得出结论。

对比法是教学中一种行之有效的方法。本课件的制作也用了这种方法，例如波的衍射和多普勒效应这两部分，通过运用对比的手段使要揭示的抽象的物理规律形象地展现在学生面前。

在技术方面，充分地发挥Flash中AS的强大功能。由于AS的应用，课件在描述振动和波动物理过程方面显得轻而易举，大大地增强了课件的交互性。

教学反馈

4.机械振动 篇四

http:// 机械振动和机械波·波的衍射 波的干涉·教案

一、教学目标

1．在物理知识方面的要求：

(1)知道什么是波的衍射现象和发生明显衍射现象的条件。

(2)知道波的干涉现象是特殊条件下的叠加现象；知道两列频率相同的波才能发生干涉现象；知道干涉现象的特点。

(3)知道衍射和干涉现象是波动特有的现象。2．通过观察水波的干涉现象，认识衍射现象的特征。通过观察波的独立前进，波的叠加和水波的干涉现象，认识波的干涉条件及干涉现象的特征。

二、重点、难点分析

1．重点是波的衍射、波的叠加及发生波的干涉的条件。2．难点是对稳定的波的干涉图样的理解。

三、教具

水槽演示仪，长条橡胶管，投影仪。

四、主要教学过程(一)引入新课

我们向平静的湖面上投入一个小石子，可以看到石子激起的水波形成圆形的波纹，并向周围传播。当波纹遇到障碍物后会怎样？如果同时投入两个小石子，形成了两列波，当它们相遇在一起时又会怎样？本节课就要通过对现象的观察，对以上现象进行初步解释。

(二)教学过程设计

主要思想是：遵照教材的编写意图，按“观察现象，归纳特征，而后得出结论”的大顺序进行教学。观察中注意引导，分析中注意启发。

1．波的衍射(1)波的衍射现象

首先观察水槽中水波的传播：圆形的水波向外扩散，越来越大。

然后，在水槽中放入一个不大的障碍屏，观察水波绕过障碍屏传播的情况。由此给出波的衍射定义。波绕过障碍物的现象，叫做波的衍射。

再引导学生观察：在水槽中放入一个有孔的障碍屏，水波通过孔后也会发生衍射现象。看教材中的插图，解释“绕过障碍物”的含义。(2)发生明显波的衍射的条件

在前面观察的基础上，引导学生进行下面的观察：①在不改变波源的条件下，将障碍屏的孔由较大逐渐变小。可以看到波的衍射现象越来越明显。由此得出结论：障碍物越小，衍射现象越明显。②可能的话，在不改变障碍孔的条件下，使水波的波长逐渐变大或逐渐变小。可以看到，当波长越小时，波的衍射现象越明显。由此指出：当障碍物的大小与波长相差不多时，波的衍射现象较明显。

发生明显衍射的条件是：障碍物或孔的大小比波长小，或者与波长相差不多。最后告诉学生：波的衍射现象是波所特有的现象。

在生活中，可遇到的波的衍射现象有：声音传播中的“隔墙有耳”现象；在房间中可以接受到收音机和电视信号，是电磁波的衍射现象。

2．波的干涉

观察现象①：在水槽演示仪上有两个振源的条件下，单独使用其中的一个振源，水波按照该振源的振动方式向外传播；再单独使用另一个振源，水波按照该振源的振动方式向外传播。现象的结论：每一个波源都按其自己的方式，在介质中产生振动，并能使介质将这种振动向外传播。

观察现象②：找两个同学拉着一条长橡皮管，让他们同时分别抖动一下橡皮管的端点，则会从两端各产生

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http:// 一个波包向对方传播。当两个波包在中间相遇时，形状发生变化，相遇后又各自传播。现象的结论：波相遇时，发生叠加。以后仍按原来的方式传播。

(1)波的叠加

在前面的现象的观察的基础上，向学生说明什么是波的叠加。

两列波相遇时，在波的重叠区域，任何一个质点的总位移，都等于两列波分别引起的位移的矢量和。

结合图1，解释此结论。

解释时可以这样说：在介质中选一点P为研究对象，在某一时刻，当波源1的振动传播到P点时，若恰好是波峰，则引起P点向上振动；同时，波源2的振动也传播到了P点，若恰好也是波峰，则也会引起P点向上振动；这时，P点的振动就是两个向上的振动的叠加，P点的振动被加强了。(当然，在某一时刻，当波源1的振动传播到P点时，若恰好是波谷，则引起P点向下振动；同时，波源2的振动传播到了P点时，若恰好也是波谷，则也会引起P点向下振动；这时，P点的振动就是两个向下的振动的叠加，P点的振动还是被加强了。)用以上的分析，说明什么是振动被加强。

波源1经过半周期后，传播到P点的振动变为波谷，就会使P点的振动向下，但此时波源2传过来的振动不一定是波谷(因为两波源的周期可能不同)，所以，此时P点的振动可能被减弱，也可能是被加强的。(让学生来说明原因)提问：如果希望P点的振动总能被加强，应有什么条件？

提问：如果在介质中有另一质点Q，希望Q点的振动总能被减弱，应有什么条件？ 结论：波源1和波源2的周期应相同。(2)波的干涉

观察现象③：水槽中的水波的干涉。对水波干涉图样的解释中，特别要强调两列水波的频率是相同的，所以产生了在水面上有些点的振动加强，而另一些点的振动减弱的现象，加强和减弱的点的分布是稳定的。

详细解释教材中给出的插图，如图2所示。在解释和说明中，特别应强调的几点是：①此图是某时刻两列波传播的情况；②两列波的频率(波长)相等；③当两列波的波峰在某点相遇时，这点的振动位移是正的最大值，过半周期后，这点就是波谷和波谷相遇，则这点的振动位移是负的最大值；④振动加强的点的振动总是加强的，振动减弱的点的振动总是减弱的。

在以上分析的基础上，给出干涉的定义：频率相同的两列波叠加，使某些区域的振动加强，某些区域的振动减弱，并且振动加强和振动减弱的区域互相间隔，这种现象叫波的干涉，形成的图样叫做波的干涉图样。

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http:// 反复观察水槽中的水波的干涉，分清哪些区域为振动加强的区域，哪些区域为振动减弱的区域。

最后应帮助学生分析清楚：介质中某点的振动加强，是指这个质点以较大的振幅振动；而某点的振动减弱，是指这个质点以较小的振幅振动，这与只有一个波源的振动在介质中传播时，各质点均按此波源的振动方式振动是不同的。

(3)波的干涉与叠加的关系

有了前面的基础，可以启发学生说一说干涉与叠加的关系。帮助学生认识：干涉是一种特殊的叠加。任何两列波都可以进行叠加，但只有两列频率相同的波的叠加，才有可能形成干涉。

最后指出：干涉是波特有的现象。(三)课堂小结

今天，我们学习了波特有的现象：波的衍射和波的干涉。请同学再表达一下：什么叫波的衍射？什么叫波的干涉？什么条件下可能发生波的干涉？

课后的任务是认真阅读课本。

五、说明

教学中，教师应知道：(1)“障碍物或孔的大小比波长小，或者与波长相差不多”是产生明显衍射现象的条件，而不是产生衍射现象的条件。波遇到障碍物就会发生衍射，只是在上述的条件下可以明显观察到。(2)波的干涉的条件是：同一类的两列波，频率(波长)相同，相差恒定，在同一平面内振动。当它们发生叠加时，会出现干涉现象，由于课本中没有提出相和相差的概念，并且只讨论一维的振动情况，所以，教学中只强调“频率相同”的条件就可以了。更多的时间，应放在认识干涉与一般叠加相比的特殊之处上。

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5.机械振动 篇五

第十一章

机械振动

§11．1简谐运动

教学目标：

（一）知识与技能

（1）了解什么是机械振动、简谐运动

（2）正确理解简谐运动图象的物理含义，知道简谐运动的图象是一条正弦或余弦曲线。

（二）过程与方法

通过观察演示实验，概括出机械振动的特征，培养学生的观察、概括能力

（三）情感、态度与价值观

通过观察演示实验，培养学生探究精神

教学重点：

使学生掌握简谐运动的回复力特征及相关物理量的变化规律 教学难点：

偏离平衡位置的位移与位移的概念容易混淆；在一次全振动中速度的变化 课型：启发式的讲授课 教具：

钢板尺、铁架台、单摆、竖直弹簧振子、皮筋球、气垫弹簧振子、微型气源 教学过程

一、新课引入

我们学习机械运动的规律，是从简单到复杂：匀速运动、匀变速直线运动、平抛运动、匀速圆周运动，今天学习一种更复杂的运动——简谐运动。

1．机械振动

振动是自然界中普遍存在的一种运动形式，请举例说明什么样的运动就是振动？

二、新课讲授

微风中树枝的颤动、心脏的跳动、钟摆的摆动、声带的振动„„这些物体的运动都是振动。请同学们观察几个振动的实验，注意边看边想：物体振动时有什么特征？

【演示实验】

（1）一端固定的钢板尺[见图（a）]（2）单摆[见图（b）]（3）弹簧振子[见图（c）（d）]

（4）穿在橡皮绳上的塑料球[见图（e）]

【提问】这些物体的运动各不相同：运动轨迹是直线的、曲线的；运动方向水平的、竖直的；物体各部分运动情况相同的、不同的„„它们的运动有什么共同特征？

【归纳】物体振动时有一中心位置，物体（或物体的一部分）在中心位置两侧做往复运动，振动是机械振动的简称。

2．简谐运动

简谐运动是一种最简单、最基本的振动，我们以弹簧振子为例学习简谐运动。（1）弹簧振子

演示实验：气垫弹簧振子的振动

【讨论】a．滑块的运动是平动，可以看作质点

b．弹簧的质量远远小于滑动的质量，可以忽略不计,一个轻质弹簧联接一个质点，弹簧的另一端固定，就构成了一个弹簧振子

c．没有气垫时，阻力太大，振子不振动；有了气垫时，阻力很小，振子振动。我们研究在没有阻力的理想条件下弹簧振子的运动。

（2）弹簧振子为什么会振动？ 物体做机械振动时，一定受到指向中心位置的力，这个力的作用总能使物体回到中心位置，这个力叫回复力，回复力是根据力的效果命名的，对于弹簧振子，它是弹力。

回复力可以是弹力，或其它的力，或几个力的合力，或某个力的分力。在O点，回复力是零，叫振动的平衡位置。（3）简谐运动的特征 弹簧振子在振动过程中，回复力的大小和方向与振子偏离平衡位置的位移有直接关系。在研究机械振动时，我们把偏离平衡位置的位移简称为位移。

3、简谐运动的位移图象——振动图象

简谐运动的振动图象是一条什么形状的图线呢？简谐运动的位移指的是什么位移？（相对平衡位置的位移）

【演示】当弹簧振子振动时，沿垂置于振动方向匀速拉动纸带，毛笔P就在纸带上画出一条振动曲线。

说明：匀速拉动纸带时，纸带移动的距离与时间成正比，纸带拉动一定的距离对应振子振动一定的时间，因此纸带的运动方向可以代表时间轴的方向，纸带运动的距离就可以代表时间。

介绍这种记录振动方法的实际应用例子：心电图仪、地震仪。理论和实验都证明：（1）简谐运动的振动图象都是正弦或余

弦曲线。

让学生思考后回答：振动图象在什么情况下是正弦，什么情况下是余弦？（由开始计时的位置决定）小

结： 布置作业:

1、阅读课本

完成 “问题与练习”

2、完成《学海导航》相关练习教学反思：

§11.2、简谐运动的描述

教学目标：

（一）知识与技能

1．知道简谐运动的振幅、周期和频率的含义。

2．知道振动物体的固有周期和固有频率，并正确理解与振幅无关。

（二）过程与方法

1．理解周期和频率的关系。

（三）情感、态度与价值观 培养学生实事求是的精神

重点难点：

振幅、周期和频率的物理意义；

理解振动物体的固有周期和固有频率与振幅无关。教学方法：

实验观察、讲授、讨论，计算机辅助教学。教

具：

弹簧振子，音叉，教学过程

一、新课引入

上节课讲了简谐运动的现象和受力情况。我们知道振子在回复力作用下，总以某一位置为中心做往复运动。现在我们观察弹簧振子的运动。将振子拉到平衡位置O的右侧，放手后，振子在O点的两侧做往复运动。振子的运动是否具有周期性？

在圆周运动中，物体的运动由于具有周期性，为了研究其运动规律，我们引入了角速度、周期、转速等物理量。为了描述简谐运动，也需要引入新的物理量，即振幅、周期和频率。

二、新课讲授 实验演示：观察弹簧振子的运动，可知振子总在一定范围内运动。说明振子离开平衡位置的距离在一定的数值范围内，这就是我们要学的第一个概念——振幅。

（1）、振幅A：振动物体离开平衡位置的最大距离。我们要注意，振幅是振动物体离开平衡位置的最大距离，而不是最大位移。这就意味着，振幅是一个数值，指的是最大位移的绝对值。

【板书】

2、振动的周期和频率（1）、振动的周期T：做简谐运动的物体完成一次全振动的时间。振动的频率f：单位时间内完成全振动的次数。（2）、周期的单位为秒（s）、频率的单位为赫兹（Hz）。

实验演示：下面我们观察两个劲度系数相差较大的弹簧振子，让这两个弹簧振子开始振动，用秒表或者脉搏计时，比较一下这两个振子的周期和频率。演示实验表明，周期越小的弹簧振子，频率就越大。

【板书】(3)、周期和频率都是表示振动快慢的物理量。两者的关系为：T=1/f

或

f=1/T

举例来说，若周期T=0.2s，即完成一次全振动需要0.2s，那么1s内完成全振动的次数，就是1/0.2=5s-1.也就是说，1s钟振动5次，即频率为5Hz.【板书】

3、简谐运动的周期或频率与振幅无关 实验演示（引导学生注意听）：敲一下音叉,声音逐渐减弱,即振幅逐渐减小,但音调不发生变化,即频率不变.【板书】 振子的周期(或频率)由振动系统本身的性质决定,称为振子的固有周期或固有频率.例如:一面锣,它只有一种声音,用锤敲锣,发出响亮的锣声, 锣声很快弱下去,但不会变调.摆动着的秋千,虽摆动幅度发生变化,但频率不发生变化.弹簧振子在实际的振动中, 会逐渐停下来,但频率是不变的.这些都说明所有能振动的物体,都有自己的固有周期或固有频率.巩固练习: 1．A、B两个完全一样的弹簧振子，把A振子移到A的平衡位置右边10cm，把B振子移到B的平衡位置右边5cm，然后同时放手，那么：

A.A、B运动的方向总是相同的.B.A、B运动的方向总是相反的.C.A、B运动的方向有时相同、有时相反.D.无法判断A、B运动的方向的关系.布置作业

1．动手作业：同学们自己制作一个弹簧振子,观察其运动.分别改变振子振动的振幅、弹簧的劲度和振子的质量，其周期和频率是否变化? 2．阅读课本

完成 “问题与练习”

3、完成《学海导航》相关练习教学反思： §11.3、简谐运动的回复力和能量

教学目标：

（一）知识与技能

掌握简谐运动的定义；了解简谐运动的运动特征；掌握简谐运动的动力学公式；了解简谐运动的能量变化规律。

（二）过程与方法

引导学生通过实验观察，概括简谐运动的运动特征和简谐运动的能量变化规律，培养归纳总结能力。

（三）情感、态度与价值观 结合旧知识进行分析，推理而掌握新知识，以培养其观察和逻辑思维能力。教学重点

重点是简谐运动的定义； 教学难点

是简谐运动的动力学分析和能量分析。教

具：

弹簧振子，挂图。教学过程

一、引入新课

提问1：什么是机械振动？

答：物体在平衡位置附近做往复运动叫机械振动。提问2：振子做什么运动？

日常生活中经常会遇到机械振动的情况：机器的振动，桥梁的振动，树枝的振动，乐器的发声，它们的振动比较复杂，但这些复杂的振动都是由简单的振动的组成的，因此，我们的研究仍从最简单、最基本的机械振动开始。刚才演示的就是一种最简单、最基本的机械振动，叫做简谐运动。

提问3：过去我们研究自由落体等匀变速直线运动是从哪几个角度进行研究的？ 今天，我们仍要从运动学（位移、速度、加速度）研究简谐运动的运动性质；从动力学（力和运动的关系）研究简谐运动的特征，再研究能量变化的情况。

二、新课教学

（第二次演示竖直方向的弹簧振子）提问4：大家应明确观察什么？（物体）

提问5：上述四个物理量中，哪个比较容易观察？

提问6：做简谐运动的物体受的是恒力还是变力？力的大小、方向如何变？

小结：简谐运动的受力特点：回复力的大小与位移成正比，回复力的方向指向平衡位置

提问7：简谐运动是不是匀变速运动？

小结：简谐运动是变速运动，但不是匀变速运动。加速度最大时，速度等于零；速度最大时，加速度等于零。

提问8：从简谐运动的运动特点，我们来看它在运动过程中能量如何变化？让我们再来观察。

提问9：振动前为什么必须将振子先拉离平衡位置？（外力对系统做功）提问10：在A点，振子的动能多大？系统有势能吗？ 提问11：在O点，振子的动能多大？系统有势能吗？ 提问12：在D点，振子的动能多大？系统有势能吗？ 提问13：在B，C点，振子有动能吗？系统有势能吗？ 小结：简谐运动过程是一个动能和势能的相互转化过程。

三、总结： 布置作业:

1、阅读课本

完成 “问题与练习”

2、完成《学海导航》相关练习教学反思：

§11.4、单摆

教学目标：

（一）知识与技能

（1）知道什么是单摆；

（2）理解单摆振动的回复力来源及做简谐运动的条件；

（3）知道单摆的周期和什么有关，掌握单摆振动的周期公式，并能用公式解题。

（二）过程与方法

观察演示实验，概括出影响周期的因素，培养由实验现象得出物理结论的能力。

（三）情感、态度与价值观

教学重点

本课重点在于掌握好单摆的周期公式及其成立条件。教学难点

本课难点在于单摆回复力的分析。教

具: 两个单摆（摆长相同，质量不同）教学过程

一、引入新课

在前面我们学习了弹簧振子，知道弹簧振子做简谐运动。那么：物体做简谐运动的条件是什么？

答：物体做机械振动，受到的回复力大小与位移大小成正比，方向与位移方向相反。

今天我们学习另一种机械振动——单摆的运动

二、新课教学

1、阅读课本思考：什么是单摆？

答：一根细线上端固定，下端系着一个小球，如果悬挂小球的细线的伸长和质量可以忽略，细线的长度又比小球的直径大得多，这样的装置就叫单摆。

物理上的单摆，是在一个固定的悬点下，用一根不可伸长的细绳，系住一个一定质量的质点，在竖直平面内摆动。所以，实际的单摆要求绳子轻而长，摆球要小而重。摆长指的是从悬点到摆球重心的距离。将摆球拉到某一高度由静止释放，单摆振动类似于钟摆振动。摆球静止时所处的位置就是单摆的平衡位置。

物体做机械振动，必然受到回复力的作用，弹簧振子的回复力由弹簧弹力提供，单摆同样做机械振动，思考：单摆的回复力由谁来提供，如何表示？

1）平衡位置

当摆球静止在平衡位置O点时，细线竖直下垂，摆球所受重力G和悬线的拉力F平衡，O点就是摆球的平衡位置。

2）回复力 单摆的回复力F回=G1=mg sinθ，单摆的振动是不是简谐运动呢？

单摆受到的回复力F回=mg sinθ，如图：虽然随着单摆位移X增大，sinθ也增大，但是回复力F的大小并不是和位移成正比，单摆的振动不是简谐运动。但是，在θ值较小的情况下（一般取θ≤10°），在误差允许的范围内可以近似的认为 sinθ=X/ L，近似的有F= mg sinθ=(mg /L)x = k x（k=mg/L）,又回复力的方向始终指向O点，与位移方向相反，满足简谐运动的条件，即物体在大小与位移大小成正比，方向与位移方向相反的回复力作用下的振动，F =k x（k=mg/L）为简谐运动。所以，当θ≤10°时，单摆振动是简谐运动。

条件：摆角θ≤10°

位移大时，单摆的回复力大，位移小，回复力小，当单摆经过平衡位置时，单摆的位移为0，回复力也为0，思考：此时，单摆所受的合外力是否为0？

单摆此时做的是圆周运动，做圆周运动的物体受向心力，单摆也不能例外，也受到向心力的作用（引导学生思考，单摆作圆周运动的向心力从何而来？）。在平衡位置，摆球受绳的拉力F和重力G的作用，绳的拉力大于重力G，它们的合力充当向心力。

所以，单摆经过平衡位置时，受到的回复力为0，但是所受的合外力不为0。3．单摆的周期

我们知道做机械振动的物体都有振动周期，请思考： 单摆的周期受那些因素的影响呢？

生：可能和摆球质量、振幅、摆长有关。

单摆的周期是否和这些因素有关呢？下面我们用实验来证实我们的猜想

为了减小对实验的干扰，每次实验中我们只改变一个物理量，这种研究问题的方法就是——控制变量法。首先，我们研究摆球的质量对单摆周期的影响：

那么就先来看一下摆球质量不同，摆长和振幅相同，单摆振动周期是不是相同。［演示1］将摆长相同，质量不同的摆球拉到同一高度释放。

现象：两摆球摆动是同步的，即说明单摆的周期与摆球质量无关，不会受影响。这个实验主要是为研究属于简谐运动的单摆振动的周期，所以摆角不要超过10°。接下来看一下振幅对周期的影响。［演示2］摆角小于10°的情况下，把两个摆球从不同高度释放。（由一名学生来完成实验验证，教师加以指导）

现象：摆球同步振动，说明单摆振动的周期和振幅无关。

刚才做过的两个演示实验，证实了如果两个摆摆长相等，单摆振动周期和摆球质量、振幅无关。如果摆长L不等，改变了这个条件会不会影响周期？

［演示3］取摆长不同，两个摆球从某一高度同时释放，注意要θ≤10°。（由一名学生来完成实验验证，教师加以指导）

现象：两摆振动不同步，而且摆长越长，振动就越慢。这说明单摆振动和摆长有关。具体有什么关系呢？荷兰物理学惠更斯研究了单摆的振动，在大量可靠的实验基础上，经过一系列的理论推导和证明得到：单摆的周期和摆长l的平方根成正比，和重力加速度g的平方根成反比，周期公式：

同时这个公式的提出，也是θ≤10°

在单摆振动是简谐运动的前提下，条件：摆角由周期公式我们看到T与两个因素有关，当g一定，T与成正比；当L一定，T与成反比；L，g都一定，T就一定了，对应每一个单摆有一个固有周期T，三、课堂小结：本节课主要讲了单摆振动的规律，只有在θ<10°时单摆振动才是简谐运动；单摆振动周期

例 1：已知某单摆的摆长为L，振动周期为T，试表示出单摆所在地的重力加速度g.例 2：有两个单摆，甲摆振动了15次的同时，乙摆振动了5次，则甲乙两个摆的摆长之比为_________。布置作业: 1．阅读课本

完成 “问题与练习”

2、完成《学海导航》相关练习教学反思：

§11.5、外力作用下的振动

教学目标：

（一）知识与技能

（1）知道阻尼振动和无阻尼振动，并能从能量的观点给予说明。

（2）知道受迫振动的概念。知道受迫振动的频率等于驱动力的频率，而跟振动物体的固有频率无关。

（二）过程与方法

理解共振的概念，知道常见的共振的应用和危害。

（三）情感、态度与价值观

常见的共振的应用和危害 教学重点和难点：

受迫振动，共振。教

具：

弹簧振子、受迫振动演示仪、摆的共振演示器 教学过程

一、复习提问

让学生注意观察教师的演示实验。教师把弹簧振子的振子向右移动至B点，然后释放，则振子在弹性力作用下，在平衡位置附近持续地沿直线振动起来。重复两次让学生在黑板上画出振动图象的示意图（图1中的Ⅰ）。

再次演示上面的振动，只是让起始位置明显地靠近平衡位置，再让学生在原坐标上画出第二次振子振动的图象（图1中的Ⅱ）。Ⅰ和Ⅱ应同频、同相、振幅不同。

结合图象和振子运动与学生一起分析能量的变化并引入新课。

二、新课教学

现在以弹簧振子为例讨论一下简谐运动的能量问题。

问：振子从B向O运动过程中，它的能量是怎样变化的？引导学生答出弹性势能减少，动能增加。

问：振子从O向C运动过程中能量如何变化？振子由C向O、又由O向B运动的过程中，能量又是如何变化的？

问：振子在振动过程中总的机械能如何变化？引导学生运用机械能守恒定律，得出在不计阻力作用的情况下，总机械能保持不变。

教师指出：将振子从B点释放后在弹簧弹力（回复力）作用下，振子向左运动，速度加大，弹簧形变（位移）减少，弹簧的弹性势能转化为振子的动能。当回到平衡位置O时，弹簧无形变，弹性势能为零，振子动能达到最大值，这时振子的动能等于它在最大位移处（B点）弹簧的弹性势能，也就是等于系统的总机械能。

在任何一位置上，动能和势能之和保持不变，都等于开始振动时的弹性势能，也就是系统的总机械能。

由于简谐运动中总机械能守恒，所以简谐运动中振幅不变。如果初始时B点与O点的距离越大，到O点时，振子的动能越大，则系统所具有的机械能越大。相应地，振子的振幅也就越大，因此简谐运动的振幅与能量相对应。

问：怎样才能使受阻力的振动物体的振幅不变，而一直振动下去呢？引导学生答出，应不断地向系统补充损耗的机械能，以使振动物体的振幅不变。指出：这种振幅不变的振动叫等幅振动。

举几个等幅振动的例子，例如电铃响的时候，铃锤是做等幅振动。电磁打点计时器工作时，打点针是做等幅振动。挂钟的摆是做等幅振动。„„它们的共同特点是，工作时振动物体不断地受到周期性变化外力的作用。

这种周期性变化的外力叫驱动力。

在驱动力作用下物体的振动叫受迫振动。再让学生举几个受迫振动的例子，例如内燃机气缸中活塞的运动，缝纫机针头的运动，扬声器纸盆的运动，电话耳机中膜片的运动等都是受迫振动。

问：受迫振动的频率跟什么有关呢？ 让学生注意观察演示（图3）。用不同的转速匀速地转动把手，可以发现，开始振子的运动情况比较复杂，但达到稳定后，振子的运动就比较稳定，可以明显地观察到受迫振动的周期等于驱动力的周期。这样就可以得到物体做受迫振动的频率等于驱动力的频率，而跟振子的固有频率无关。

问：受迫振动的振幅又跟什么有关呢？ 演示摆的共振（装置如图4），在一根绷紧的绳上挂几个单摆，其中A、B、G球的摆长相等。当使A摆动起来后，A球的振动通过张紧的绳给其余各摆施加周期性的驱动力，经一段时间后，它们都会振动起来。驱动力的频率等于A摆的频率。实验发现，在A摆多次摆动后，各球都将以A球的频率振动起来，但振幅不同，固有频率与驱动力频率相等的B、G球的振幅最大，而频率与驱动力频率相差最大的D、E球的振幅最小。

明确指出：驱动力的频率跟物体的固有频率相等时，振幅最大，这种现象叫共振。

讲解一下共振在技术上有其有利的一面，也存在不利的一面。结合课本让同学思考，在生活实际中利用共振和防止共振的实例。

三、请同学小结一下本节要点

1．振动物体都具有能量，能量的大小与振幅有关，振幅越大，振动能量也越大；

2．当振动物体的能量逐渐减小时，振幅也随着减小，这样的振动叫阻尼振动；

3．振幅保持不变的振动叫等幅振动；

4．物体在驱动力作用下的振动是受迫振动，受迫振动的频率等于驱动力的频率； 5．当驱动力的频率等于物体的固有频率时，受迫振动振幅最大的现象叫共振；共振在技术上有其有利的一面，也存在不利的一面；有利的要尽量利用，不利的要尽量防止。巩固练习

支持火车车厢的弹簧的固有频率为2Hz，行驶在每节铁轨长10米的铁路上，则当运行速度为____m/s时，车厢振动最剧烈。[20m/s] 布置作业:

1．阅读课本

完成 “问题与练习”

6.机械振动 篇六

名师导航

知识梳理

1.简谐运动的描述

（1）振幅是振动物体离开平衡位置的____________，它描述了物体振动的____________，是振动系统____________大小的象征，____________越大，系统的____________越大.（2）简谐运动的频率（或周期）由____________所决定，与振幅____________，因此又称为振动系统的____________________.（3）物理学中，不同的____________描述周期性运动在各个时刻所处的不同状态.2.简谐运动的表达式为___________________.知识导学

学习本节前，先对上节内容的重难点复习巩固，通过简谐运动的定义来认识简谐运动的周期性.同学们可以设计一个简谐运动实验，通过观察实验，获得有关振幅的基本知识，再结合上节内容加深对振幅的理解.学习简谐运动的表达式时，先观察简谐运动的图象，结合有关数学知识来理解简谐运动的表达式.我们学习本节时，要有实事求是的科学态度，要知道不同性质的运动包含着各自不同的特殊矛盾.疑难突破

简谐运动的对称性

剖析：做简谐运动的物体，在通过对称于平衡位置的A、B两个位置时的一些物理量具有对称性：

（1）相对于平衡位置的位移大小相等，方向相反；（2）速度大小相等，方向可以相同可以不同；（3）加速度、回复力大小相等，方向相反；

（4）从位置A点直接到达平衡位置O点的时间与从平衡位置O点直接到达B点相等.典题精讲

【例1】如图11-2-1所示，是一个质点的振动图象，根据图象回答下列各问题：

图11-2-1（1）振动的振幅；（2）振动的频率；

（3）在t=0.1 s、0.3 s、0.5 s、0.7 s时质点的振动方向；（4）质点速度首次具有负方向最大值的时刻和位置；

（5）质点运动的加速度首次具有负方向最大值的时刻和位置；（6）在0.6 s和0.8 s这段时间内质点的运动情况.思路解析：（1）振幅为最大位移的绝对值，从图象可知振幅A=5 cm.（2）从图象可知周期T=0.8 s，则振动的频率： f=11=Hz=1.25 Hz.T0.81（3）由各时刻的位移变化过程可判断：t=0.1 s、0.7 s时，质点的振动方向向上；t=0.3 s，0.5 s时，质点的振动方向向下.（4）质点在0.4 s通过平衡位置时，首次具有负方向的速度最大值.（5）质点在0.2 s处于正向最大位移处时，首次具有加速度负方向的最大值.（6）在0.6 s至0.8 s这段时间内，从图象上可以看出，质点沿负方向的位移不断减小，说明质点正沿着正方向由负向最大位移处向着平衡位置运动，所以质点做加速运动.绿色通道：解决这类问题，首先从图象着手，从图象中读出振幅、周期，根据波形判断质点的振动方向.变式训练1：一质点做简谐运动，其位移x与时间t的关系曲线如图11-2-2所示，由图可知（）

图11-2-2 A.质点振动频率是4 Hz B.t=2 s时，质点的加速度最大 C.质点的振幅为2 cm D.t=3 s时，质点所受合外力最大 答案：BC 变式训练2：如图11-2-3所示，一个弹簧振子在A、B间做简谐运动，O是平衡位置，以某时刻作为计时0点（t=0），经过1/4周期，振子具有正方向的最大加速度，那么如图11-2-3所示四个运动图象中正确反映运动情况的图象是（）

图11-2-3 答案：A 【例2】图11-2-4（a）是演示简谐运动图象的装置，当盛沙漏斗下面的薄木板N被匀速地拉出时，摆动着的漏斗漏出的沙在板上形成的曲线显示出摆的位移随时间变化的关系，板上的直线OO1代表时间轴.图11-2-4（b）是两个摆中的沙在各自木板上形成的曲线，若板N1和板N2的速度v1和v2的关系为v2=2v1，则板N1、N2上曲线所代表的振动的周期T1和T2的关系为（）

图11-2-4 A.T2=T1 B.T2=2T1 C.T2=4T1 D.T2=T1/4 思路解析：设ON1=ON2=s，则由图示知

ss=T1，=2T2，v1v22 又知v2=2v1，得：T1=4T2.答案：D 绿色通道：解决此类问题要明白周期的定义，能在图中找出一个完整的周期，根据T=s/v可求得结果.变式训练：如图11-2-5（a）所示简谐运动，它的振动图象如图11-2-5（b）所示，设向右为正方向，则

图11-2-5（1）OB= _________cm；

（2）第0.2 s末质点的速度方向是_________________，加速度大小为_____________；（3）第0.7 s时，质点位置在____________点与____________点之间；（4）质点从O运动到B再运动到A所需要的时间t=____________s；（5）4 s内完成____________次全振动.答案：（1）5（2）负方向运动 零（3）O B（4）0.6（5）5 问题探究

问题1：一弹簧振子做简谐振动，周期为T，根据Δt＝（t2-t1）与T之间的关系，探究t1与t2时刻分别对应的振子运动的位移、速度、加速度以及弹簧长度之间的关系.导思：该问题是考查简谐运动的周期性及振子位移、加速度变化特点.关键是对周期性的正确、全面的理解，注意t1、t2两时刻的时间间隔为特殊值时，质点振动情况的比较，可总结如下：

（1）t2-t1=nT，则两时刻振动物体在同一位置，运动情况完全相同.（2）t2-t1=nT+T/2，则两时刻物体的各物理量（x、F、a、v等）均大小相等、方向相反.（3）t2-t1=nT+T/4或t2-t1=nT+3T/4，则若t1时刻物体在平衡位置，t2时刻物体到达最大位移处；若t1时刻物体在最大位移，t2时刻物体到达平衡位置处.探究：在同一个全振动过程中，选取质点先后经过平衡位置同侧的同一位置的两个时刻t1与t2加以分析，当该两时刻t1与t2间隔时间小于T/2时，对应于两时刻质点的运动速度大小相等，方向相反（其中，一时刻为向远离平衡位置的方向振动，另一时刻为向靠近平衡位置的方向振动），当该两时刻t1与t2间隔时间相差一个周期时，则对应于两时刻质点的振动情况完全相同，因此加速度也应相等；当该两时刻t1与t2间隔相差半个周期时，由于对应于两时刻质点位于平衡位置两侧，弹簧形变量相同（其中，一时刻是压缩弹簧，另一时刻是拉伸弹簧），但弹簧长度不相等.问题2：怎样确定相位和初相？

7.机械加工过程中的机械振动的研究 篇七

关键词：机械,加工过程,机械振动,影响方面

机械过程中产生的振动, 是因为工具设备反复而有规律的动作而产生的, 属于物理现象。在加工过程中, 产生振动是必然的, 所以会对机械加工产生一定的影响。发生比较小的振动时, 轻微的波动会降低加工的精细度;比较大的振动时, 会破坏制造工艺甚至影响到整个系统的正常工作, 加工的产品质量就会降低。在竞争日益激烈的机械加工行业中, 对产品的精密准确度要求越来越高, 所以在今后的加工中, 减小振动辐度, 提高产品质量成为主要任务。

一、振动对机械加工过程的影响

在加工过程中产生了振动, 在很大程度上阻碍了切削用量的提高, 甚至更为严重的是导致切削不能正常的进行, 影响了机械加工的生产效率。还会使机床和夹具等一些零件的链接处出现松动现象, 使得期间的缝隙增大, 导致刚度与精度降低, 同时缩短了使用寿命。在切削过程中所产生的振动, 可能会使刀尖刀刃崩碎, 特别是那些韧性非常差的道具, 刀具的材质是陶瓷的或者是硬质合金的要注意可能会引起的消振问题。当振动的频率很低时, 就会产生一定的波度, 振动的频率高时, 就会导致加工面粗糙。

二、振动的类型划分

了解振动要先从振动的类型开始, 振动从不同的角度来划分, 可以分为很多类型, 有强迫型、自激型、自由型等, 每种类型都有各自的特点, 都对机械生产过程会产生不同的影响, 下面我们就具体来看看吧。

1自激振动的概念及类型分析

自激振动是振动的另一种类型, 自激振动从某种意义上说是一种自发振动。因为这种振动是不受外力干扰, 而自动引起的自发性振动, 在振动的过程中, 受交变力的影响会引起持续的运动, 持续且有规律性, 机械设备在工作时, 齿轮和部件相互交织在一起, 而产生一定的磨擦导致这种自激振动产生。

2自由振动的概念及类型分析

振动中还有最后一种类型, 是自由振动类型。这种振动类型对机械加工的影响相对不是很大。由于机械运转过程中, 激振力对系统不断作用, 从而机械设备的平衡就被破坏, 我们把能对激振力, 进行约束的方式称为自由振动。

3强迫振动的概念及类型分析

强迫振动类型, 是在外力有规律的作用下产生的振动。例如, 在我们经常见到的, 削、切、磨的过程中, 由于机械设备的带动, 象电动机械, 砂轮、皮带等的带动下, 都会产生振动。这其中因为皮带或长或短, 或厚或薄, 油泵不稳定等因素的影响, 从不同程度上都会促使振动的发生, 这种振动现象就是强迫振动, 这种振动会对加工产品的精密准确度产生影响, 从而影响加工产品的圆度、加工产品的粗糙度等。一些回转动的机械设备, 振动对回转精度也会产生影响。

三、控制机械加工振动所采取的措施

1如何进行自激振动消减及具体实施

(1) 适当改变切削速度, 尽量减少碰到临界的切削速度概率。或是中心架, 或是选择主偏角较大长轴车刀从而消除振动。

(2) 可以适当改变系统中刚度主轴的方向, 使得主轴的位置处于加工面法线与切削力夹角之外, 例如镗孔时可以压扁镗杆, 车刀装反等。

(3) 可以适当调整切削用量以及刀具的几何外观, 例如安装上可以选取直角偏刀车外圆。

(4) 降低切削速度, 提高进给、前角、主偏角。

(5) 改变切削速度, 提高被加工原料的可塑性。

2如何进行强迫振动消减及具体实施

(1) 精密磨床中, 利用叶片替代齿轮泵, 采用液压缓冲设备减少冲力。

(2) 将处于快速旋转 (每分钟600转以上) 的零部件保持平衡状态或是将这些零部件添加一个自动平衡系统, 包括启用减振设备。

(3) 可以适当保持镶条和轴承之间的空隙, 调整工艺系统的原始频率, 使得固有频率与激振频率不一致。

(4) 可以保持传动设备的稳定性, 例如在磨床或是车床上不采用接头皮带, 保持传动带的长度一致, 将飞轮安装在主轴上以及淘汰直齿轮等。

四、各类振动的形成原因

振动有各种类型, 因为振动的类型不同, 所以其成因也不尽相同, 找到振动的成因, 对降低振动幅度至关重要, 所以, 下面就根据振动的类型分别进行分析。

1分析自激振动的原理及过程

我们来分析一下自激振动的形成原因。对于自激振动的成因, 要与强迫振动比照来分析, 自激振动是自身交变力起作用引起的, 它的振动稳定性方面较好, 但维持振动不是因为激振力决定的。当系统不能正常运动时, 交变力就消失了, 那自激振动也就不存在了。

2分析自由振动的原理及过程

我们来分析一下自由振动的形成原因。自由振动的成因很大程度上因为平衡性被破坏, 当系统受到各种外力作用, 而受到冲击时, 它的平衡性就会受到破坏, 当平衡性破坏时, 就会靠自身的弹性来进行自由振动。

3分析强迫振动的原理及过程

根据振动类型的划分, 我们首先来分析一下强迫振动的形成原因。强迫振动的成因, 主要是由于外力作用产生, 而且这种外力在有规律性的, 机械工作的过程中, 设备与尺轮的带动下, 加之油泵本身存在的不稳定性, 都会促使强迫振动的产生。这种强迫振动的程度受机械设备中皮带的长度、厚度等影响较大。这种振动现象就是强迫振动, 即强迫振动的成因。

结语

前面通过分析振动的类型划分, 以及形成的主要原因和消减的具体措施, 对振动这种物理现象, 有了一个总体的了解。因为机械设备在加工的时候, 所产生的振动较为复杂, 要想对其进行深入的分析和研究, 必须在其成因、类型的基础上进行, 这样才能使研究更有针对性, 找出影响振动、振幅的影响因素。确定出影响振动的具体因素后, 才有利于分析出更利于消减振幅的措施, 对加工生产过程进行全面控制, 最大限度消除和减小振动的影响, 来保证产品的质量, 在竞争激烈的工业生产加工行业占有一席之地。

参考文献

[1]史功赫, 刘贵强.浅谈机械加工过程中的振动[J].科技资讯, 2011 (05) .

8.普拉多机械振动的消除 篇八

检查分析：维修人员试车发现，当车速到达95km／h时，转向盘出现明显的振动，但车身其他部位无振感。由于振动可能来自发动机、变速器、分动器、传动轴、轴承、悬架和轮胎等多种振动源，因此打算对它们进行排查是不太明智的。在这种情况下，维修人员选择了使用VA－10型振动频谱分析仪进行辅助检查。

将仪器的传感器磁吸在转向柱的根部(图1)，然后进行路试并使故障现象重现。当转向盘的振感出现时，频谱分析仪记录下的频谱分布图(图2)。观察频谱分布图可以看出，振动集中在单一的频率点，这显然属于共振现象。将光标移动到共振点，读取到共振频率为85Hz。从振动频率特性来看，符合这一特点的振动源只有发动机。这是因为发动机曲轴的运动规律比较接近正弦律，因此其频率相对单一，没有过多的谐波。

明确振动源是发动机后，问题集中在了振动的传递途径上。发动机振动传到转向盘的途径主要有2条，一条是从发动机支点通过车身传到转向盘；另一条是通过传动轴及转向节传到转向盘。要消除转向盘的振动，必须切断振动的传导途径。那么究竟那条途径是真正的振动传递途径呢?只有找到它才能有针对性地采取措施。

连接故障诊断仪再次试车，当共振现象出现时观察到发动机转速为1826r／min。3RZ型发动机为4缸发动机，曲轴每旋转1圈有2个气缸做功。将发动机转速除以60得到秒转速为30.4r／s。由于曲轴在一圈内分别受到2个活塞的推动，所以曲轴的振动频率为30.4×2=60.8Hz。从频谱分析仪得到的共振频率为85Hz，与发动机曲轴的振动频率不相等，因此可以排除振动直接从车身传入的可能性。再来看另外一条途径，当车辆以95km／h匀速行驶时，变速器处于4挡，传动比为0.716。发动机曲轴振动通过变速器后传到传动轴，传动轴的振动频率为60.8+0.716=84.9Hz。从转向柱上测量到的共振频率正好接近传动轴的振动频率，这说明发生共振的部位是传动轴。如果能够消除传动轴的共振，问题便可以得到解决。

故障排除：更换前传动轴，试车确认故障彻底排除。