机械振动机械波学案

机械振动机械波学案（精选12篇）

1.机械振动机械波学案 篇一

高三物理教案：机械振动与机械波

【摘要】鉴于大家对查字典物理网十分关注，小编在此为大家搜集整理了此文高三物理教案：机械振动与机械波，供大家参考!

本文题目：高三物理教案：机械振动与机械波

机械振动

1、判断简谐振动的方法

简谐运动：物体在跟偏离平衡位置的位移大小成正比，并且总指向平衡位置的回复力的作用下的振动。特征是：F=-kx,a=-kx/m.要判定一个物体的运动是简谐运动，首先要判定这个物体的运动是机械振动，即看这个物体是不是做的往复运动;看这个物体在运动过程中有没有平衡位置;看当物体离开平衡位置时，会不会受到指向平衡位置的回复力作用，物体在运动中受到的阻力是不是足够小。然后再找出平衡位置并以平衡位置为原点建立坐标系，再让物体沿着x轴的正方向偏离平衡位置，求出物体所受回复力的大小，若回复力为F=-kx,则该物体的运动是简谐运动。

2、简谐运动中各物理量的变化特点

简谐运动涉及到的物理量较多，但都与简谐运动物体相对平衡位置的位移x存在直接或间接关系：

如果弄清了上述关系，就很容易判断各物理量的变化情况

3、简谐运动的对称性

简谐运动的对称性是指振子经过关于平衡位置对称的两位置时，振子的位移、回复力、加速度、动能、势能、速度、动量等均是等大的(位移、回复力、加速度的方向相反，速度动量的方向不确定)。运动时间也具有对称性，即在平衡位置对称两段位移间运动的时间相等。

理解好对称性这一点对解决有关问题很有帮助。

4、简谐运动的周期性

5、简谐运动图象

简谐运动图象能够反映简谐运动的运动规律，因此将简谐运动图象跟具体运动过程联系起来是讨论简谐运动的一种好方法。

6、受迫振动与共振

(1)、受迫振动：物体在周期性驱动力作用下的振动，其振动频率和固有频率无关，等于驱动力的频率;受迫振动是等幅振动，振动物体因克服摩擦或其它阻力做功而消耗振动能量刚好由周期性的驱动力做功给予补充，维持其做等幅振动。

(2)、共振：○1共振现象：在受迫振动中，驱动力的频率和物体的固有频率相等时，振幅最大，这种现象称为共振。○2产生共振的条件：驱动力频率等于物体固有频率。○3共振的应用：转速计、共振筛。

(3)理解共振曲线的意义

单摆 考点分析：

一、周期公式的理解

1、周期与质量、振幅无关

2、等效摆长

3、等效重力加速度

二、摆钟快慢问题

三、利用周期公式求重力加速度，进而求高度

四、单摆与其他力学知识的综合机械波

二、考点分析:

①.波的波速、波长、频率、周期和介质的关系： ②.判定波的传播方向与质点的振动方向

方法一：同侧原理波的传播方向与质点的振动方向均位于波形的同侧。

方法二：逆描波形法用笔沿波形逆着波的传播方向描，笔势向上该处质点振动方向即向

③、已知波的图象，求某质点的坐标,波速,振动图象等

④已知波速V和波形，作出再经t时间后的波形图

方法

一、平移法：先算出经t时间波传播的距离x=Vt，再把波形沿波的传播方向平移x即可。因为波动图象的重复性，若已知波长，则波形平移n个时波形不变，当x=n+x时，可采取去n留零x的方法，只需平移x即可。

方法

二、特殊点法：在波形上找两特殊点，如过平衡位置的点和与它相邻的峰(谷)点，先确定这两点的振动方向，再看t=nT+t,由于经nT波形不变，所以也采取去整nT留零t的方法，分别作出两特殊点经t后的位置，然后按正弦规律画出新波形。

⑤已知某质点的振动图象和某时刻的波动图象进行分析计算

⑥已知某两质点的振动图象进行分析计算

⑦已知某两时刻的波动图象进行分析计算。

2.机械振动机械波学案 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.哈工大机械振动总结 篇四

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

5.机械能守恒定律学案 篇五

思考：

1、前面我们学习了动能和重力势能、弹性势能，它们各是如何定义的?它们的大小各由什么决定?

2、动能定理的内容和表达式是什么?

3、重力所做的功与物体重力势能的变化之间有什么关系? 讨论下述物理情景能量是如何转化的?

A.运动员投出铅球

B.皮球从一定高度自由下落到地面后又被弹起 实验演示：



思考题一：

如图(1)所示，一个质量为ｍ的物体自由下落，经过高度为ｈ１的A点时速度为ｖ１，下落到高度为h2的B点时速度为ｖ2，试写出物体在A点时的机械能和在B点时的机械能，并找到这二个机械能之间的数量关系.(1)思考题二：

如图(2)所示，一个质量为ｍ的物体做平抛运动，经过高度为ｈ１的A点时速度为ｖ１，经过高度为ｈ2的B点时速度为ｖ2，写出物体在位置A、B时的机械能的表达式并找出这二个机械能之间的关系.

(2)思考题三：

一个物体以初速度V1从光滑斜面顶端A开始下滑，斜面高h1,当它下滑到离水平面高h2时的B点速度为V2,写出物体在位置A、B时的机械能的表达式并找出这二个机械能之间的关系.

讨论：

1、位置A、B时的机械能的表达式存在什么关系？

2、上述三种运动有什么相同和不同之处?

3、通过上面三个例子，你认为要使在位置A、B时的机械能的表达式成立的条件是什么？

机械能守恒定律：

1、条件：

2、对条件理解：

3、结论：

拓展：放开被压缩的弹簧，可以把跟它接触的小球弹出去，在这个过程中，能量是如何转化的?类比地，你能得到在这个过程中机械能守恒的条件吗?

机械能守恒定律更为全面的表述：

本节知识小结：

1.动能和势能统称为机械能

2.机械能守恒定律：

①在只有重力做功的条件下，物体的动能和重力势能相互转化，但机

械能的总量保持不变

机②在只有弹力做功的条件下，物体的动能和弹性势能相互转化，但机

械械能的总量保持不变

能

守3.机械能守恒的条件： 恒①系统内只有重力或只有弹力做功

定②系统内的摩擦力不做功，一切外力都不做功

律121 4.表达式：mv2mgh2mv12mgh1

EKEPEEEP

作业：课本 P130 :(1)、（2）（作业本上交）

6.九年级物理机械能和内能导学案 篇六

1.理解动能、重力势能概念及其影响因素。

2.知道弹性势能的概念及其影响因素。

3.知道动能和势能可以相互转化。

二.导学流程：

活动1：

1.观察P30四幅图，回答运动的物体能否做功?

2.什么叫能?什么叫动能?

3.举例说明生活中哪些物体具有动能?

活动2：

设计实验——探究动能大小与哪些因素有关?

研究思路：保持小车质量不变，研究 关系。

保持小车速度不变，研究 关系。

2.如何判断小车的动能大小?

如何控制小车的速度不变?

如何改变小车的速度大小?

3.图12-5研究的问题是 ，实验的结论是 。

图12-6研究的问题是 ，实验的结论是 。

4.实验结论：动能大小与 、 有关。

活动3：

1.举例说明：发生弹性形变的物体能否做功?

2.什么叫弹性势能?

3.动手操作：按P32要求操作，并回答书本问题。

活动4：

1.举例说明：被举高的物体能否做功?

2.什么叫重力势能?

活动5：

设计实验——探究重势能大小与哪些因素有关?

1.研究方法是 。

研究思路：质量不变，探究重力势能与 关系。

高度不变，探究重力势能与 关系。

2.实验根据 现象，判断物体重力势能的大小。

3.选择器材：质量不等的纲球，沙子，水槽等，如何操作?

4.实验结论是 。

活动6：

1.动能和势能统称为 。

2.观察P35，回答皮球上升(下降)时，动能和重力势能如何变化?

滚摆上升(下降)时，动能和重力势能如何变化?

3.身边哪些现象可表明动能和势能可相互转化?

活动7：

7.机械加工振动的防治 篇七

关键词：机械加工,振动,防治措施

机械振动主要可以分为受迫振动、自激振动和自由振动三种类型。其中, 自由振动是由于初始干扰力的作用而破坏系统平衡, 靠弹性恢复力维持的振动。因为阻尼总是存在于系统中, 会使得自由振动迅速衰减, 因此, 自由振动对机械加工产生的影响并不大。相对来说, 自激振动与受迫振动都为不衰减振动, 能对机械加工产生重大影响。

一、机械加工振动产生的原理分析

受迫振动是在外界的周期性干扰力支持下的不衰减的振动。产生受迫振动的原因可从工件、刀具和机床三个方面进行分析。机床中的一些零件制造的精度不高, 导致机床不均匀的运动而引起的振动。刀具方面, 当刀具多刃、多齿时, 在进行切削时, 因为刃口高度存在误差, 也容易产生一定振动。工件表面经过切削后可能有断续表面、硬度不一等或表面余量不均, 使加工时产生振动。

自激振动是在机械的加工过程中, 由于振动的过程本身所引起的切削力的周期性变化, 接着这种周期性变化切削力又来加强、维持振动, 从而使被阻尼作用所消耗的能量从振动系统中得到了补充, 这种振动即为自激振动。切削过程中的自激振动是一种频率比较高的振动, 一般又称为颤振, 通常能对加工表面质量及机床生产率的提高产生很大影响。导致自激振动发生的原因有以下几个方面:在切削加工过程中, 在缺乏周期性外力发生作用的情形下, 相对振动有时也会产生在刀具和工件之间, 且在工件加工的表面上留下有规律、明显的的振纹。

自由振动是指由于系统所受外界干扰力消除后来自系统自身的衰减振动。因为一些偶然因素会对工艺系统发生作用, 破坏系统平衡, 自由振动仅靠弹性恢复力维持振动。这类振动会会在工艺系统的阻尼作用下很快衰减。

二、机械加工振动的主要防治措施

(一) 有效控制自激振动的方法与途径

1.通过对振型刚度比的合理调整达到目的。根据振型原理可知, 各振型刚度比及其组合也能影响到工艺系统的振动。可以通过合理调整两者之间的关系, 来有效的抑制自激振动, 从而提高系统抗振性。

2.实现工艺系统自身抗振性的提高。要不断提高机床抗振性, 由于机床抗振性通常占主导地位, 因此可以通过增强加工与装配质量、合理设定各部件固有的频率、提高机床的刚性以及增大阻尼等来提高抗振性。此外, 还应注意增强刀具抗振性。可以通过增强工件弯曲刚性来提升工件安装的刚性。

3.减振装置的合理使用。如果采用其他措施后仍无法有效控制振动, 还可以考虑通过消振减振装置的使用来达到目的。一般情况下, 工艺系统中都附加有减振装置, 振动能量被吸收或消耗后, 减振的目的得以达到。它对自激振动可以达到同样的抑制效果, 成为增强工艺系统的抗振性的有效途径。消振器装置中的吸振器可分成冲击式吸振器与动力式吸振器两类:动力式吸振器是利用所谓的弹性元件把附加质量块接连到系统中, 通过对附加质量动力作用的利用, 使得系统的力和系统激振力得以相互抵消, 从而减弱振动。而冲击式吸振器是由与振动系统的刚性相连接的一个壳体与壳体内的自由冲击质量块来组成的, 系统一旦振动, 通过自由质量往复运动不断冲击壳体, 使振动的能量得以消耗, 从而减小振动。 (下转129页) (上接112页)

(二) 有效控制强迫振动的方法与途径

1.实现工艺系统刚度和阻尼的提升。提高工艺系统的刚度及增大阻尼是提高系统的抗振能力的有效措施。不断增强连接处的部件接触刚度, 减小滚动轴承的间隙。另外, 通过使用内阻尼比较大的材料所制造的一些零件也可以效果减振。

2.通过消除或最大限度的减少来自振源的激振力必。以较高速旋转的一些零件, 应该在修整前与修整后经过至少两次平衡。还要齿轮的装配精度与制造精度严格要求, 可以通过齿轮工作的平稳性提升, 来控制由于周期性冲击导致的振动, 减少噪声。此外, 提升滚动轴承的装配及制造精度, 减低由滚动轴承自身缺陷引起的振动或选用厚薄均匀、长短一致的传动带等都可有效减少振动。

3.合理采用相关的隔振措施来减少震动。通过采用柔性连接机床的床身与电机以控制电机自身的振动, 通过液压缓冲装置的应用, 可以有效控制部件在换向时的冲击。另外, 通过木材等使机床和地基相互隔离, 将设备的基础与地面的联系通过防振沟进行隔离, 从而有效控制周围的振源以地面及基础为媒介传给机床本身。

小结

通过对机械加工过程中振动产生的原因及特性的研究分析, 可总结出许多科学有效的减振、防振措施, 将这些措施应用在机械加工过程中可使振动的现象很大程度的降低, 从而提升工件表面的品质和生产效率。但是, 要想实现机械加工过程中振动现象的完全消除, 现阶段还难以达到, 需要我们做出更多的努力与研究。

参考文献

[1]周昌治.机械制造工艺学[M].重庆:重庆大学出版社, 2006.

[2]江志国.浅析机械振动的原因及其防止措施阴[J].现代经济信息, 2009 (08) :26-28.

[3]丁向阳.机械加工常见异常现象分析及解决方法[J].北京:机械工业出版社, 2007.

8.轧钢机械振动故障的诊断 篇八

【关键词】轧钢机械；振动故障；数据采集；频谱分析；故障判断

1、前言

轧钢机械振动故障是严重威胁轧钢机械生产和安全的故障种类，对于轧钢机械的加工性能和运行安全有着基础性影响，是轧钢机械运行管理、技术维护、安全等各项工作的重点内容，也是上述工作的实际交叉。现行的方法是在轧钢机械设备中装配检测和监控系统，通过对震动频率和幅度的监测及时发现和定位轧钢机械振动故障，并形成正确地轧钢机械振动故障判断，以便在后续轧钢机械振动故障排除中更好地指导技术工作。在具体的轧钢机械振动故障诊断和处理过程中要强化轧钢机械振动故障的判断标准，做好轧钢机械振动故障数据采集，全面进行轧钢机械振动故障数据频谱分析，形成正确而迅速的轧钢机械振动故障判断，以一系列措施和技术的应用真正提升轧钢机械振动故障判断的准确性，实现维护轧钢机械生产和安全的基本目标。

2、轧钢机械振动故障的判断标准

进行轧钢机械振动故障的判断工作需要有一定的判断标准，应该在轧钢机械振维护和管理工作中引入定性和定量的方法实现对轧钢机械振动故障的准确判断。当前轧钢机械振动故障判断标准一般有三个组成部分：一是故障评判标准；二是故障定量评判标准；三是故障性对评判标准，这些标准通过对轧钢机械振动故障的幅度、频率等物理参数的监控，达到对轧钢机械振动故障进行判別的做过。当前轧钢机械振动故障标准还引入了数据采集、频谱分析等手段，既提高了轧钢机械振动故障判断标准的有效性，又提升了轧钢机械振动故障判断标准的可执行性。

3、轧钢机械振动故障诊断的流程

轧钢机械振动故障检测开始→确定被检测轧钢机械的正常参数→选择轧钢机械振动故障检测内容→明确轧钢机械振动故障检测任务→现场轧钢机械振动→回收轧钢机械振动故障的检测数据→轧钢机械振动数据信息特征分析→做出轧钢机械振动故障的判断。

4、轧钢机械振动故障数据的采集

从轧钢机械振动故障诊断的需要来说，采样数据越长越好，但由于快速傅里叶变换需要的时间与采样数据长度呈指数般增加，并且极大地增加数据的存储空间，考虑到轧钢机械工作转速较低，确定每组原始采样数据长度为2048点较为合适[1]，可以覆盖上述特征频率成分。数据采集由键相信号触发。键相方式分为自动键相和手工键相。对于安装有转速/键相的主轴，采用自动键相，数据采集为整周期采样方式，每转采样数据长度为2048点，可以消除数据严重失真的“旁瓣”效应，可以得到准确的轴频及其倍频成分，频率分析范围为1～1024倍轴频。对于不能安装转速/键相的设备，采用人工键相，根据设备的实际转速，通过人工设置每块振动采集板的采样频率，可以在保持数据长度不变的情况下，利用信号分析技术得到所需的故障频率，频率分析的上下限随着人工设置的采样频率改变，如每转采集256点，连续8转，采样数据长度为2048点，频率分析范围为1/8～128倍轴频；再如键相转速设为10Hz，每转采样数据长度为2048点，则分析频率范围为0～10230Hz。系统能够将采集的数据按照一定的格式存储在数据库中，包括小时数据，一天数据，一周数据，一个月数据，一年数据，变转速数据，原始比较数据，事故数据和特征数据等。其中，原始比较数据库存储设备第1次启动或检修后启动的数据，为将来设备出现异常时作为对比分析的参照基准[2]。特征数据库存放经过处理的波形和频谱的特征数据，以便利用本系统进行故障自动诊断。

5、轧钢机械振动故障数据的分析和处理

5.1轧钢机械振动故障特征数据的分析

首先，动态监测轴承的磨损程度，通过采用涡流传感器，不间断地测量探头体与旋转轴之间的相对间隙变化，可以发现轴承因磨损而发生的圆度变化，做到故障的早期诊断[3]。其次，动态检测轧钢机械的转速，安装涡流传感器配备键相同步探头，保证不同通道同时刻进行采样，频率计算准确，通过对采样频率、波形数目和主振幅的频谱分析，可以做出对频谱分析的相关判断。最后，轧钢机械振动故障特征数据的综合分析和处理，将加速度传感器和位移传感器的轧钢机械振动故障特征数据进行分析，增强发现故障现象的能力，在明确轧钢机械振动故障信息来源的基础上，尽早发现轧钢机械振动故障[4]。

5.2轧钢机械振动故障特征数据的处理

通过积累轧钢机械的各种工作数据，并采集的数据进行分析对比，便可以自动判断出轧钢机械的实时工作状态。同时，还可以实现轧钢机械冲击过程中所采集的数据自动地放置于波形的中央位置，如此一来能够有效地避免常常出现的因为冲击过程中数据采集不完整而导致的频谱特征数据失去可比性的现象[5]。

6、结语

9.机械振动机械波学案 篇九

【摘要】近些年,优化算法已经成为研究与应用领域一种非常重要的工具,利用遗传算法的优化原理,普通遗传算法在解决机械振动优化设计方面的问题具有很大的优势。遗传算法已经广泛的应用于机械振动优化设计中,虽然解决了一部分机械设计中遇到的问题,但是这种算法往往只能解决性能指标用显示函数表达的优化问题。而在实际的工程中,很多系统优化问题的性能指标并不能用显示的函数表达出来,这方面属于隐式性能指标的优化问题,采用传统的遗传算法不能解决此类问题。本文主要提出了一种交互式遗传算法优化算法,通过用户给出适应度值参与进化过程,突破传统遗传算法的主要缺陷来优化解决机械振动方面的实际问题,这种优化方法能启发式的搜索到全局最优解的较小区域,而且不会陷入局部最优解,解决了部分隐式性能指标下的机械振动优化问题。对于交互式遗传算法人的疲劳问题,本文采用粗糙集理论的分类约简功能解决,从而解决了隐式性能指标下的机械振动优化设计。本文根据交互式遗传算法,开发了一套机械振动优化设计测试系统。该系统是在Visual C++ 6.0的环境下利用MFC开发工具完成的。程序采用文档/视图结构,将后台的数据管理和前台的用户交互分离开来,极大的方便...更多还原

【Abstract】 In recent years, optimization has become an important tool for research and application.Experts have given in detail about the principle of genetic algorithm optimization and the general application of genetic algorithms applied to optimal design of the advantages of mechanical vibrations.Some articles have been using genetic algorithm to solve the plight of mechanical vibration, but traditional genetic algorithm can only solve the system optimization problem with a clear(explicit)expression....更多还原

【关键词】 机械振动； 交互式遗传算法； 粗糙集； 汽车行驶平顺性；

【Key words】 Mechanical vibration； interactive genetic algorithm； rough set； vehicle ride comfort； 摘要 4-5 Abstract 5-6 第1章 绪论 10-15

1.1 课题来源和研究意义 10-11

1.2 国内外研究现状 11-12

1.3 论文的创新点及主要研究内容 12-13

1.4 论文的内容组织形式 13-15

第2章 隐式性能指标机械振动优化方法 15-24

2.1 交互式遗传算法的概念 15-18

2.1.1 交互式遗传算法与传统遗传算法的区别 15-17

2.1.2 交互式遗传算法的特点 17-18

2.2 交互式遗传算法的核心问题 18-20

2.2.1 个体适应值估计 19

2.2.2 加速进化收敛 19-20

2.3 交互式遗传算法的环境 20-22

2.3.1 交互式遗传算法的环境 20-21

2.3.2 交互式遗传算法环境的波动性和不一致性 21-22

2.4 开发工具及环境 22-23

2.5 本章小结 23-24

第3章 属性相对约简启发式遗传算法 24-32

3.1 基于遗传算法的粗糙集知识抽取方法 24-26

3.2 粗糙集最小属性集选择 26-27

3.3 属性集选择的贪心算法 27

3.4 基于交互式遗传算法的属性相对约简 27-31

3.5 本章小结 31-32

第4章 基于隐式性能指标的机械振动优化设计实例 32-43

4.1 汽车行驶平顺性的主要指标 32-39

4.1.1平顺性评价指标 33-36

4.1.2 1/3 倍频带分别评价法 36-38

4.1.3 总加权值评价法 38-39

4.2 汽车行驶平顺性的辅助评价指标 39

4.3 汽车振动模型 39-42

4.3.1 系统的力学和数学模型 39-40

4.3.2 系统的频率响应特性 40-41

4.3.3 系统的振动响应量的幅频特性 41

4.3.4 系统响应量的功率谱密度 41-42

4.4 基于交互式遗传算法的汽车平顺性的优化 42

4.4.1 设计变量的确定 42

4.4.2 目标函数的建立 42

4.5 本章小结 42-43

第5章 交互式遗传算法软件开发与功能实现 43-62

5.1 MFC 开来发工具概述 43-44

5.2 MFC 文档/视图结构分析 44-46

5.3 软件实现的总体流程 46-48

5.4 算法程序的设计与实现 48-59

5.4.1 根据实际问题进行编码 49-50

5.4.2 设定遗传操作的各参数 50-51

5.4.3 产生初始种群 51-52

5.4.4 遗传操作程序设计 52-55

5.4.5 人机交互操作程序 55-56

5.4.6 进化终止条件判断程序 56

5.4.7 世代进化过程的实现 56-57

5.4.8 在窗口中输出每一代的结果 57-59

5.5 交互式遗传算法的优化结果 59-61

5.6 本章小结 61-62 第6章 全文总结与展望 62-64

6.1 总结 62-63

10.机械振动机械波学案 篇十

1.知道做功是改变物体内能的一种方式。

2.知道内能与机械能可以相互转化。

3.了解汽油机的基本结构、工作过程、工作原理

4.知道热值的的概念、单位，会进行燃料燃烧放热的简单计算，会查热值表。

二.导学流程：

活动1： 做一做P46两个实验

1.弯折铁丝，弯折处温度 铁丝内能 ，铁丝的内能增加是 能转化而来。

2.图12——27实验(可用气筒打气代替空气压缩引火仪)

用气筒给自行车打气，过一段时间，气筒外壁温度 筒壁内能 ，筒壁内能增加是 能转化而来。

由两个实验得出的结论：

通过 方式可以物体的内能， 能可以转化为物体的内能。

活动2：

观察P47图12——28实验

你观察到的现象是什么?

燃气内能 (填增加或减小)，转化为 能。

由此可得出结论：

通过 方式可以物体的内能， 能可以转化为物体的内能。

活动3： 阅读P48

1.热机的原理是什么?

2.燃料燃烧时，燃料将 能转化为燃气的 能。

3.热机基本结构是什么?

4.什么叫冲程?

活动4：

汽油机的工作过程

1.一个工作循环分 个冲程，活塞往复 次，曲轴转 圈。

2.压缩冲程中，混合气体体积变 温度 内能 ，将 能转化为 能。做功冲程中，高温高压气体体积变 温度 内能 ，将 能转化为 能。

活动5：

探究不同燃料的放热本领。 (阅读P51)

实验中要控制哪些物理量不变?

根据什么现象判断燃料放热本领?

相同质量的酒精和碎纸片完全燃烧，比较烧杯中水的 。

实验结论是：

质量相等的不同燃料完全燃烧，所放出的热量一般是 。

活动6：

阅读P51回答下列问题

什么燃料的热值?符号是 。

热值的单位是 ，符号是 。

11.机械轴承振动状态监测系统的设计 篇十一

【关键词】机械轴承；振动状态；监测

前言

风力发电机组对人们的日常生活发挥着重要作用，随着社会的用电需求量越来越高，风力发电机在整个发电系统的地位也日益显著。因此人们对其振动状态监测也逐渐重视起来。风力发电机与其他机械相比，在结构上有着很大不同，其振动状态的正常与否，直接影响到发电机能否正常运行。因此，需要对发电机组的振动状态监测重视起来。

1.发电机组机械轴承振动状态监测的意义

随着社会的发展，人们对电力的需求越来越高，随之而来的就是一系列的能源问题。为了节约能源，当今人们已经研究出了许多新型发电模式，例如水力发电、火力发电、风力发电，这些发电厂也已经在世界的各个角落被建立起来，给人们的生活提供了很大便利。下面将重点介绍风力发电机组的一些状态监测。风力发电机组对环境的要求比较高，因此很多都建立在偏远、人少的地方，这样才能更好的运用风能进行发电。但是，这些恶劣的环境就不可避免的导致人们对发电机组机械轴承振动状态的监测不能及时有效，在发电机组发生故障时也不能及时赶到。而且，现在的情况很多都是在设备发生故障之后才能发现问题，然后相关人员才开始进行整修，就会导致电路中断。这些固有因素都导风力发电机与火力水力发电机组相比，不具有很强的竞争性。长此以往，不能满足风能的发展。风力发电机组的重要性毋庸置疑，因为对于一些偏远地区来说，电缆输入存在很大问题，只能依靠偏远地区的有利地形和風能。风力发电机组在线监测系统是集合了信号采集、在线监测以及信号分析于一体的多功能在线监测诊断分析系统，在线监测和诊断系统能够及时地发现运行异常并报警，可对采集到的数据进行各种分析处理。因此，进行发电机组机械轴承振动状态监测具有重要意义。

首先具有经济性。现在很多行业都存在一种现象，就是在问题发生之后才进行解决，没有很好的监测系统，因为监测系统需要很高的运营成本，就以风力发电机组为例，风电机组恶性事故的发生，导致无法弥补的损失。这些设备通常都是很复杂的设备，而且由于地势偏远，需要特殊的设备才能把它们送到修理厂，这就有很高的运输和修理成本。而且，电力中断会导致一些企业和工厂不能进行正常的生产活动，带来的经济损失也是无法估计的。而且，现在很多设备都已成功应用状态监测系统实现实时监测、状态分析、故障预警与诊断等功能，这些都为风力发电机组的振动状态检测提供了很好的技术支持。

2.风力发电机组常见的振动故障和分析方法

2.1常见的振动故障

最常见的是振动故障是叶片的振动发生问题，因为风力发电机组的原理就是运用风能的运动推动电力的产生，很多时候风力的振动都具有不稳定性，这就导致发电机组的叶片发生故障。振动总是会产生一定的振幅，在一定的振幅范围内通常不会对设备产生影响，但是当风力达到一定强度时，就会引起塔台的共振，引起塔台的震动，很多情况下都会影响电力设备的正常供应。而且，对于风力发电机组附近的居民来说，也会带来一定的安全隐患，风力发电机组的现状决定了这些现象都是不可避免的，因此，相关人员一定要加强对振动状态的监测，只有这样，才能及时检测设备运行的状态，在发生一些故障时及时检测出来，只有及时解决了一些小问题，才能避免更大故障的发生。如果等到设备停止运行时才发现，带来的损失是无法估量的。

2.2设备振动的分析方法

振动信号的频谱分析是研究故障信息的最基本的方法，可提取大部分故障特征。风力发电机组在运行的时候会产生一定的波谱，因此通过对这些波的幅度进行研究，可以知道风力发电机组齿轮箱与轴承的运行频谱，进而得出这些设备的振动情况，这就是所谓的波谱分析法[1] 。有时候一些故障没有明确的数据作为基础，有经验的专家就会运用模糊诊断方法，也就是根据其他的一些征兆判断设备振动的状态。例如在一些波谱分析时，不能得出具体的波动频率，但是很多情况下振动失常会带来设备温度的升高，因此需要引入其他征兆进行判别，如温度、电流等参数变化情况及振动信号的各种趋势分析等，尤其是同频故障的诊断更需借助于它与各种相关量的关系才能做出正确诊断。除此之外，有时候不能直接的出数据，需要进行统计分析。需要把这些振动幅度的数据收集起来，然后运用一定的统计方法，如概率分布、离散分布分析方法。将得出来的数据放在一起，就可以横向进行比较，可以看出来各个设备振动幅度之间的明显不同，这样得出来的结论也更加具有针对性，可以同时得出所有设备的运行情况。为了提高统计分析的准确性，可以在条件允许的情况下运用一些科学方法，例如科学计算机等，方便又精确。

3.机械轴承振动状态监测和故障诊断系统

3.1智能在线振动监测保护系统的设计思想

现在智能在线振动检测系统受到了越来越多的人的追捧。原理是利用当代最先进的机械、微电子和自动化技术，巧妙地实现了信号采集、数据存储、状态监测、异常保护和故障诊断功能[2]。这种设备是针对风力发电机组的特殊运行状态提出来的，如果该系统运行正常，可以有效解决风力发电机组地处偏远、监测不便的问题。发电机组在发生故障时停运和在需要停止的时候却继续运行，都会带来一定的经济损失。该设备的目的就是将这些损失降低到最小，在故障发生前及时进行诊断，这样就可以保护周边人们的生活和生产安全，同时符合了社会工业发展的必然趋势，可以最大程度的提高社会效益。

3.2智能在线振动监测保护系统的技术

风力发电机组承受着重要的任务，它需要监测的成分有很多，例如风的方向和风力大小，设备运行的状态，各个机械轴承的振动频率。它包括很多版块，例如数据采集板块、智能报警板块、自动输入板块、横向比较板块。通过计算机的智能分析，就可以把需要的数据直接统计出来，方便相关工作人员进行管理和监测，并针对一些具体情况及时进行调整。

3.3智能在线故障诊断系统的主要功能和特点

故障诊断系统可以进行自动诊断，它可以自动分析一些检测系统得出来的数据，并自动对这些数据进行分析，在无人看守的时候，工作人员只需要对它输入一些相关程序，系统就可以自动解决一些简单的故障问题，这样就可以使诊断更加具有实效性和及时性，避免更大的损失发生。但是该智能系统对技术含量的要求很高，这种诊断系统目前处于试运行阶段，还有很长的路要走，相关研究人员要继续努力，使这项造福于人民的智能系统完善和发展起来。

结束语

通过以上的分析可以看出，风力发电机组的机械轴承振动状态监测具有重要意义，因此国家应该大力鼓励在线监测系统和诊断系统的研究，进一步提高监测系统的完善性和技术性，只有这样，才能维护风力发电的正常运行，才能更好地造福于人类。

参考文献

[1]王瑞闯，林富洪.风力发电机在线监测与诊断系统研究[J].华东电力，2009.

[2]龚敏明，王占国，郭宏榆.风力发电机组振动监控与分析系统的研究[J].生产一线，2009.

作者简介

12.机械振动异常分析与处理方法 篇十二

汽轮机是一种外燃回转式机械, 它可以把蒸汽里的热能转换为机械能, 锅炉的蒸汽进入汽轮机之后, 在内部会经过一系列的喷嘴以及动叶装置, 然后将热能转换为汽轮机的转子旋转时所需的一种机械能。因为机械设备的异常振动会产生很大的危害, 因此, 从事相关工作的工作人员在工作中也不得不实时进行新经验的研究、总结以及技术方面的探讨。

2 机械振动的异常故障原因及处理方法分析

2.1 对汽轮机的水平异常振动的探讨

首先, 分析汽轮机的水平异常振动中的两种故障, 即:转子永久性弯曲、转子临时性弯曲, 这两种故障在表现形式上有着本质的区别。通常情况下, 由于汽轮机本身的构造比较复杂, 因此, 汽轮机在水平方向上出现振动异常的现象的原因也具有复杂性的特点, 且在这其中还受到很多可能性的因素的影响。下面笔者将针对汽轮机的水平异常振动产生的原因从以下两个方面进行分析:

(1) 电气方面的原因分析:转子线圈匝之间的短路发生, 将会使得气隙产生不均匀现象, 从而致使转子线圈发生变形, 进而就会产生位移。想要排除这个故障首先可以对转子线圈的短路问题进行检测排除, 另外还要及时更新转子线圈。

(2) 机械方面的原因分析:由于转子不平衡发生的振动故障。之所以常常会在这个情况下出现转子的变形, 原因在于:机械在带负荷的情况下, 转子本身的温度会快速升高, 这就引起了转子内部的材质的应力的释放出来, 最终的结果就是转子产生变形。转子变形问题的出现所带来的就是对汽轮机机组所有设备的平衡状态造成损坏, 这样一来, 机械设备产生振动异常的现象就不难解释了。

2.2 汽轮机垂直振动于过临界时超标严重 (见图1)

这类振动故障产生的原因在于:汽轮机设备的前轴承位于汽轮机的后轴承箱之上, 当然, 引起汽轮机振动太大的根本原因也不仅仅是这一个, 如果汽轮机在运转的时候振动的现象突然增强, 这时, 相关技术人员首先应该检查设备是否断叶片。在过临界的时候, 由于共振问题产生的缘故, 如果这时候其间隙不合适或者刚度不够, 其振幅就会被放大。

这种振动故障的处理方法:通常情况下, 需要根据实际情况有针对性地对汽轮机进行监测以及对设备进行维修, 如果有必要可以切断叶片, 同时增强设备轴承的刚度, 间隙不合适的部分要及时调整, 若调整不了应将其更换。

2.3 水泵机组振动异常故障的探究

(1) 水泵机组设备在正常运转的时候, 整个机组都要保持平稳状态, 而且设备的响声也应该正常。如果在运行的时候机组出现杂音或者振动异常, 这通常是水泵故障产生的预警, 相关技术人员应迅速关闭设备并对其进行细致检查, 采取有效措施排除隐患。

(2) 机械方面的原因通常有:1) 叶轮不平衡, 应当立即校准;2) 泵轴、电动机轴二者没有保证同心, 应立即进行改正;3) 设备的基础不牢, 可能是臂路支架不坚固或是地脚螺栓不牢;4) 泵以及电机设备的转子转动不平衡等均有可能导致振动故障。

(3) 水力运行方面的原因有:1) 运行过程中吸程太大, 在叶轮的进口出现汽蚀现象:水流经过叶轮的时候在其低压区产生气泡, 当运行到其高压区的时候产生的气泡就会溃灭, 随之而来就会发生撞击从而引起振动异常问题的产生, 这时候应该把泵的安装高度调整到合适的高度;2) 泵在非设计点的运转, 由于流量的不适宜 (太大或者太小) , 这就很容易导致泵的压力产生变化或者压力脉动现象;3) 如果泵吸进了杂物就容易造成堵塞或将叶轮损坏, 这时候应立即关闭机器进行清理;4) 进水池中的形状不够合理、特别是几台水泵同时运行的时候, 如果进水管内的布置不合理就容易引起漩涡而致损坏水泵。

共振现象会引起机械的振动故障, 共振现象主要是由于转子的频率和水泵的运行速度一致的时候发生的, 我们应当根据上述几种故障产生的具体原因, 进行准确分析后采取有效的解决措施。如果机组进水流道的设计不规范、水泵没有完全淹没以及机组的启动和关机顺序不正确等都可能会造成机组进水条件变坏, 进而引起漩涡, 最终引起的就是机组振动故障的产生。

3 结束语

综上所述, 机械振动异常的故障并不是无法避免的, 但是也无法从根本上消除, 对于相关工作人员而言, 应该坚持预防为主的理念做好预防工作, 防患于未然。笔者强调一点, 机械设备以及机组的各个负责人员对汽轮机机组的检修工作尤其重要, 对于检测记录必须完整、妥善保管起来。如果机械设备的故障点的零件刚经过检修或更换, 这需要再次确认故障发生点, 对于机械设备振动异常, 首先应找出故障发生的原因, 然后“对症下药”才是最重要的。

摘要：汽轮机与离心泵发生的异常振动现象, 是整个机械系统中非常常见的一类故障, 同时也是众多机械故障中很难弄清产生原因的故障之一, 汽轮机振动异常的现象预示着机械故障的产生同时也在很大程度上反映出系统运行的时候存在隐患和风险。在下面文中, 笔者将从个人的实践工作经验及其有关的技术知识层面出发, 详细对汽轮机以及离心泵的异常振动问题以及故障判断处理等几个方面进行分析和讨论。

关键词：汽轮机离心泵异常问题,振动故障,判断方法,故障处理

参考文献

[1]虞和济等.振动诊断的工程应用[J].冶金工业出版社, 1992 (06) .