振動(dòng)的原理及應(yīng)用到機(jī)械中

            振動(dòng)盤(pán)簡(jiǎn)諧振動(dòng)可以看作勻速圓周運(yùn)動(dòng)沿正交（就是互相垂直）的兩個(gè)方向進(jìn)行分解（就是投影），振動(dòng)盤(pán)其中任意一個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)，都是簡(jiǎn)諧振動(dòng)。由此可知，簡(jiǎn)諧振動(dòng)比勻速圓周運(yùn)動(dòng)復(fù)雜得多。 　　拋體運(yùn)動(dòng)則可以分解為：正交的一個(gè)勻速直線運(yùn)動(dòng)和另一個(gè)勻變速直線運(yùn)動(dòng)，所以，拋體運(yùn)動(dòng)比勻變速直線運(yùn)動(dòng)復(fù)雜得多。 　　
            振動(dòng)盤(pán)在勻速圓周運(yùn)動(dòng)作正交分解[1]的過(guò)程中，原來(lái)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(fù)力。簡(jiǎn)諧振動(dòng)已經(jīng)夠復(fù)雜了。所以，振動(dòng)就定量研究到簡(jiǎn)諧振動(dòng)為止。 　　然而，通常我們遇到的振動(dòng)的微觀情況，都要比簡(jiǎn)諧振動(dòng)復(fù)雜得多。所以，研究簡(jiǎn)諧振動(dòng)過(guò)渡到研究振動(dòng)、熱振動(dòng)等，需要洞察力、想象力和抽象思維、邏輯推理等能力。特點(diǎn)　　簡(jiǎn)諧振動(dòng)的特點(diǎn)是：      1，有一個(gè)平衡位置（機(jī)械能耗盡之后，振子應(yīng)該靜止的其中位置）。2，有一個(gè)大小和方向都作周期性變化的回復(fù)力的作用。3，頻率單一、振幅不變。 　　振子就是對(duì)振動(dòng)物體的抽象：忽略物體的形狀和大小，用質(zhì)點(diǎn)代替物體進(jìn)行研究。這個(gè)代替振動(dòng)物體的質(zhì)點(diǎn)，就叫做振子。 　　振子在某一時(shí)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(diǎn)――基準(zhǔn)點(diǎn)），得到的"振子在某一時(shí)刻所處的位置"的距離和方向。 　　我們對(duì)勻變速直線運(yùn)動(dòng)和拋體運(yùn)動(dòng)進(jìn)行研究時(shí)，基準(zhǔn)點(diǎn)選擇在運(yùn)動(dòng)的始點(diǎn)。振動(dòng)盤(pán)我們對(duì)勻速圓周運(yùn)動(dòng)和簡(jiǎn)諧振動(dòng)研究時(shí)，基準(zhǔn)點(diǎn)選擇在圓心或平衡位置（不動(dòng)的點(diǎn)）。 　　
      參照物本來(lái)就應(yīng)該是在研究過(guò)程中保持靜止（或假定為靜止）的點(diǎn)，我們的物理思路，就是"從確定的量、不變的量出發(fā)進(jìn)行研究"。 　　確定的量和不變的量有本質(zhì)的區(qū)別，在對(duì)勻變速直線運(yùn)動(dòng)和拋體運(yùn)動(dòng)進(jìn)行研究時(shí)，基準(zhǔn)點(diǎn)選擇在運(yùn)動(dòng)的始點(diǎn)。這是確定的量，卻不一定是不變的量。特別在我們進(jìn)行分段研究時(shí)，每一階段的終點(diǎn)，就是下一階段的始點(diǎn)。我們選擇運(yùn)動(dòng)的始點(diǎn)為基準(zhǔn)點(diǎn)，可以簡(jiǎn)化研究過(guò)程，這是服從于物理研究的"化繁為簡(jiǎn)"的原則，因此，不惜在不同的研究階段，選擇不同的基準(zhǔn)點(diǎn)。 　　
      在研究勻速圓周運(yùn)動(dòng)和簡(jiǎn)諧振動(dòng)時(shí)，由于宏觀上的周期性和微觀上的拓樸性，振動(dòng)盤(pán)問(wèn)題很復(fù)雜，所以不能選運(yùn)動(dòng)的始點(diǎn)，作基準(zhǔn)點(diǎn)進(jìn)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(zhǔn)點(diǎn)進(jìn)行研究，也是服從于物理研究的"化繁為簡(jiǎn)"的原則。 　　在簡(jiǎn)諧振動(dòng)中，振幅A就是位移x的較大值，這是一個(gè)不變的量。 　　
      振子從某一狀態(tài)（位置和速度）回到該狀態(tài)所需要的較短時(shí)間，叫做一個(gè)周期T。振子在一個(gè)周期中的振動(dòng)，叫做一個(gè)全振動(dòng)。振子在一秒鐘內(nèi)的全振動(dòng)的"次數(shù)"，叫做頻率f。 　　周期T就是一次全振動(dòng)的時(shí)間，頻率f是一秒鐘內(nèi)全振動(dòng)的次數(shù)，所以，Tf＝1（四式等價(jià)的公式1） 　　圓頻率ω（讀作[oumiga]）是一秒鐘對(duì)應(yīng)的圓心角。一次全振動(dòng)對(duì)應(yīng)的圓心角就是2π（即360度）。這是借用了勻速圓周運(yùn)動(dòng)的概念。振動(dòng)盤(pán)在勻速圓周運(yùn)動(dòng)中，ω叫做角速度。當(dāng)勻速圓周運(yùn)動(dòng)正交分解為簡(jiǎn)諧振動(dòng)時(shí)，角速度就轉(zhuǎn)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(jià)的公式3），（每秒全振動(dòng)次數(shù)對(duì)應(yīng)的角度） 　　ωT＝2π（四式等價(jià)的公式2）（每個(gè)全振動(dòng)對(duì)應(yīng)的角度） 　　較后，定義每分鐘全振動(dòng)的次數(shù)為"轉(zhuǎn)速n"，顯然，n＝60f（四式等價(jià)的公式4） 　　T、f、ω、n這四個(gè)量中，知道一個(gè)，其它三個(gè)就是已知的，所以這四個(gè)互相轉(zhuǎn)化的公式，叫做"四式等價(jià)"。 　　
          只要物體作周期性的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，就是振動(dòng)。比如拍皮球，其v－t圖對(duì)應(yīng)于電工學(xué)中的鋸齒波，所以也是振動(dòng)。有人說(shuō)："拍皮球沒(méi)有平衡位置，或者平衡位置不在運(yùn)動(dòng)的對(duì)稱中心，所以不能算振動(dòng)"。這樣說(shuō)的人，電工學(xué)肯定沒(méi)有學(xué)好。 　　有一個(gè)數(shù)學(xué)分枝，叫做富立葉積分，它可以把任何振動(dòng)，分解為若干個(gè)簡(jiǎn)諧振動(dòng)。這些簡(jiǎn)諧振動(dòng)的頻率，就是原始振動(dòng)的整數(shù)倍，原始振動(dòng)的主頻率（基音），振動(dòng)盤(pán)就是這些簡(jiǎn)諧振動(dòng)的較小頻率。 　　其它倍頻（泛音），振幅都比基音小得多。所以，這就構(gòu)成非簡(jiǎn)諧振動(dòng)的"音品"的概念。 　　
          人耳分辨發(fā)聲體的過(guò)程，就是自發(fā)地、自動(dòng)化地、本能地使用富立葉積分的過(guò)程，非常巧妙。 　由于聲音的頻率由聲源決定，所以，無(wú)論聲波如何傳播到我們的耳朵，我們照樣準(zhǔn)確地辯認(rèn)出發(fā)聲體的特色。
           廣義上的振動(dòng)　　從廣義上說(shuō)振動(dòng)是指描述系統(tǒng)狀態(tài)的參量（如位移、電壓）在其基準(zhǔn)值上下交替變化的過(guò)程。振動(dòng)盤(pán)狹義的指機(jī)械振動(dòng)，即力學(xué)系統(tǒng)中的振動(dòng)。電磁振動(dòng)習(xí)慣上稱為振蕩。力學(xué)系統(tǒng)能維持振動(dòng)，必須具有彈性和慣性。由于彈性，系統(tǒng)偏離其平衡位置時(shí)，會(huì)產(chǎn)生回復(fù)力，促使系統(tǒng)返回原來(lái)位置；由于慣性，系統(tǒng)在返回平衡位置的過(guò)程中積累了動(dòng)能，從而使系統(tǒng)越過(guò)平衡位置向另一側(cè)運(yùn)動(dòng)。正是由于彈性和慣性的相互影響，才振動(dòng)盤(pán)造成系統(tǒng)的振動(dòng)。按系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)自由度分，有單自由度系統(tǒng)振動(dòng)（如鐘擺的振動(dòng)）和多自由度系統(tǒng)振動(dòng)。振動(dòng)盤(pán)有限多自由度系統(tǒng)與離散系統(tǒng)相對(duì)應(yīng)，其振動(dòng)由常微分方程描述；無(wú)限多自由度系統(tǒng)與連續(xù)系統(tǒng)（如桿、梁、板、殼等）相對(duì)應(yīng)，其振動(dòng)由偏微分方程描述。方程中不顯含時(shí)間的系統(tǒng)稱自治系統(tǒng)；顯含時(shí)間的稱非自治系統(tǒng)。按系統(tǒng)受力情況分，有自由振動(dòng)、衰減振動(dòng)和受迫振動(dòng)。按彈性力和阻尼力性質(zhì)分，有線性振動(dòng)和非線性振動(dòng)。振動(dòng)又可分為確定性振動(dòng)和隨機(jī)振動(dòng)，后者無(wú)確定性規(guī)律，如車輛行進(jìn)中的顛簸。振動(dòng)是自然界和工程界常見(jiàn)的現(xiàn)象。振動(dòng)的消極方面是：影響儀器設(shè)備功能，降低機(jī)械設(shè)備的工作精度，加劇構(gòu)件磨損，甚至引起結(jié)構(gòu)疲勞破壞；振動(dòng)的積極方面是：有許多需利用振動(dòng)的設(shè)備和工藝（如振動(dòng)傳輸、振動(dòng)研磨、振動(dòng)沉樁等）。振動(dòng)分析的基本任務(wù)是討論系統(tǒng)的激勵(lì)（即輸入，指系統(tǒng)的外來(lái)擾動(dòng)，又稱干擾）、響應(yīng)（即輸出，指系統(tǒng)受激勵(lì)后的反應(yīng)）和系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性（或物理參數(shù)）三者之間的關(guān)系。20世紀(jì)60年代以后，計(jì)算機(jī)和振動(dòng)測(cè)試技術(shù)的重大進(jìn)展，為綜合利用分析、實(shí)驗(yàn)和計(jì)算方法解決振動(dòng)問(wèn)題開(kāi)拓了廣闊的前景。
           [編輯本段]機(jī)械振動(dòng)定義　　機(jī)械振動(dòng)是物體(或物體的一部分)在平衡位置（物體靜止時(shí)的位置）振動(dòng)盤(pán)附近作的往復(fù)運(yùn)動(dòng)?？煞譃?自由振動(dòng)、 受迫振動(dòng)。又可分為 無(wú)阻尼振動(dòng)與 阻尼振動(dòng)。 　　   常見(jiàn)的簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)有彈簧振子模型、單擺模型等。振動(dòng)在機(jī)械行業(yè)中的應(yīng)用　　振動(dòng)盤(pán)振動(dòng)在機(jī)械中的應(yīng)用非常普遍,例如在振動(dòng)篩分行業(yè)中基本原理系借電機(jī)軸上下端所安裝的重錘（不平蘅重錘），將電機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)樗?、垂直、傾斜的三次元運(yùn)動(dòng)，再把這個(gè)運(yùn)動(dòng)傳達(dá)給篩面。若改變上下部的重錘的相位角可改變?cè)系男羞M(jìn)方向。