淺談機械振動在機械工業中的危害與應用

摘要：本文對機械振動的含義、類型、組成要素、研究內容及其危害與應用進行了闡述。機械振動廣泛存在于機械運動中，它對于我們既有有利的一面，同時，也有著有害的一面。對于有利部分我們要加以利用，對于有害部分我們要加以避免。

關鍵詞：機械振動 機械工業 危害 應用

1 機械振動

機械振動是一種特殊形式的運動，在這種運動過程中，機械系統將圍繞平衡位置作往復運動。

從運動學觀點看，機械振動就是機械系統的位移、速度與加速度在某一數值附近隨時間 的變化關系。如果這種關系是確定的，那么我們可以用函數關系表示為

機械振動學是在力學模型的基礎上，應用數學分析、實驗測量和數值計算等方法研究結構振動的一般規律，解決實踐中的振動問題，它是材料力學在動力學方面的擴展。

2 機械振動的類型

根據研究側重點的不同，可以從不同角度對振動現象進行分類。

按系統的輸入（激勵）類型分為三種：自由振動、強迫振動、自激振動。按系統的輸出（響應）或者振動規律分為四種：簡諧振動、周期性振動、瞬態振動、隨機振動。按系統的自由度分為三種：單自由度系統的振動、多自由度系統的振動。按描述系統的微分方程可分為二種：線性振動、非線性振動。

3振動系統的組成要素

3.1 質量

在力學模型中，質量被抽象為不變形的剛體。根據牛頓第二運動定律，若對質量作用一力 ，則此力與質量在與 相同方向獲得的加速度 成正比。表示為

3.2 彈性

在力學模型中，彈簧被抽象為無質量而具有線性彈性的元件。彈性元件在振動系統中提供使系統恢復到平衡位置的彈性力，又稱恢復力。恢復力與彈性元件兩端的相對位移的大小成正比。

3.3 阻尼

在力學模型中，阻尼器被抽象為無質量而具有線性阻尼系數的元件。在振動系統中，阻尼元件提供系統運動的阻尼力，其大小與阻尼器兩端相對速度成正比

4 機械振動的研究內容

隨著機械工業和科學技術的發展，產品愈加復雜化，精度要求更高，性能要求更加穩定與高效，因此，振動問題已經成為必須解決的重要課題。

機械振動常見的主要內容是：提高機械系統的抗振能力，防止系統發生共振的方法，避免系統發生自振，減振與隔振，噪聲控制等等。

5 機械振動的危害與應用

機械振動在機械行業既有有利的一面，同時，也有著有害的一面。對于有利的一面，我們要予以利用；對于對人類有害的部分，我們要盡量減小，甚至避免。

在機械工業和其它工業部門存在著難以計數的有害振動問題，這些問題常會引起巨大的損失，給人類的生產、生活帶來難以想象的問題。以振動工程的理論、技術和方法來研究與解決這些問題，是當務之急。

當振動量超過允許的范圍，振動會加劇，影響機器零件的工作性能，使機器的零部件產生附加動載荷，減小零件的壽命。

對于大型、高速回轉的機械，因動態失穩而造成的重大惡性事故，已經發生數次。大型發電機機組由于急劇上升的振動可在幾十秒鐘之造成徹底解體，造成大量損失。甚至國外某些核電站發生事故就是由于這種原因造成的。

在生產制造過程中，由于機械振動現象的存在，使生產出來的產品無法達到所要求的精度，造成大量的經濟損失。

大型工程結構因振動而引起的事故也時有發生。歷史上發生過由于正步行進造成共振現象使橋發生坍塌現象。近代還發生過大型橋梁或冷卻塔因“風激振動”而斷裂、倒塌的事故。油輪由于在海上發生振動造成船體斷裂，究其原因，也是機械振動問題所致。

此外，由于機械振動所產生的噪音也會對人的身心健康造成極大的影響。事實上，可以說振動問題普遍地存在于工業生產和工程的各個領域。科學技術發展到今天，對許多工程項目來說，振動分析與控制，已經是一個項目成功與否的重要因素。

同時，機械振動又有著有利的一面，大家日常聽到的音樂就是各種樂器振動所產生的。工程中利用振動原理設計出了許多振動機械，例如振動輸送機、振動打樁機、振動篩分機、振動機床、振動造型機等等。

5 結語

機械振動問題廣泛存在于機械工業領域。它所造成的危害是我們必須解決的問題，因此，機械振動的控制與研究已經成為整個行業必須重視的問題。與此同時，機械振動也有著對人類有用的一面，人類利用機械振動可以完成不同的工藝過程。因此，機械振動是一把雙刃劍，對于有益的方面，我們加以利用，而對于危害我們日常生活的方面，我們要盡量加以避免。

參考文獻

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