机械振动案例分析.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,机械振动案例分析,组员：,机械振动的发展历史,振动带来的危害及其控制,振动的利用,振动是在日常生活和工程实际中普遍存在的一种现象，也是整个力学中最重要的研究领域之一。,人类对振动现象的认识有悠久的历史，早在公元前,6,世纪,Pythagoras,发现了较短的弦发出较高的音,将弦长缩短一,半可发出高一音阶的音符，,战国时期的古人,已定量地总结出弦线发音与长度的关系,将基音弦长分为三等份,减去或增加一份可确定相隔五度音程的各个音，,公元前,6,世纪成书的,旧约约书亚记,记载共振现象,城墙在齐声呐喊中塌陷,;,成书于战国时期的,庄子徐无鬼,更明确记载了共振现象“鼓宫宫动,鼓角角动,音律同矣”,;,成书于公元,2,5,世纪的,犹太法典,第二章也描述一种共振象,“,公鸡把头伸进空的玻璃容器内啼鸣致使容器破碎”。,机械振动的发展历史概述,战国,初期为了防御敌国的地道战术在,墨子备学篇,记载了一种防御方式,，,守军在城内沿城墙根约每隔,6,米挖一口井。深约,3,米左右。让陶工烧制坛子，有耳朵灵敏的人日夜值班，并将耳朵贴在坛口侦听。如果敌人正在挖地道，通过坛中的声音就能觉察。这种方法不仅能判断敌人否在挖洞，还能从不同的坛口的声音确定声源方向。即地道的大致方位。这个方法很,有振动学,理论根据。因为敌人挖地道的声波经同地下传到坛子，坛子内空气柱发生共鸣，再引起坛口蒙皮的振动，因此声音就大了,在振动力学研究兴起之前,有两个典型的振动问题引起注意,即,弦线振动,和,单摆摆动,。弦线振动是无穷多自由度连续系统的振动,单摆摆动是单自由度离散系统的振动,振幅不大时都可认为是线性的,.,单摆振动比较简单,对后来线性振动的发展影响不大。,1678,年,Hooke,提出弹性定律,建立了弹性体变形与恢复力间的线性关系,引入了振动系统的基本组成部分,弹簧,，,1678,年，,Newton,在其划时代的,自然哲学之数学原理,中建立了运动变化与受力间的关系,使振动问题的动力学研究成为可能,他也定义了,振动系统的另一基本组成部分,质量,假设了介质阻力与速度及速度平方成正比,形成阻尼概念的雏形。,机械振动，是指物体,(,系,),在平衡位置,(,或平均位置,),附近来回往复的运动。,兴利除弊,使结构系统发生大变形而破坏，甚至造成灾难性的事故，有些桥梁等建筑物就是由于振动而塌毁；,引起,噪声污染；,影响精密仪器设备的功能，降低机械加工的精度和光洁度；,消耗机械系统的能量，降低机器效率；,机翼的颤振、机轮的摆振和航空发动机的异常振动，曾多次造成飞行事故；,恶化飞机和车船的乘载条件，等等。,地震，群灾之首。强烈的破坏性地震瞬间将房屋、桥梁、水坝等建筑物摧毁，直接给人类造成巨大的灾难，还会诱发水灾、火灾、海啸、有毒物质及放射性物质泄漏等次生灾害。,印度洋强震引发海啸席卷南亚东南亚,建造,结构振动台模型试验,一种吸声型的声屏障结构,利用声屏障将声源,和保护目标隔开,高架桥上的吸声屏障,高架桥上的吸声,与隔振组合屏障,车载火炮稳定系统,在坦克炮塔内，陀螺仪、加速度计及角度传感器不断地测定各种运动载荷，车载计算机根据这些信息计算并发出抵消这些运动的控制指令，通过伺服系统使炮塔相对于底盘水平转动、火炮相对于炮塔高低俯仰，从而使坦克即使在不断颠簸的运动中也能将火炮准确地对准目标。,振动引起的转子系统破坏,如果,在加工时,有,强迫振动，又,称为激励振动，,它是,由周期,变化的激振力所引起的，例如主轴回转,不平衡、电机振动、传动,部件有缺陷，以及周围有振动源,通过地基,传,给加工设备的,振动等，,都会产生振纹。电机,是主要动力,源，也,是振动源,，电机,的,振动对加工的影响很大。,汽车发动机的曲轴在工作时会发生,扭振现象，其内因是曲轴不仅自身,具有惯性，而且还有弹性，由此确,定了曲轴本身固有的自由扭转特性，,而其外因则是作用在曲轴上周期性,变化时的激振力矩，例如：大爆发,的活塞惯性力、曲柄连杆机构的惯,性力和重力、附件的不规则阻力矩,和外界作用力，这些力矩是曲轴产生扭振的能量来源，只要机器运行，这些激振力矩就存在强迫扭振就持续发生，使得轴在运转时产生剧烈振动。,曲轴的破坏,曲轴按照激振的频率进行强制振动，当激振频率与曲轴本身的固有频率相同时，就会产生共振。当扭振应力超过轴系所能承受的应力时，曲轴将产生断裂。,防止曲轴破坏的解决办法,在,设计新型的内燃机过程中,就应注意,设计方案,和设计参数的选择,不要使所设计的,内燃机工作,在,临界转速,内,必要时可以通过改变曲轴,的刚度,、各个转动系统的转动惯量等,设计参数,以及,采用,内磨擦较大的材料,(,如球墨铸铁,),来制做,曲轴,从而改变整个轴系的自振频率,避免内燃机,在工作,转速范围内产生共振,。当,采取一定的,措施,后还不能解决问题,最常用的办法就是在,曲轴自由,端,安装减振器,。,“,振动利用工程学”是,20,世纪后半期逐渐形成和发展起来的一门新学科，振动利用工程的发展使世人瞩目。就振动机械来说，目前已成功应用于工矿企业中的振动机器已发展到数百种之多，在许多部门，如采矿、冶金、煤炭、石油化工、机械、电力、水利、土木、建筑、建材、铁路、公路交通、轻工、食品和谷物加工、农田耕作以及在人类日常生活过程中。,振动的利用,振动切削,振动切削加工是在刀具或工件上附加一定可控的振动，使加工过程变为间断、瞬间、往复的微观断续切削过程。振动切削方法首先由日本宇都宫大学的隈部淳一郎教授于,60,年代提出的。目前，在日本、中国、俄罗斯、德国、韩国、印度、美国、奥地利、英国等开展了广泛的研究与生产应用。,振动切削原理,振动切削理论是在切削过程中加入了超声振动。由工业金刚石颗粒制成的铣刀、钻头或砂轮，在加工过程中对零件表面进行,20000,次,/,秒的连续敲击,，即使是高硬材料，在如此高频的振动敲击下，一个很小的切削力也可将其,瓦解。振动,切削,机床的,进给力还是很大的，,因此,在振幅的最高点，附,在刀具,上的金刚石颗粒以,撞击,方式将零件表面材料,以微小,颗粒形式分离出来。,因振动切削机理与普通切削不同，使其具有如下现象及效果。,1,）切削抗力显著降低。,2,）加工精度明显提高。,3,）切削温度显著降低。,4,）切削过程比较顺利。,5,）加工表面质量可以得到改,善,采用刀具振动,孔加工,超声,纵振孔加工又可分为刀具振动和工件振动两类。虽然振动体不同，但它们刀具与工件的相对振动都是轴向的，因此加工效果基本一致。超声纵振孔加工的主要特点有：,生产率高，特别对于难加工材料，,生产率比普通钻削高,2,3,倍；,不需退刀排屑，易实现机械化；,加工精度和表面质量的很大提高，,表面粗糙度值可达,Ra0.8m,，而且不,出现毛刺；,可降低切削温度。,超声诊断仪产生超声，并发射到人体内，在组织中传播，遇到正常与有疾病的组织时，便会产生反射与散射，仪器接到这种信号后，加以处理，显示为波形、曲线或图像等，就可以供医生做判断组织或器官健康与否的依据。,限制有害的,振动，利用,有益的振动,谢谢观看,