机械振动学

刘娇　郭生华　张菀麟

【摘 要】机械振动在我们的日常生活中扮演着非常重要的角色，它可能对人们的生活带来烦恼，也可能对生活带来方便，只要我们扬长避短，就能很好的利用它。本人就是对机械振动进行一下讲述，简单明了的阐明它的应用以及危害。

【关键词】机械振动；共振；应用；简谐振动；危害

机械振动的定义就是某一个物理量在它的平衡点的附近来回的运动或者就是物体经过它的平衡位置所做的一种往复的运动。也可以说成是物体的一部分或者是全部沿着直线或者是曲线往返的颤动，有一定的规律和周期。有时为了简便，人们也把它简称为振动。振动是一个比较重要的研究课题，早在1956到1957年，荷兰的惠更斯研究成功的单摆机械钟就是振动的应用。一直到了20世纪初期，人们的研究目标就是集中在了避免共振的问题上。共振一直是一个比较大的问题。

在我们的生活以及生产中都会接触到一系列的振动源，例如风动工具，内燃机车，拖拉机，船舶和摩托车等。振动量就是用来衡量振动的强弱的一种量，物体的位移，速度以及加速度都是一些振动量，其中一些零件的寿命的降低就和振动有许多的关系，一旦振动的程度加大，也许就会对机器的某些零件产生一些损坏，导致它的功能失效，可能就是由于某个零件的失效，导致及其发生事故都是可能的。例如，透平叶片由于振动而引起的失效就会引起严重的事故。

振动可以分为许多种类，按照产生的原因分类，可以分为自激振动，受迫振动和自由振动。如果按照振动的规律分，可以分为简谐振动，随机振动等等。也可以根据其他的一些标准将振动进行划分。其中简谐振动是我们最常见的振动。

1.简谐振动

简谐振动是振动的一种形式。自变量为时间的正弦函数或者是余弦函数的一种振动，在我们的生活中是比较常见的。也是一种最简单的振动。简谐振动的特点主要有往复性，周期性，对称性。弹簧拉一个小球左右或者是上下的摆动就是简谐振动，还有单摆的运动也是简谐振动的例子。

2.共振

振动频率，加速度和振幅可以是影响振动的主要因素。古希腊的阿基米德曾经说过：“给我一个支点，我会撬起整个地球”。而现代的美国的发明家特土拉也说过，只要是给他一个共振器，他就能把地球一分为二。他曾经做过一个实验，就是在未竣工的钢结构架的楼房上面，把一个共振器的小物体放在其中一个钢梁上，然后就是按动了按钮，结果钢梁就开始振动，慢慢的，延伸至整个大楼。这个事例足以说明共振的危害。还有发货的军队过桥，脚步声和桥的固有频率一致，使桥的振动加强，当压力达到一定的程度，就发生了共振，以至于桥崩塌了，共振有时候也在威胁着人类的生活。第一个例子共振器的威力就是因为它本身就能够发出各种各样频率的波，而物体接受了这些频率的波，随之就能够产生出一种共振的波，当共振的波达到一定的强度时，就会产生我们所不想看到的危害。

振动也会对人的身体造成危害。振动的频率在人的发病过程中有重要的作用。人们对振动的接触的时间越长，就会越容易因为振动发病。而且长期与振动工具接触，很有可能产生振动病。

3.振动危害的控制

其实振动的危害可以通过我们的努力使之减少的。重要的是我们必须从根本上消除振动。我们可以通过改变物体的固有频率，让它与外来的物体的作用力的频率相差的越大越好。比如长时间接触振动工具的工人，可以通过带衬垫泡沫无指手套减轻振动的危害，并且也应该定期的做一下身体的检查。今天我们的电影院，大礼堂，演播室的墙面上都会加一些窗帘或者是泡沫之类的东西，让它们吸收声音的频率，因此不容易发生共振。我们现在的生活中还有一种东西叫做消声器。由于现在生活节奏的加快，街上的喧闹声，鸣笛声等等影响着人们的生活，听力，休息，消声器就是这么发展来的。它就是使从枪口喷射出的高压气体经过若干的气室来吸收气体的冲击波，从而降低了枪口的噪声。随着科技的发展，会有更多的方法来控制振动的危害的。

4.振动的应用

振动的技术是属于一项比较交叉的学科。因此应用也就是比较广泛的。它在土木工程中以及铸造生产中都有应用。在建设楼房的时候我们都需要下地基，但是下地基打桩用传统的锤子有些吃力。现在我们可以采用振动打桩技术，通过桩体产生的振源传递给土地，致使土地产生振动，然后土粒在振动下摩擦力减少，这样桩就很容易的打进土里面了。冷却以及烘干的振动机就是利用振动的例子。振动可以促使物料处于运动的状态，利于气流的通过，为热交换创造了必要的条件。分选及混合的振动机也是类似的原理，还有许多利用振动的例子。医学上也有好多利用振动的例子。比如现在有一款化妆品叫做美伊美，深受广大的妇女的喜爱。它的按摩机就是通过振动的原理工作的，这种机器有两种工作频率，一种是柔波的速度，另一种是快速柔波的速度。它就是通过快速微震表面达到深层洁面的作用。同时也可以按摩脸部，抚平皱纹。

机械振动在工程技术，医学上等等都起到了非常重要的作用。我们国家的振动应用的技术还不是特别的发达，随着科技日新月异的发展，振动也会同其他的许多技术一样，起到不可或缺的作用，在生产中的地位也会越来越高。震动学肯定会为我们的生活带来更多的方便的。

【参考文献】

[1]郑安杰.机械振动的各种应用，06机制.

[2]张东晨.矿物加工机械振动学.安徽理工大学.

[3]刘习军，贾启芬.工程振动理论与测试技术.高等教育出版社，2006.5.