(机械设计与制造》 Apr.2001 Not Machinery Design& Manufanwrc
文幸.号 1001一3997(2001)(2一006，一02
机械振动特性和减振方法的探讨
管荣根 顾 玲 吴筱春
(扬州大学工学院，江苏扬州 225009)
Discussion on vibration charac teristic of machinery and methodes of
reducing vibration
GUAN Rong一gen，GU Ling, WU Xiao一chun
(Dept of Mech Engin Coll, Yangzhou Univ, Yangzhou 225009, china)
[摘要]根据振动理论和规律，对机械系统的振动特性和减振方法作了探讨，并以实例计算加以了
论证。
关健词:机械;振动特性;减振
I Abstract] The paper probes into the vibration characteristics and methodes of reducing vibration ac-
cording to vibration theorg and law, and are expounded and proved勿calculation of exemple.
Key words: Machinery; Vibration characteristic; Reducing vibration
中圈分类号:TB53 文献标识码:A
高速、高效、大功率，必将成为机械设备的发展趋势之一，但
是，伴之而来的有害振动可能更为加剧。这种有害振动，将制约
机械产品的进一步研制和开发，并与迫求宜人性、安全性和舒
适性等产品设计中的人机工程学
要求
对教师党员的评价套管和固井爆破片与爆破装置仓库管理基本要求三甲医院都需要复审吗
相矛循，不利于产品的市
场竞争。因此研究机械的振动特性，探讨各种减振方法这一课
题已显得尤为重要。
1合理选择有关参数，改善设备的动态
特性
我们知道，振幅和频率是反映机械系统振动特性的两个重
要参数。根据振动理论，激振力和位移的传递又都与频率有关，
显然振幅和频率间也存在内在的联系。频率分固有频率。和
激励频率。。激励频率在多数工况下，要么是工作任务要求所
确定的(如在某一确定的转速下工作)，要么是随机的、无法控
制的 (如自行式设备由地面不平度引起的激振)。而固有频率
。，则源自于产品的结构和设计，主耍由质量、质摄分布、质心
位登、刚度，及轴距等多个因素影响和多个因家的交互作用所
确定“，。因为固有频率。二Lk，其值正比于“，反比于。，
且通常悄况下，激励频率高于固有频率。振动规律告诉我们，当
频率比”厅(AM),即进人隔振区，使振动传递系数
表
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、仪器、或驾乘操作者坐椅能设t在“节点”
或其附近。
选择合适的阻尼比f能使系统在振动故大区的幅值，尤其
是共振峰值有明显的衰减作用 (因为当设备须历经启动和制动
过程时，将不可避免地落人振动放大区或共振区)。如取驾乘坐
椅悬架的阻尼比f在。.25-0.50范围内是较为合适的【2]0
振动规律表明，有多种振动，就有多种振型，并且总是以最低
的固有频率所对应的振型为主。在既有竖向线振动又有俯仰角振
动的藕合振型时，为遵免产生剧烈的俯仰振动(因人和设备对俯
仰振动的耐受力更低，破坏性更大)，在滋励频率。、俯仰角振动
固有频串mnl，和竖向线振动固有频率mn2之间，使ar> rtm1>
amt式成立，实践证明，这是有利于系动的动态特性的。
2 弹性支承对称布置，避免A合振动
机械设备的安装，都离不开弹性支承，用以隔离激振的传递
或橄振的响应。但着弹性支承布f不当，划易引起拐合振动。
*来稿日期二2侧阅一的一28
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万方数据
《机械设计与制造》 Apr.2001 Not
[3) [4)如图1(a)所示，当弹性支承对称布置于设备的四个角
上，而当质心处受到竖向干扰力作用时，设备只作沿OX轴方向
上的竖向线振动，并不会引起其他型式的振动。而在图1(b)，虽
然干找力大小、位置不变，而且弹性支承各顶点与质心几乎在
同一平面，但由于四个弹性支承沿纵向布置不对称，这样，在伴
随竖向作上、下振动的同时，设备还作沿质心横轴(z轴)的俯
仰振动。这种多个方向同时发生的振动称为藕合振动。物体在
空间具有六个自由度，即沿三个坐标轴方向的线振动，和绕三
个坐标轴方向的角振动。如果在(b)图上沿横轴(:轴)方向的弹
性支承布置也不对称，那么就会产生更多种振动型式同时出现
的翩合振动。多一种振型，就多一个固有频率，也就多了一次引
起共振的机会。这对设备的正常运转极为不利，也使弹性支承
装凌的设计和使用带来很大的困难。
Machiaecy 0eaiga & Maaufactum
ASin(100a) t。写出各弹性支承上受力如图2所示。
图2激振力作用在 E支承上的系统振动力学模型
由振动理论，并参照图2，可方便地得出该系统的振动徽分
方程为:
mx+4kx一p二0
一A, 0+2k(x一0)x1一2k(x+0) x1一Pxl二0
一I, P+2k(x一0.5,p) x0.5一2k(x+0.5,p) x0.5+px0.5二0
分别将以上三式进行整理，得:
m劣+4kx二
1i,0+4kO二二，
[,,q,+仲 二0.5
显然，其稳态响应解为:
?
?
?????
????
?、??????????
????????????
?
?
??
图1弹性支承不同布呈时的系统振动型式
;〔
p
4k一mr}'二一g x 10-9ASin(100vr)t
3 重视安装、布置中设备与振源作用力
的相互位置
p
吸 一L砂 二5. 9 x 10-"ASin(100,r)t
不论是在有振源扰动的基础上安装、布置设备，还是象自行
式工程机械、作业车辆等这些本身带有振源(如发动机等》的车
身上设置架乘坐椅或电子仪表器具，都力求将振源的激振力响
应，衰减到预定的要求之内。
为避免设备引起藕合振动，除了前述要合理对称布置弹性
支承外，还需要重视安装布置中设备(或车身、坐椅和仪表板盘
等)与振源作用力相互位置。因为这也是消除和弥补结构中薄
弱环节、增强机械结构抗振能力，大幅度减小激振响应的重要
方面。但是实践中对这一点常常不能引起足够的重视，为此，举
一实例，加以计算分析，
说明
关于失联党员情况说明岗位说明总经理岗位说明书会计岗位说明书行政主管岗位说明书
其重要性。
设有一台基本对称、均质，质量m = 1200kg的机器，在其四
个角上，各以一刚度k=7x10'N/. 的弹性支承，隔离来自于地
基的激振力。该激振力是由地基一角的另一设备所产生。为分
析简单计，仅考虑竖向振动。设激振力为频率f=50Hz的竖向
简谐力，即P二ASinmt，且作用力直接通过弹性支承E的轴
线。如机器的质心为坐标原点，绕Y轴(俯仰)的惯性矩为6二
200kg " m',绕:轴(横摆)的惯性矩为12二150kg " rn2,沿竖向的
振动位移量为x。其他有关的几何尺寸见图2所示。求此时弹性
支承E的激振力振幅。
解:已知，“二1200kg, K二7 x 10'N/2n, I,二200kg亩，I2=
150kg " tn2,f=50Hzo设绕r轴、:轴的转角分别为0和9'0因.二
2可=100x,则地墓作用在支承E上的滋振力为P二ASin“二
=一3.5 x 10-'ASin(100a)t
结合图2，十分明显，激振力在E支承点获得最大响应幅值
为:A'=Ik(x一0+0.5,p) I x A二6.04%A
而如果将振源设备移到机器质心处，或傲提力作用在被隔
振机器的质心上，则每个弹性支承处的激振响应，只作竖向线
振动，此时的稳态响应则极为简单，即:
x二一8x10一，ASin(100 a)
每个弹性支承处的激振力相同，均为kx，其幅值为:
A'2 = I标I·A=0.6%A
计算结果表明:
振流的作用力与被隔振、减振机器间的相互位置关系的影
响是显而易见的，激振力作用在质心，比作用在某一弹性支承
处的激振响应，正好相差达10倍。当然这是取两种极端位!情
况下计算所得的结果，但至少说明，产生激振力的外部振抓或
机械振源，应尽量设置于或靠近需要被隔振、减振机器的质心，
这样将有利于系统激振响应的衰减和动态特性的改善，同时也
能提高作业或行驶的平衡性。
参考文献
1管荣根等.轮式自行矿山设备动态参数分析 矿山机械,1996.8.
2周一鸣.拖拉机人机工程学 北京机械工业出版社，1988.
3孙庆鸿等.振动与噪声的阻尼控制.北京 机械工业出版社,1卯3.
4顾玲等.刚度对轮式工程机杖振动系统的影响.机械科学与技术，
1996‘
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万方数据
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