機械振動學

劉嬌　郭生華　張菀麟

【摘 要】機械振動在我們的日常生活中扮演著非常重要的角色，它可能對人們的生活帶來煩惱，也可能對生活帶來方便，只要我們揚長避短，就能很好的利用它。本人就是對機械振動進行一下講述，簡單明了的闡明它的應用以及危害。

【關鍵詞】機械振動；共振；應用；簡諧振動；危害

機械振動的定義就是某一個物理量在它的平衡點的附近來回的運動或者就是物體經(jīng)過它的平衡位置所做的一種往復的運動。也可以說成是物體的一部分或者是全部沿著直線或者是曲線往返的顫動，有一定的規(guī)律和周期。有時為了簡便，人們也把它簡稱為振動。振動是一個比較重要的研究課題，早在1956到1957年，荷蘭的惠更斯研究成功的單擺機械鐘就是振動的應用。一直到了20世紀初期，人們的研究目標就是集中在了避免共振的問題上。共振一直是一個比較大的問題。

在我們的生活以及生產(chǎn)中都會接觸到一系列的振動源，例如風動工具，內(nèi)燃機車，拖拉機，船舶和摩托車等。振動量就是用來衡量振動的強弱的一種量，物體的位移，速度以及加速度都是一些振動量，其中一些零件的壽命的降低就和振動有許多的關系，一旦振動的程度加大，也許就會對機器的某些零件產(chǎn)生一些損壞，導致它的功能失效，可能就是由于某個零件的失效，導致及其發(fā)生事故都是可能的。例如，透平葉片由于振動而引起的失效就會引起嚴重的事故。

振動可以分為許多種類，按照產(chǎn)生的原因分類，可以分為自激振動，受迫振動和自由振動。如果按照振動的規(guī)律分，可以分為簡諧振動，隨機振動等等。也可以根據(jù)其他的一些標準將振動進行劃分。其中簡諧振動是我們最常見的振動。

1.簡諧振動

簡諧振動是振動的一種形式。自變量為時間的正弦函數(shù)或者是余弦函數(shù)的一種振動，在我們的生活中是比較常見的。也是一種最簡單的振動。簡諧振動的特點主要有往復性，周期性，對稱性。彈簧拉一個小球左右或者是上下的擺動就是簡諧振動，還有單擺的運動也是簡諧振動的例子。

2.共振

振動頻率，加速度和振幅可以是影響振動的主要因素。古希臘的阿基米德曾經(jīng)說過：“給我一個支點，我會撬起整個地球”。而現(xiàn)代的美國的發(fā)明家特土拉也說過，只要是給他一個共振器，他就能把地球一分為二。他曾經(jīng)做過一個實驗，就是在未竣工的鋼結構架的樓房上面，把一個共振器的小物體放在其中一個鋼梁上，然后就是按動了按鈕，結果鋼梁就開始振動，慢慢的，延伸至整個大樓。這個事例足以說明共振的危害。還有發(fā)貨的軍隊過橋，腳步聲和橋的固有頻率一致，使橋的振動加強，當壓力達到一定的程度，就發(fā)生了共振，以至于橋崩塌了，共振有時候也在威脅著人類的生活。第一個例子共振器的威力就是因為它本身就能夠發(fā)出各種各樣頻率的波，而物體接受了這些頻率的波，隨之就能夠產(chǎn)生出一種共振的波，當共振的波達到一定的強度時，就會產(chǎn)生我們所不想看到的危害。

振動也會對人的身體造成危害。振動的頻率在人的發(fā)病過程中有重要的作用。人們對振動的接觸的時間越長，就會越容易因為振動發(fā)病。而且長期與振動工具接觸，很有可能產(chǎn)生振動病。

3.振動危害的控制

其實振動的危害可以通過我們的努力使之減少的。重要的是我們必須從根本上消除振動。我們可以通過改變物體的固有頻率，讓它與外來的物體的作用力的頻率相差的越大越好。比如長時間接觸振動工具的工人，可以通過帶襯墊泡沫無指手套減輕振動的危害，并且也應該定期的做一下身體的檢查。今天我們的電影院，大禮堂，演播室的墻面上都會加一些窗簾或者是泡沫之類的東西，讓它們吸收聲音的頻率，因此不容易發(fā)生共振。我們現(xiàn)在的生活中還有一種東西叫做消聲器。由于現(xiàn)在生活節(jié)奏的加快，街上的喧鬧聲，鳴笛聲等等影響著人們的生活，聽力，休息，消聲器就是這么發(fā)展來的。它就是使從槍口噴射出的高壓氣體經(jīng)過若干的氣室來吸收氣體的沖擊波，從而降低了槍口的噪聲。隨著科技的發(fā)展，會有更多的方法來控制振動的危害的。

4.振動的應用

振動的技術是屬于一項比較交叉的學科。因此應用也就是比較廣泛的。它在土木工程中以及鑄造生產(chǎn)中都有應用。在建設樓房的時候我們都需要下地基，但是下地基打樁用傳統(tǒng)的錘子有些吃力?，F(xiàn)在我們可以采用振動打樁技術，通過樁體產(chǎn)生的振源傳遞給土地，致使土地產(chǎn)生振動，然后土粒在振動下摩擦力減少，這樣樁就很容易的打進土里面了。冷卻以及烘干的振動機就是利用振動的例子。振動可以促使物料處于運動的狀態(tài)，利于氣流的通過，為熱交換創(chuàng)造了必要的條件。分選及混合的振動機也是類似的原理，還有許多利用振動的例子。醫(yī)學上也有好多利用振動的例子。比如現(xiàn)在有一款化妝品叫做美伊美，深受廣大的婦女的喜愛。它的按摩機就是通過振動的原理工作的，這種機器有兩種工作頻率，一種是柔波的速度，另一種是快速柔波的速度。它就是通過快速微震表面達到深層潔面的作用。同時也可以按摩臉部，撫平皺紋。

機械振動在工程技術，醫(yī)學上等等都起到了非常重要的作用。我們國家的振動應用的技術還不是特別的發(fā)達，隨著科技日新月異的發(fā)展，振動也會同其他的許多技術一樣，起到不可或缺的作用，在生產(chǎn)中的地位也會越來越高。震動學肯定會為我們的生活帶來更多的方便的。

【參考文獻】

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