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1、第三章第三章振动污染及其控制振动污染及其控制第一节第一节概述概述一、振动与振动污染一、振动与振动污染二、振动污染源二、振动污染源三、振动的影响三、振动的影响一、振动与振动污染一、振动与振动污染 1 1 1 1、振动：、振动：、振动：、振动：广义地讲，任一个物理量在某一定值附近作周期广义地讲，任一个物理量在某一定值附近作周期广义地讲，任一个物理量在某一定值附近作周期广义地讲，任一个物理量在某一定值附近作周期性的变化均称为性的变化均称为性的变化均称为性的变化均称为振动振动振动振动。 如：地震如：地震如：地震如：地震 声的产生、传播和接收声的产生、传播和接收声的产生、传播和接收声的产生、传播和接收(
2、 ( ( (声带、耳膜声带、耳膜声带、耳膜声带、耳膜) ) ) ) 电磁振动电磁振动电磁振动电磁振动 光的波动光的波动光的波动光的波动 晶体中原子的振动晶体中原子的振动晶体中原子的振动晶体中原子的振动 心脏的搏动心脏的搏动心脏的搏动心脏的搏动 海浪起伏海浪起伏海浪起伏海浪起伏机械振动：机械振动：机械振动：机械振动：指物体在平衡位置附近作指物体在平衡位置附近作指物体在平衡位置附近作指物体在平衡位置附近作往复运动往复运动往复运动往复运动。如：汽车、火车运动中的振动如：汽车、火车运动中的振动如：汽车、火车运动中的振动如：汽车、火车运动中的振动 飞机、船舶航行中的振动飞机、船舶航行中的振动飞机、船舶航
3、行中的振动飞机、船舶航行中的振动 机床和刀具在加工时的振动机床和刀具在加工时的振动机床和刀具在加工时的振动机床和刀具在加工时的振动 桥梁和建筑物在阵风或地震激励下的振动桥梁和建筑物在阵风或地震激励下的振动桥梁和建筑物在阵风或地震激励下的振动桥梁和建筑物在阵风或地震激励下的振动 各种动力机械的振动各种动力机械的振动各种动力机械的振动各种动力机械的振动 控制系统中的自激振动控制系统中的自激振动控制系统中的自激振动控制系统中的自激振动振动的利用：振动的利用：振动的利用：振动的利用： 琴弦振动；振动沉桩、振动拔桩以及振动捣固；琴弦振动；振动沉桩、振动拔桩以及振动捣固；琴弦振动；振动沉桩、振动拔桩以及振
4、动捣固；琴弦振动；振动沉桩、振动拔桩以及振动捣固； 振动检测；振动传输、筛选、研磨、抛光；振动检测；振动传输、筛选、研磨、抛光；振动检测；振动传输、筛选、研磨、抛光；振动检测；振动传输、筛选、研磨、抛光； 振动压路机、振动给料机和振动成型机等。振动压路机、振动给料机和振动成型机等。振动压路机、振动给料机和振动成型机等。振动压路机、振动给料机和振动成型机等。2、振动污染、振动污染振动污染：振动污染：振动污染：振动污染：振振振振动动动动超超超超过过过过一一一一定定定定的的的的界界界界限限限限，轻轻轻轻则则则则对对对对人人人人的的的的生生生生活活活活和和和和工工工工作作作作环环环环境境境境形形形形成
5、成成成干干干干扰扰扰扰，降降降降低低低低机机机机器器器器及及及及仪仪仪仪表表表表的的的的精精精精度度度度；重重重重则则则则危危危危害害害害人体健康、引起机械设备及土木结构的破坏。人体健康、引起机械设备及土木结构的破坏。人体健康、引起机械设备及土木结构的破坏。人体健康、引起机械设备及土木结构的破坏。振动污染特点：振动污染特点：振动污染特点：振动污染特点：主观性主观性主观性主观性局部性局部性局部性局部性瞬时性瞬时性瞬时性瞬时性二、振动污染源二、振动污染源环境振动污染的主要来源环境振动污染的主要来源环境振动污染的主要来源环境振动污染的主要来源自然振动：自然振动：自然振动：自然振动：地震、火山爆发等地
6、震、火山爆发等地震、火山爆发等地震、火山爆发等人为振动：人为振动：人为振动：人为振动：工厂振动源、工程振动源、道路交通工厂振动源、工程振动源、道路交通工厂振动源、工程振动源、道路交通工厂振动源、工程振动源、道路交通 振动源、低频空气振动源。振动源、低频空气振动源。振动源、低频空气振动源。振动源、低频空气振动源。1 1 1 1、工厂振动源、工厂振动源、工厂振动源、工厂振动源工工工工业业生生生生产产中中中中的的的的振振振振动动源源源源主主主主要要要要有有有有旋旋旋旋转转机机机机械械械械、往往往往复复复复机机机机械、械、械、械、传动轴传动轴系、管道振系、管道振系、管道振系、管道振动动。 振振振振级为
7、级为60100dB,60100dB,峰峰峰峰值频值频率在率在率在率在10125Hz10125Hz范范范范围围。2 2、工程振动源、工程振动源、工程振动源、工程振动源3 3、道路交通振动源、道路交通振动源、道路交通振动源、道路交通振动源5 5、低频空气振动源：、低频空气振动源：、低频空气振动源：、低频空气振动源：指人可听见的指人可听见的指人可听见的指人可听见的100Hz100Hz左右低频。左右低频。左右低频。左右低频。工工工工程程程程施施施施工工工工现现场场的的的的振振振振动动源源源源主主主主要要要要有有有有打打打打桩桩机机机机、打打打打夯夯夯夯机机机机、水水水水泥泥泥泥搅搅拌拌拌拌机机机机、碾
8、碾碾碾压压设设备备、爆爆爆爆破破破破作作作作业业以以以以及及及及各各各各种种种种大大大大型型型型运运运运输输机机机机车车等。振等。振等。振等。振级为级为60100dB60100dB。主主主主要要要要是是是是铁铁路路路路和和和和公公公公路路路路振振振振源源源源。在在在在离离离离轨轨3030米米米米处处，振振振振动动频频率率率率在在在在20802080HzHz范范范范围围内内内内; ;振振振振级级在在在在75759090dBdB范范范范围围内内内内。公公公公路路路路的的的的振振振振动动频频率率率率主主主主要要要要在在在在5-63Hz5-63Hz范范范范围围，振振振振级级在在在在6590dB6590
9、dB范范范范围围。4 4、农业机械：、农业机械：、农业机械：、农业机械：拖拉机、收割机、脱粒机。拖拉机、收割机、脱粒机。拖拉机、收割机、脱粒机。拖拉机、收割机、脱粒机。振动污染源按其形式又可分为：振动污染源按其形式又可分为：振动污染源按其形式又可分为：振动污染源按其形式又可分为： 固定式单个振动源；固定式单个振动源；固定式单个振动源；固定式单个振动源； 集合振动源。集合振动源。集合振动源。集合振动源。振动污染源按其动态特征又可分为：振动污染源按其动态特征又可分为：振动污染源按其动态特征又可分为：振动污染源按其动态特征又可分为：稳态振动稳态振动稳态振动稳态振动冲击振动冲击振动冲击振动冲击振动无规
10、则振动无规则振动无规则振动无规则振动铁路振动。铁路振动。铁路振动。铁路振动。三、振动的危害三、振动的危害1 1、振动对人体的危害、振动对人体的危害、振动对人体的危害、振动对人体的危害 按作用于人体的部位和传导方式按作用于人体的部位和传导方式按作用于人体的部位和传导方式按作用于人体的部位和传导方式 局部振动：局部振动：局部振动：局部振动：指振动通过手臂传导至全身。指振动通过手臂传导至全身。指振动通过手臂传导至全身。指振动通过手臂传导至全身。 风动工具：风动工具：风动工具：风动工具：铆钉机、凿岩机、捣固机等。铆钉机、凿岩机、捣固机等。 电动工具：电动工具：电钻、砂轮机、铣床等。电钻、砂轮机、铣床等
11、。 煤矿工人使用电钻打眼煤矿工人使用电钻打眼工人使用砂轮机打磨工件工人使用砂轮机打磨工件工工人人使使用用风风钻钻打打眼眼铁道工人使用捣固机夯实铁轨铁道工人使用捣固机夯实铁轨全身振动：全身振动：全身振动：全身振动：指通过下肢或躯干传导至全身的振动。指通过下肢或躯干传导至全身的振动。指通过下肢或躯干传导至全身的振动。指通过下肢或躯干传导至全身的振动。 交通工具：汽车、火车、船舶、飞机交通工具：汽车、火车、船舶、飞机交通工具：汽车、火车、船舶、飞机交通工具：汽车、火车、船舶、飞机 农机械：拖拉机、收割机等农机械：拖拉机、收割机等农机械：拖拉机、收割机等农机械：拖拉机、收割机等 作业台：钻井平台、振动
12、筛、采矿船等作业台：钻井平台、振动筛、采矿船等作业台：钻井平台、振动筛、采矿船等作业台：钻井平台、振动筛、采矿船等l （1 1）局部振动）局部振动）局部振动）局部振动全身性全身性全身性全身性 神神神神经经经经系系系系统统统统：以以以以上上上上肢肢肢肢手手手手臂臂臂臂末末末末梢梢梢梢神神神神经经经经功功功功能能能能障障障障碍碍碍碍为为为为主主主主，常常常常以以以以多多多多发发发发性性性性末末末末梢梢梢梢神神神神经经经经炎炎炎炎的的的的形形形形式式式式出出出出现现现现。表表表表现现现现为为为为皮皮皮皮肤肤肤肤感感感感觉觉觉觉迟迟迟迟钝钝钝钝、振振振振动动动动觉觉觉觉和和和和痛痛痛痛觉觉觉觉减减减减
13、退退退退，神神神神经经经经传传传传导导导导速速速速度度度度减减减减慢慢慢慢，反应潜伏期延长等。反应潜伏期延长等。反应潜伏期延长等。反应潜伏期延长等。心血管系统心血管系统心血管系统心血管系统：血压、心率不稳，手多汗等。血压、心率不稳，手多汗等。血压、心率不稳，手多汗等。血压、心率不稳，手多汗等。高高高高频频频频率率率率、小小小小振振振振幅幅幅幅振振振振动动动动可可可可引引引引起起起起血血血血管管管管收收收收缩缩缩缩和和和和血血血血压压压压上上上上升升升升，甚甚甚甚至至至至引引引引发发发发血血血血管管管管痉痉痉痉挛挛挛挛；低低低低频频频频率率率率、大大大大振振振振率率率率振振振振动动动动则则则则可
14、可可可使使使使血血血血管扩张和血压下降，心电图异常。管扩张和血压下降，心电图异常。管扩张和血压下降，心电图异常。管扩张和血压下降，心电图异常。 4040300Hz300Hz的的的的振振振振动动动动可可可可引引引引起起起起末末末末梢梢梢梢毛毛毛毛细细细细血血血血管管管管形形形形态态态态和和和和张力发生改变。张力发生改变。张力发生改变。张力发生改变。 骨骨骨骨骼骼骼骼- -肌肌肌肌肉肉肉肉系系系系统统统统：手手手手部部部部肌肌肌肌肉肉肉肉萎萎萎萎缩缩缩缩（鱼鱼鱼鱼际际际际肌肌肌肌和和和和指指指指间肌多见），手握力和手指捏合力下降。间肌多见），手握力和手指捏合力下降。间肌多见），手握力和手指捏合力下
15、降。间肌多见），手握力和手指捏合力下降。 40Hz40Hz以以以以下下下下大大大大振振振振幅幅幅幅冲冲冲冲击击击击振振振振动动动动可可可可引引引引起起起起骨骨骨骨和和和和关关关关节节节节改改改改变变变变，以以以以指指指指骨骨骨骨、掌掌掌掌骨骨骨骨、腕腕腕腕骨骨骨骨和和和和肘肘肘肘关关关关节节节节多多多多见见见见，主主主主要要要要表表表表现现现现为为为为脱脱脱脱钙钙钙钙、囊囊囊囊样样样样变变变变，骨骨骨骨皮皮皮皮质质质质增增增增生生生生，骨骨骨骨岛岛岛岛形形形形成成成成，无无无无菌菌菌菌性性性性骨骨骨骨坏坏坏坏死以及骨关节变形等。死以及骨关节变形等。死以及骨关节变形等。死以及骨关节变形等。 其其
16、其其它它它它系系系系统统统统，如如如如免免免免疫疫疫疫系系系系统统统统、内内内内分分分分泌泌泌泌系系系系统统统统功功功功能能能能异异异异常常常常。与噪声共存时，可加重噪声对听力的损害。与噪声共存时，可加重噪声对听力的损害。与噪声共存时，可加重噪声对听力的损害。与噪声共存时，可加重噪声对听力的损害。局部振动病：局部振动病：局部振动病：局部振动病：长期使用振动工具而引起的以长期使用振动工具而引起的以长期使用振动工具而引起的以长期使用振动工具而引起的以末末末末梢循环障碍为主的疾病，也可累及肢体神经和运动梢循环障碍为主的疾病，也可累及肢体神经和运动梢循环障碍为主的疾病，也可累及肢体神经和运动梢循环障碍
17、为主的疾病，也可累及肢体神经和运动功能。发病部位多在上肢末端，发作性手指变白是功能。发病部位多在上肢末端，发作性手指变白是功能。发病部位多在上肢末端，发作性手指变白是功能。发病部位多在上肢末端，发作性手指变白是其典型表现。其典型表现。其典型表现。其典型表现。正常手部颜色正常手部颜色正常手部颜色正常手部颜色雷诺氏症雷诺氏症雷诺氏症雷诺氏症振动性白振动性白振动性白振动性白指指指指正常指关节图像正常指关节图像正常指关节图像正常指关节图像（2）全身振动）全身振动一般为低频率大振幅振动一般为低频率大振幅振动振振动动强强度度大大、时时间间长长，则则可可产产生生多多器器官官、系系统统的的不不良良影影响响，如
18、如机机械械性性损损伤伤，呼呼吸吸增增强强、低低碳碳酸酸血血症症，交交感感神神经经紧紧张张，抑抑制制胃胃酸酸分分泌泌和和胃胃肠肠蠕蠕动动，作作业能力与工效降低。业能力与工效降低。振振振振动动动动病病病病：亦亦称称晕晕动动病病，由由不不同同方方向向的的振振动动加加速速度度反反复复过过度度刺刺激激前前庭庭器器官官所所引引起起的的一一系系列列急急性性反反应应症症状状。患患者者先先出出现现疲疲劳劳，出出冷冷汗汗，面面色色苍苍白白等等，继继之之眩眩晕晕、恶恶心心、呕呕吐吐，甚甚至至血血压压下下降降，视视物物模模糊糊，频频繁繁呕呕吐吐还还可可引引起起水水电电解解质质紊紊乱乱，少少数数严严重重反反应应者者甚至
19、出现休克。甚至出现休克。2、振动对构建物的危害、振动对构建物的危害振动通过地基传递到房屋等构建物，导致构振动通过地基传递到房屋等构建物，导致构振动通过地基传递到房屋等构建物，导致构振动通过地基传递到房屋等构建物，导致构建物破坏，其影响程度取决于振动的频率和强度。建物破坏，其影响程度取决于振动的频率和强度。建物破坏，其影响程度取决于振动的频率和强度。建物破坏，其影响程度取决于振动的频率和强度。共振的放大作用会带来更严重的破坏的危害。共振的放大作用会带来更严重的破坏的危害。共振的放大作用会带来更严重的破坏的危害。共振的放大作用会带来更严重的破坏的危害。 载重车辆对道路两侧建筑物产生共振，发生载重车
20、辆对道路两侧建筑物产生共振，发生载重车辆对道路两侧建筑物产生共振，发生载重车辆对道路两侧建筑物产生共振，发生地面晃动和门窗抖动。地面晃动和门窗抖动。地面晃动和门窗抖动。地面晃动和门窗抖动。 振振振振动动动动可可可可能能能能引引引引起起起起结结结结构构构构的的的的大大大大变变变变形形形形破破破破坏坏坏坏，有有有有的的的的桥桥桥桥梁梁梁梁曾因振动而坍毁曾因振动而坍毁曾因振动而坍毁曾因振动而坍毁塔科马大桥塔科马大桥塔科马大桥塔科马大桥2010年年5月月22日，欧洲最长大桥日，欧洲最长大桥俄罗斯境俄罗斯境内长达内长达7公里的伏尔加河大桥发生离奇晃动公里的伏尔加河大桥发生离奇晃动难得一见的飞机难得一见的
21、飞机难得一见的飞机难得一见的飞机“ “音障音障音障音障” ”共振现象共振现象共振现象共振现象战神突破音障战神突破音障2000年亚特兰蒂斯号航天飞机升空时突破音障瞬间年亚特兰蒂斯号航天飞机升空时突破音障瞬间第二节第二节振动基础振动基础 振振振振动动动动问问问问题题题题的的的的研研研研究究究究方方方方法法法法与与与与分分分分析析析析其其其其他他他他动动动动力力力力学学学学问问问问题题题题不不不不同同同同的的的的是是是是：一一一一般般般般情情情情形形形形下下下下， 都都都都选选选选择择择择平平平平衡衡衡衡位位位位置置置置作作作作为为为为广义坐标的原点。广义坐标的原点。广义坐标的原点。广义坐标的原点。
22、 一、简谐振动基本概念一、简谐振动基本概念一、简谐振动基本概念一、简谐振动基本概念 简简简简谐谐谐谐振振振振动动动动：物物物物体体体体运运运运动动动动时时时时，离离离离开开开开平平平平衡衡衡衡位位位位置置置置的的的的位位位位移移移移( ( ( (或角位移或角位移或角位移或角位移) ) ) )按余弦按余弦按余弦按余弦( ( ( (或正弦或正弦或正弦或正弦) ) ) )规律随时间变化。规律随时间变化。规律随时间变化。规律随时间变化。1 1 1 1、特征、特征、特征、特征弹簧振子：连接在一起的一个忽略了质量的弹簧和弹簧振子：连接在一起的一个忽略了质量的弹簧和弹簧振子：连接在一起的一个忽略了质量的弹簧
23、和弹簧振子：连接在一起的一个忽略了质量的弹簧和弹簧振子：连接在一起的一个忽略了质量的弹簧和弹簧振子：连接在一起的一个忽略了质量的弹簧和一个不发生形变的物体系统。一个不发生形变的物体系统。一个不发生形变的物体系统。一个不发生形变的物体系统。一个不发生形变的物体系统。一个不发生形变的物体系统。平衡位置：平衡位置：平衡位置：平衡位置：物体做往复运动时，在某位置所受的力物体做往复运动时，在某位置所受的力物体做往复运动时，在某位置所受的力物体做往复运动时，在某位置所受的力 ( ( ( (或力矩或力矩或力矩或力矩) ) ) )等于零，则此位置称平衡位置。等于零，则此位置称平衡位置。等于零，则此位置称平衡位
24、置。等于零，则此位置称平衡位置。动力学特征动力学特征动力学特征动力学特征回复力：回复力：回复力：回复力：作简谐运动的质点所受的沿位移方向的合作简谐运动的质点所受的沿位移方向的合作简谐运动的质点所受的沿位移方向的合作简谐运动的质点所受的沿位移方向的合 外力外力外力外力, , , , 该力与位移成正比且反向。该力与位移成正比且反向。该力与位移成正比且反向。该力与位移成正比且反向。运动学特征运动学特征运动学特征运动学特征: :2.规律规律解解解解图图图图图图图图图图取取简谐振动中质点位移、速度、加速度与时间的关系简谐振动中质点位移、速度、加速度与时间的关系简谐振动中质点位移、速度、加速度与时间的关系
25、简谐振动中质点位移、速度、加速度与时间的关系: : : :3 3、简谐振动的振幅、周期、频率和相位、简谐振动的振幅、周期、频率和相位、简谐振动的振幅、周期、频率和相位、简谐振动的振幅、周期、频率和相位(1)(1)(1)(1)振幅振幅振幅振幅: : : : 物体离开平衡位置的最大位移的绝对值。物体离开平衡位置的最大位移的绝对值。物体离开平衡位置的最大位移的绝对值。物体离开平衡位置的最大位移的绝对值。由初始条件确定由初始条件确定(2)(2)(2)(2)周期和频率周期和频率周期和频率周期和频率 周期：周期：周期：周期：物体作一次完全运动所经历的时间。物体作一次完全运动所经历的时间。物体作一次完全运动
26、所经历的时间。物体作一次完全运动所经历的时间。频率：频率：频率：频率：单位时间内物体所作完全运动的次数。单位时间内物体所作完全运动的次数。圆频率圆频率圆频率圆频率: : : : 物体在物体在物体在物体在22 秒内所作的完全运动的次数秒内所作的完全运动的次数秒内所作的完全运动的次数秒内所作的完全运动的次数。(3)(3)(3)(3)相位和初相相位和初相相位和初相相位和初相相位相位 ：决定简谐运动状态的物理量。决定简谐运动状态的物理量。初相位初相位：t=0时的相位。时的相位。 相位概念可用于比较两个谐振动之间在振动相位概念可用于比较两个谐振动之间在振动相位概念可用于比较两个谐振动之间在振动相位概念可
27、用于比较两个谐振动之间在振动步调上的差异。步调上的差异。步调上的差异。步调上的差异。二、简谐振动的合成二、简谐振动的合成1 1 1 1、两个同方向同频率简谐运动的合成、两个同方向同频率简谐运动的合成、两个同方向同频率简谐运动的合成、两个同方向同频率简谐运动的合成两个同方向同频两个同方向同频两个同方向同频两个同方向同频率简谐运动合成率简谐运动合成率简谐运动合成率简谐运动合成后仍为简谐运动后仍为简谐运动后仍为简谐运动后仍为简谐运动1 1 1 1）相位差相位差相位差相位差讨论讨论相互加强相互加强相互加强相互加强2 2 2 2）相位差相位差相位差相位差相互削弱相互削弱相互削弱相互削弱3 3 3 3）一
28、般情况一般情况一般情况一般情况 频率较大而频率之差很小的两个同方向简谐运动的频率较大而频率之差很小的两个同方向简谐运动的频率较大而频率之差很小的两个同方向简谐运动的频率较大而频率之差很小的两个同方向简谐运动的合成，其合振动的振幅时而加强时而减弱的现象叫拍频合成，其合振动的振幅时而加强时而减弱的现象叫拍频合成，其合振动的振幅时而加强时而减弱的现象叫拍频合成，其合振动的振幅时而加强时而减弱的现象叫拍频. . . .2 2 2 2、两个同方向不同频率简谐运动的合成、两个同方向不同频率简谐运动的合成、两个同方向不同频率简谐运动的合成、两个同方向不同频率简谐运动的合成合振动频率合振动频率振幅部分振幅部分
29、A讨论讨论 , , 的情况的情况 拍频拍频( (振幅变化的频率振幅变化的频率) )三、冲击波振动三、冲击波振动三、冲击波振动三、冲击波振动大多是冲压、锤锻之类的物体碰撞、下落运动产大多是冲压、锤锻之类的物体碰撞、下落运动产生的振动。所谓冲击是指给予系统的激励，与该系统生的振动。所谓冲击是指给予系统的激励，与该系统的固有振动周期相比，这种激励能在很短时间内终结。的固有振动周期相比，这种激励能在很短时间内终结。冲冲冲冲击击击击波波波波及及及及其其其其频频频频谱谱谱谱示示示示意意意意图图图图四、简谐振动系统四、简谐振动系统四、简谐振动系统四、简谐振动系统 作作作作简简简简谐谐谐谐振振振振动动动动的的
30、的的物物物物体体体体通通通通常常常常称称称称为为为为谐谐谐谐振振振振子子子子。这这这这个个个个物物物物体体体体，连连连连同同同同对对对对它它它它施施施施加加加加回回回回复复复复力力力力的的的的物物物物体体体体一一一一起起起起组组组组成成成成的的的的振振振振动动动动系系系系统统统统，通常称为通常称为通常称为通常称为谐振系统谐振系统 当当当当振振振振动动动动物物物物体体体体不不不不受受受受任任任任何何何何阻阻阻阻力力力力的的的的影影影影响响响响，只只只只在在在在回回回回复复复复力力力力作作作作用下作振动时，称为用下作振动时，称为用下作振动时，称为用下作振动时，称为无阻尼自由振动无阻尼自由振动无阻尼
31、自由振动无阻尼自由振动。1 1、无阻尼自由振动、无阻尼自由振动 谐振子谐振子 当当回回复复力力与与位位移移成成正正比比而而反反向向时时，所所作作的的无无阻阻尼尼自自由由振振动动才才是是简简谐谐振振动动，这这时时，振振动动周周期期和和频频率率完完全全取取决决于于振振动动系系统统本本身身的的各各个个参参量量，称称为为固固固固有有有有周周周周期期期期和和和和固固固固有频率有频率有频率有频率( ( ( (一一一一) ) ) ) 自由振动自由振动自由振动自由振动l l0 0mmk kk kx xO Ox xl l0 0st stF FWWl l0 0弹簧原长；弹簧原长；弹簧原长；弹簧原长；k k弹簧刚性
32、系数；弹簧刚性系数；弹簧刚性系数；弹簧刚性系数； st st弹簧的静变形；弹簧的静变形；弹簧的静变形；弹簧的静变形；取静平衡位置为坐标原点，取静平衡位置为坐标原点，取静平衡位置为坐标原点，取静平衡位置为坐标原点，x x 向下为正向下为正向下为正向下为正当当当当t=0t=0，x x= =x x0 0时求解得时求解得时求解得时求解得式中式中式中式中0 0 0 0 为固有圆频率：为固有圆频率：为固有圆频率：为固有圆频率：0 0 0 0 还可表示为：还可表示为：还可表示为：还可表示为：f f0 0 0 0 为固有频率，与位移和振幅无关：为固有频率，与位移和振幅无关：为固有频率，与位移和振幅无关：为固有
33、频率，与位移和振幅无关：串联弹簧与并联弹簧的等效刚度串联弹簧与并联弹簧的等效刚度串联弹簧与并联弹簧的等效刚度串联弹簧与并联弹簧的等效刚度k k1 1k k2 2mgmgk k1 1mgmgk k2 2（1 1 1 1）串联）串联）串联）串联k k1 1k k2 2mmmgmgF F1 1F F2 2（2 2）并联）并联）并联）并联2 2、阻尼振动、阻尼振动、阻尼振动、阻尼振动在回复力和阻力作用下的振动在回复力和阻力作用下的振动在回复力和阻力作用下的振动在回复力和阻力作用下的振动称为阻尼振动。称为阻尼振动。称为阻尼振动。称为阻尼振动。阻尼：阻尼：阻尼：阻尼：消耗振动系统能量的原因。消耗振动系统能
34、量的原因。消耗振动系统能量的原因。消耗振动系统能量的原因。 阻尼阻尼阻尼阻尼系统中存在各种阻力：系统中存在各种阻力：系统中存在各种阻力：系统中存在各种阻力： 摩擦力，润滑表面阻力，摩擦力，润滑表面阻力，摩擦力，润滑表面阻力，摩擦力，润滑表面阻力，液体或气体等介质阻力、液体或气体等介质阻力、液体或气体等介质阻力、液体或气体等介质阻力、材料内部的阻力。材料内部的阻力。材料内部的阻力。材料内部的阻力。mmk kmm阻阻阻阻尼尼尼尼器器器器O Ox xF F Fk kkF F Ff ffv v在流体在流体在流体在流体( ( ( (液体、气体液体、气体液体、气体液体、气体) ) ) )中运动的物体，速度
35、较小时，中运动的物体，速度较小时，中运动的物体，速度较小时，中运动的物体，速度较小时，阻力与阻力与阻力与阻力与速度速度速度速度正比正比正比正比，方向相反，则，方向相反，则，方向相反，则，方向相反，则 C C为为为为阻尼系数阻尼系数阻尼系数阻尼系数弹簧振子弹簧振子弹簧振子弹簧振子受力：弹性恢复力受力：弹性恢复力受力：弹性恢复力受力：弹性恢复力kx，阻力阻力Ff运动方程运动方程运动方程运动方程: : : :引入引入 阻尼因子阻尼因子 C=0，为无阻尼振动；，为无阻尼振动；C增大，阻尼增大的振动；增大，阻尼增大的振动；CC0，无振动（，无振动（C0为临界阻尼系数）。为临界阻尼系数）。阻尼振动有三种情
36、形阻尼振动有三种情形阻尼振动有三种情形阻尼振动有三种情形临界阻尼临界阻尼过阻尼过阻尼欠阻尼欠阻尼欠阻尼欠阻尼欠阻尼欠阻尼过阻尼过阻尼临界阻尼临界阻尼控制阻尼大小，满足不同实际需要。控制阻尼大小，满足不同实际需要。控制阻尼大小，满足不同实际需要。控制阻尼大小，满足不同实际需要。 阻阻阻阻尼尼尼尼振振振振动动动动不不不不是是是是周周周周期期期期性性性性振振振振动动动动，更更更更不不不不是是是是简简简简谐谐谐谐振振振振动动动动，因因因因位位位位移移移移不不不不是是是是时时时时间间间间的的的的周周周周期期期期函函函函数数数数。但但但但阻阻阻阻尼尼尼尼振振振振动动动动有有有有某某某某种种种种重重重重复性
37、。复性。复性。复性。 振振振振幅幅幅幅随随随随时时时时间间间间作作作作指指指指数数数数衰衰衰衰减减减减。阻阻阻阻尼尼尼尼 大大大大小小小小决决决决定定定定了了了了阻阻阻阻尼振动振幅的衰减程度。尼振动振幅的衰减程度。尼振动振幅的衰减程度。尼振动振幅的衰减程度。（二）受迫振动（二）受迫振动（二）受迫振动（二）受迫振动 物体在周期性外力持续作用下发生的振动物体在周期性外力持续作用下发生的振动称为称为受迫振动受迫振动。1 1、无阻尼受迫振动、无阻尼受迫振动、无阻尼受迫振动、无阻尼受迫振动F F Fk kkF F F（1）振动微分方程）振动微分方程mmO Ox xx x振动微分方程振动微分方程振动微分方
38、程振动微分方程微分方程解：微分方程解：微分方程解：微分方程解：将将将将 x x22代入微分方程代入微分方程代入微分方程代入微分方程解得解得解得解得（2）受迫振动的振幅）受迫振动的振幅幅幅频频特特性性曲曲线线（3）共振现象）共振现象当当当当 0 0 时时时时，激激激激振振振振力力力力频频频频率率率率等等等等于于于于系系系系统统统统固固固固有有有有频频频频率率率率，振振振振幅幅幅幅趋于无穷大，这种现象称为趋于无穷大，这种现象称为趋于无穷大，这种现象称为趋于无穷大，这种现象称为共振共振共振共振。无阻尼系统发生共振时，振幅随时间无限增大。无阻尼系统发生共振时，振幅随时间无限增大。2 2、有阻尼受迫振动
39、、有阻尼受迫振动、有阻尼受迫振动、有阻尼受迫振动F F Fk kmmc cF F FmmO Ox xF F Fk kkF F Fc cc运动微分方程的通解为：运动微分方程的通解为：运动微分方程的通解为：运动微分方程的通解为：在简谐激励作用下，有阻尼系统的总响应由二部分组在简谐激励作用下，有阻尼系统的总响应由二部分组在简谐激励作用下，有阻尼系统的总响应由二部分组在简谐激励作用下，有阻尼系统的总响应由二部分组成：第一部分是成：第一部分是成：第一部分是成：第一部分是衰减振动；衰减振动；第二部分是第二部分是第二部分是第二部分是受迫振动受迫振动。引入：引入：引入：引入： 幅频特性与相频特性幅频特性与相频
40、特性1 1、频率比、频率比、频率比、频率比 0 0附近区域附近区域附近区域附近区域( (低频或弹性控制区低频或弹性控制区低频或弹性控制区低频或弹性控制区) )，振幅倍率，振幅倍率，振幅倍率，振幅倍率 1 1， 0 0，响响响响应应应应(x)(x)与与与与激激激激励励励励(F)(F)同同同同相；对不同的阻尼比相；对不同的阻尼比相；对不同的阻尼比相；对不同的阻尼比 ，曲线密集，阻尼影响不大。，曲线密集，阻尼影响不大。，曲线密集，阻尼影响不大。，曲线密集，阻尼影响不大。2 2、 11区域区域区域区域( (高频或惯性控制区高频或惯性控制区高频或惯性控制区高频或惯性控制区) )， 0 0， ，响应响应响
41、应响应与激励反相；阻尼影响也不大。与激励反相；阻尼影响也不大。与激励反相；阻尼影响也不大。与激励反相；阻尼影响也不大。 3 3、 = =1 1附近区域附近区域附近区域附近区域( (共振区共振区共振区共振区) )， 急剧增大急剧增大急剧增大急剧增大。通常将。通常将。通常将。通常将 = =1 1， 即即即即 = = 00称为共振频率。称为共振频率。称为共振频率。称为共振频率。阻尼影响显著，阻尼愈小，阻尼影响显著，阻尼愈小，阻尼影响显著，阻尼愈小，阻尼影响显著，阻尼愈小， 幅频响应曲线愈陡峭。幅频响应曲线愈陡峭。幅频响应曲线愈陡峭。幅频响应曲线愈陡峭。在相频特性曲线图上，无论阻尼大小，在相频特性曲线
42、图上，无论阻尼大小，在相频特性曲线图上，无论阻尼大小，在相频特性曲线图上，无论阻尼大小， 1 1时，时，时，时， 总有总有总有总有 = = /2/2，这也是共振的重要现象。这也是共振的重要现象。这也是共振的重要现象。这也是共振的重要现象。 幅频特性与相频特性幅频特性与相频特性 11、波动的产生、波动的产生、波动的产生、波动的产生往复运动、旋转运动等周期性运动产生的激振力往复运动、旋转运动等周期性运动产生的激振力直接作用于介质，就会发生振动，而振动以波动的形直接作用于介质，就会发生振动，而振动以波动的形式迁移，或将周期性作用力施加到其他部件或基座上，式迁移，或将周期性作用力施加到其他部件或基座上
43、，形成振源。如：压缩机、风钻、振动输送机等。形成振源。如：压缩机、风钻、振动输送机等。五、波动的产生与传播五、波动的产生与传播22、共振引起的扩大、共振引起的扩大、共振引起的扩大、共振引起的扩大(1)机器质量和支承弹簧引发的共振一般为多自机器质量和支承弹簧引发的共振一般为多自由度共振，由度共振，除上下的振动外，还有因回转振动而引除上下的振动外，还有因回转振动而引起的共振。起的共振。(3)建建筑筑物物整整体体或或部部分分会会发发生生共共振振现现象象，从从而而使振动扩大。使振动扩大。(4)当当机机械械或或建建筑筑的的部部分分部部件件的的固固有有频频率率与与传传递递来的激振力频率一致时，就会发生强烈
44、共振。来的激振力频率一致时，就会发生强烈共振。(2)激激振振力力传传递递过过程程中中，可可能能发发生生因因地地质质构构造造引引起地基共振的起地基共振的现象。现象。3 3、振动波的种类与形态、振动波的种类与形态、振动波的种类与形态、振动波的种类与形态振动波的种类与形态振动波的种类与形态第三节第三节振动的评价与标准振动的评价与标准1 1、评价指标、评价指标、评价指标、评价指标 描述振动量的基本参数：位移、速度和加速度描述振动量的基本参数：位移、速度和加速度描述振动量的基本参数：位移、速度和加速度描述振动量的基本参数：位移、速度和加速度 一、振动的评价一、振动的评价振动强度振动强度振动强度振动强度
45、一一一一般般般般用用用用机机机机械械械械振振振振动动动动参参参参数数数数级级级级来来来来描描描描述述述述振振振振动动动动的的的的强强强强度度度度，单单单单位位位位分分分分贝贝贝贝 (dB)(dB)。在在在在环环环环境境境境振振振振动动动动测测测测量量量量中中中中，一一一一般般般般选选选选用用用用振振振振动动动动加加加加速度级速度级速度级速度级和和和和振动级振动级振动级振动级作为振动强度参数。作为振动强度参数。作为振动强度参数。作为振动强度参数。 振动加速度级定义为：振动加速度级定义为：振动加速度级定义为：振动加速度级定义为：式中式中式中式中：a ae e为加速度有效值，简谐振动为加速度有效值，
46、简谐振动为加速度有效值，简谐振动为加速度有效值，简谐振动的的的的加速度有加速度有加速度有加速度有效值效值效值效值为加速度幅度的为加速度幅度的为加速度幅度的为加速度幅度的 a arefref为加速度参考值，国外一般取为加速度参考值，国外一般取为加速度参考值，国外一般取为加速度参考值，国外一般取1010-6-6m/sm/s2 2，我，我，我，我国习惯取国习惯取国习惯取国习惯取1010-5-5m/sm/s2 2。 振动级（修正的振动加速度级）：振动级（修正的振动加速度级）：振动级（修正的振动加速度级）：振动级（修正的振动加速度级）：式中式中式中式中：为为为为修正的修正的修正的修正的加速度有效值，加速
47、度有效值，加速度有效值，加速度有效值，a afefe为为为为频率为频率为频率为频率为f f的振动的振动的振动的振动加速度加速度加速度加速度有效值有效值有效值有效值，c cf f为振动修正值，如下表所示。为振动修正值，如下表所示。为振动修正值，如下表所示。为振动修正值，如下表所示。中心频率中心频率中心频率中心频率1 12 24 48 8161631.531.56363垂直方向修正值垂直方向修正值垂直方向修正值垂直方向修正值/dB/dB -6-6-3-30 00 0-6-6-12-12-18-18水平方向修正值水平方向修正值水平方向修正值水平方向修正值/dB/dB3 33 3-3-3-9-9 -1
48、5-15-21-21-27-27垂直振动与水平振动的修正值垂直振动与水平振动的修正值垂直振动与水平振动的修正值垂直振动与水平振动的修正值2 2、振动评价标准、振动评价标准、振动评价标准、振动评价标准 在在在在生生生生理理理理学学学学上上上上，振振振振动动动动强强强强度度度度习习习习惯惯惯惯以以以以g g（g=9.80665m/sg=9.80665m/s2 2）为为为为单单单单位位位位表表表表示示示示加加加加速速速速度度度度。人人人人体体体体对对对对振振振振动动动动的的的的感感感感觉觉觉觉标标标标准准准准为为为为：刚刚刚刚感感感感到到到到振振振振动动动动是是是是0.003g0.003g，不不不不
49、愉愉愉愉快快快快感感感感是是是是0.05g0.05g，不不不不可可可可容容容容忍忍忍忍感感感感是是是是0.5g0.5g。国际化标准组织（国际化标准组织（国际化标准组织（国际化标准组织（ ISOISO）推荐过一个评价人体在）推荐过一个评价人体在）推荐过一个评价人体在）推荐过一个评价人体在振动环境中疲劳界限标准。我国也制定了相应的国家振动环境中疲劳界限标准。我国也制定了相应的国家振动环境中疲劳界限标准。我国也制定了相应的国家振动环境中疲劳界限标准。我国也制定了相应的国家标准标准标准标准人体全身振动暴露的舒适性降低界限和评价标人体全身振动暴露的舒适性降低界限和评价标人体全身振动暴露的舒适性降低界限和
50、评价标人体全身振动暴露的舒适性降低界限和评价标准准准准（GB/T13442-92GB/T13442-92）。）。）。）。按劳动保护标准，振动强弱对人体的影响可分为按劳动保护标准，振动强弱对人体的影响可分为按劳动保护标准，振动强弱对人体的影响可分为按劳动保护标准，振动强弱对人体的影响可分为四种情况：四种情况：四种情况：四种情况： （1 1） 振动的振动的振动的振动的“ “感觉阈感觉阈感觉阈感觉阈” ”，人体刚能感觉到振动，对，人体刚能感觉到振动，对，人体刚能感觉到振动，对，人体刚能感觉到振动，对 人体无影响；人体无影响；人体无影响；人体无影响； （2 2） 振动的振动的振动的振动的“ “不舒服阈
51、不舒服阈不舒服阈不舒服阈” ”，振动会使人感到不舒服；，振动会使人感到不舒服；，振动会使人感到不舒服；，振动会使人感到不舒服； （3 3） 振动的振动的振动的振动的“ “疲劳阈疲劳阈疲劳阈疲劳阈” ”，使人感到疲劳，工作效率降，使人感到疲劳，工作效率降，使人感到疲劳，工作效率降，使人感到疲劳，工作效率降低，实际生活中以该阈为标准，超过者被认为有低，实际生活中以该阈为标准，超过者被认为有低，实际生活中以该阈为标准，超过者被认为有低，实际生活中以该阈为标准，超过者被认为有振动污染；振动污染；振动污染；振动污染； （4 4） 振动的振动的振动的振动的“ “危险阈危险阈危险阈危险阈” ”，此时振动使人
52、产生病变。，此时振动使人产生病变。，此时振动使人产生病变。，此时振动使人产生病变。2 2、振动评价标准、振动评价标准、振动评价标准、振动评价标准 二、环境振动标准二、环境振动标准二、环境振动标准二、环境振动标准振动通过土地等介质传到建筑物内或建筑物内，振动通过土地等介质传到建筑物内或建筑物内，振动通过土地等介质传到建筑物内或建筑物内，振动通过土地等介质传到建筑物内或建筑物内，干扰人们的正常生活、工作和学习。因此对建筑物干扰人们的正常生活、工作和学习。因此对建筑物干扰人们的正常生活、工作和学习。因此对建筑物干扰人们的正常生活、工作和学习。因此对建筑物内的振动需要加以限制。内的振动需要加以限制。内
53、的振动需要加以限制。内的振动需要加以限制。地点地点地点地点时间时间振振振振动级动级/dB/dB（a arefref=10=10-6-6m/sm/s2 2）连续连续、间间歇、重复振歇、重复振歇、重复振歇、重复振动动每天数次的振每天数次的振每天数次的振每天数次的振动动X(Y)X(Y)Z Z混合混合混合混合轴轴X(Y)X(Y)Z Z混合混合混合混合轴轴严严控区控区控区控区 全天全天全天全天717174747171717174747171住宅住宅住宅住宅白天白天白天白天77-8377-8380-8680-8677-8377-83107-110107-110 110-113110-113 107-110
54、107-110夜夜夜夜间间74747777747474-7974-7977-10077-10074-9774-97办办公室公室公室公室 全天全天全天全天838386868383113113116116113113车间车间全天全天全天全天898992928989113113116116113113ISO/DIS2631ISO/DIS2631建筑物内振动标准建筑物内振动标准建筑物内振动标准建筑物内振动标准适用地带范围适用地带范围适用地带范围适用地带范围昼间昼间昼间昼间/dB/dB夜间夜间夜间夜间/dB/dB特殊住宅区特殊住宅区特殊住宅区特殊住宅区65656565居民文教区居民文教区居民文教区居民文
55、教区70706767混合区、商业中心区混合区、商业中心区混合区、商业中心区混合区、商业中心区75757272工业集中区工业集中区工业集中区工业集中区75757272交通干线道路两侧交通干线道路两侧交通干线道路两侧交通干线道路两侧75757272铁路干线两侧铁路干线两侧铁路干线两侧铁路干线两侧80808080城市各级区域铅垂方向振级标准值城市各级区域铅垂方向振级标准值城市各级区域铅垂方向振级标准值城市各级区域铅垂方向振级标准值三、城市区域环境振动标准三、城市区域环境振动标准三、城市区域环境振动标准三、城市区域环境振动标准我国我国我国我国城市区域环境振动标准城市区域环境振动标准城市区域环境振动标准
56、城市区域环境振动标准(GB10070-88)(GB10070-88)规定了城市各类区域铅垂方向的振级标准值。规定了城市各类区域铅垂方向的振级标准值。规定了城市各类区域铅垂方向的振级标准值。规定了城市各类区域铅垂方向的振级标准值。第四节第四节振动控制技术振动控制技术 振振振振动动动动控控控控制制制制与与与与噪噪噪噪声声声声控控控控制制制制类类类类似似似似，但但但但更更更更复复复复杂杂杂杂，具具具具有有有有不不不不同同同同的控制分类方法，广泛采用的振动控制方法如下图。的控制分类方法，广泛采用的振动控制方法如下图。的控制分类方法，广泛采用的振动控制方法如下图。的控制分类方法，广泛采用的振动控制方法如
57、下图。一、消振一、消振一、消振一、消振振源控制振源控制振源控制振源控制消消消消除除除除或或或或减减减减弱弱弱弱振振振振源源源源是是是是最最最最彻彻彻彻底底底底和和和和最最最最有有有有效效效效的的的的办办办办法法法法。如如如如改改改改进进进进振振振振动动动动设设设设备备备备的的的的设设设设计计计计和和和和提提提提高高高高制制制制造造造造加加加加工工工工的的的的精精精精度度度度、改改改改善善善善机机机机器器器器的的的的平平平平衡衡衡衡性性性性能能能能、改改改改变变变变扰扰扰扰动动动动力力力力的的的的作作作作用用用用方方方方向向向向、增增增增加加加加机机机机组组组组的的的的质质质质量、在机器上安装动
58、力吸振器等。量、在机器上安装动力吸振器等。量、在机器上安装动力吸振器等。量、在机器上安装动力吸振器等。 特特特特别别别别强强强强调调调调要要要要控控控控制制制制共共共共振振振振。当当当当振振振振动动动动机机机机械械械械受受受受到到到到的的的的扰扰扰扰动动动动力力力力频频频频率率率率与与与与设设设设备备备备固固固固有有有有频频频频率率率率一一一一致致致致时时时时，设设设设备备备备振振振振动动动动得得得得更更更更加加加加厉厉厉厉害害害害，甚至起到放大作用。甚至起到放大作用。甚至起到放大作用。甚至起到放大作用。 二、隔振二、隔振二、隔振二、隔振 过程控制过程控制过程控制过程控制 使使使使振振振振动动
59、动动传传传传输输输输不不不不出出出出去去去去，以以以以减减减减小小小小受受受受控控控控对对对对象象象象对对对对振振振振源源源源激激激激励励励励的的的的响响响响应应应应，通通通通常常常常在在在在振振振振源源源源与与与与受受受受控控控控对对对对象象象象之之之之间间间间串串串串一一一一个个个个子子子子系系系系统统统统来来来来实现。实现。实现。实现。 1 1、采用大型基础、采用大型基础、采用大型基础、采用大型基础最常用和最原始的办法最常用和最原始的办法最常用和最原始的办法最常用和最原始的办法 通过增加机械支承台的质量降低振动加速度。通过增加机械支承台的质量降低振动加速度。通过增加机械支承台的质量降低振
60、动加速度。通过增加机械支承台的质量降低振动加速度。如如如如要要要要将将将将机机机机械械械械的的的的振振振振幅幅幅幅控控控控制制制制在在在在容容容容许许许许值值值值以以以以内内内内，也也也也可可可可利利利利用用用用支支支支承台的质量予以调节。承台的质量予以调节。承台的质量予以调节。承台的质量予以调节。2 2、采用隔振元件、采用隔振元件、采用隔振元件、采用隔振元件通常在振动设备下安装通常在振动设备下安装通常在振动设备下安装通常在振动设备下安装隔振器隔振器隔振器隔振器，如隔振弹簧、橡，如隔振弹簧、橡，如隔振弹簧、橡，如隔振弹簧、橡胶垫等，使设备和基础间的刚性连接变成弹性支撑。胶垫等，使设备和基础间的
61、刚性连接变成弹性支撑。胶垫等，使设备和基础间的刚性连接变成弹性支撑。胶垫等，使设备和基础间的刚性连接变成弹性支撑。 弹性减振可分为积极隔振和消极隔振两类。弹性减振可分为积极隔振和消极隔振两类。弹性减振可分为积极隔振和消极隔振两类。弹性减振可分为积极隔振和消极隔振两类。积极隔振积极隔振积极隔振积极隔振（主动隔振）：在机器与基础之间安（主动隔振）：在机器与基础之间安（主动隔振）：在机器与基础之间安（主动隔振）：在机器与基础之间安装弹性支承，即装弹性支承，即装弹性支承，即装弹性支承，即隔振器隔振器隔振器隔振器，减少机器振动激振力向基，减少机器振动激振力向基，减少机器振动激振力向基，减少机器振动激振力
62、向基础的传递量，从而使机器的振动得以有效的隔离。础的传递量，从而使机器的振动得以有效的隔离。础的传递量，从而使机器的振动得以有效的隔离。础的传递量，从而使机器的振动得以有效的隔离。作用：作用：作用：作用：降低设备的扰动对周围环境的影响，同降低设备的扰动对周围环境的影响，同降低设备的扰动对周围环境的影响，同降低设备的扰动对周围环境的影响，同时减小设备自身的振动。如风机、水泵、压缩机及时减小设备自身的振动。如风机、水泵、压缩机及时减小设备自身的振动。如风机、水泵、压缩机及时减小设备自身的振动。如风机、水泵、压缩机及冲床的隔振都属于积极隔振。冲床的隔振都属于积极隔振。冲床的隔振都属于积极隔振。冲床的
63、隔振都属于积极隔振。积极隔振示意图积极隔振示意图积极隔振示意图积极隔振示意图消极隔振消极隔振消极隔振消极隔振（被动隔振）：在仪器设备与基础之间（被动隔振）：在仪器设备与基础之间（被动隔振）：在仪器设备与基础之间（被动隔振）：在仪器设备与基础之间安装弹性支承，即隔离器，减少安装弹性支承，即隔离器，减少安装弹性支承，即隔离器，减少安装弹性支承，即隔离器，减少基础振动对仪器设备基础振动对仪器设备基础振动对仪器设备基础振动对仪器设备的影响的影响的影响的影响。消极隔振示意图消极隔振示意图消极隔振示意图消极隔振示意图仪器与精密设备的隔振，房屋下安装隔振器等。仪器与精密设备的隔振，房屋下安装隔振器等。仪器与
64、精密设备的隔振，房屋下安装隔振器等。仪器与精密设备的隔振，房屋下安装隔振器等。3 3、防振沟、防振沟、防振沟、防振沟4 4、距离衰减、距离衰减、距离衰减、距离衰减 振振振振动动动动的的的的传传传传播播播播随随随随距距距距离离离离的的的的增增增增大大大大而而而而衰衰衰衰减减减减，其其其其影影影影响响响响因因因因素素素素有有有有土土土土质质质质，地地地地层层层层、地地地地下下下下水水水水、频频频频率率率率、振振振振动动动动方方方方向向向向等等等等。若若若若振振振振动动动动有有有有反射或折射边界层时，衰减情况十分复杂。反射或折射边界层时，衰减情况十分复杂。反射或折射边界层时，衰减情况十分复杂。反射或
65、折射边界层时，衰减情况十分复杂。在振动波传播的方向挖沟，阻止振动的传播，这在振动波传播的方向挖沟，阻止振动的传播，这在振动波传播的方向挖沟，阻止振动的传播，这在振动波传播的方向挖沟，阻止振动的传播，这种沟叫做种沟叫做种沟叫做种沟叫做“ “防振沟防振沟防振沟防振沟” ”。如果振动是以地面传播的表。如果振动是以地面传播的表。如果振动是以地面传播的表。如果振动是以地面传播的表面波为主，采用防振沟的方法十分有效。防振沟愈面波为主，采用防振沟的方法十分有效。防振沟愈面波为主，采用防振沟的方法十分有效。防振沟愈面波为主，采用防振沟的方法十分有效。防振沟愈深，隔振效果越好，而沟的宽度对隔振效果影响不深，隔振
66、效果越好，而沟的宽度对隔振效果影响不深，隔振效果越好，而沟的宽度对隔振效果影响不深，隔振效果越好，而沟的宽度对隔振效果影响不大。防振沟中间以不填材料为佳，为了防止其它物大。防振沟中间以不填材料为佳，为了防止其它物大。防振沟中间以不填材料为佳，为了防止其它物大。防振沟中间以不填材料为佳，为了防止其它物体落入沟内，可适当填些松散的锯末、膨胀珍珠岩体落入沟内，可适当填些松散的锯末、膨胀珍珠岩体落入沟内，可适当填些松散的锯末、膨胀珍珠岩体落入沟内，可适当填些松散的锯末、膨胀珍珠岩等材料。等材料。等材料。等材料。各种地面状况各种地面状况各种地面状况各种地面状况 注注注注意意意意：地地地地基基基基的的的的
67、特特特特征征征征振振振振动动动动，即即即即地地地地基基基基经经经经常常常常性性性性微微微微动动动动，是是是是具具具具有有有有固固固固有有有有特特特特殊殊殊殊周周周周期期期期的的的的振振振振动动动动。接接接接近近近近这这这这种种种种振振振振动动动动频频频频率率率率的的的的激激激激振振振振，振波随距离衰减不大，会引起振动污染。振波随距离衰减不大，会引起振动污染。振波随距离衰减不大，会引起振动污染。振波随距离衰减不大，会引起振动污染。 此此此此外外外外，若若若若地地地地面面面面建建建建筑筑筑筑物物物物的的的的固固固固有有有有频频频频率率率率与与与与该该该该频频频频率率率率相相相相近近近近，建建建建筑
68、筑筑筑物物物物容容容容易易易易因因因因共共共共振振振振而而而而受受受受到到到到激激激激励励励励。地地地地基基基基越越越越硬硬硬硬，微微微微振振振振频频频频率率率率越高，固有周期越短。越高，固有周期越短。越高，固有周期越短。越高，固有周期越短。三、吸振三、吸振三、吸振三、吸振受控对象控制受控对象控制受控对象控制受控对象控制 在受控对象上附加一个子系统使某一频率的振在受控对象上附加一个子系统使某一频率的振在受控对象上附加一个子系统使某一频率的振在受控对象上附加一个子系统使某一频率的振动得到控制，称为动力吸振，也就是利用它产生的动得到控制，称为动力吸振，也就是利用它产生的动得到控制，称为动力吸振，也
69、就是利用它产生的动得到控制，称为动力吸振，也就是利用它产生的吸振力减小受控对象对振源激励的响应。吸振力减小受控对象对振源激励的响应。吸振力减小受控对象对振源激励的响应。吸振力减小受控对象对振源激励的响应。 动力吸振器动力吸振器动力吸振器动力吸振器可滑动调节动力吸振器可滑动调节动力吸振器可滑动调节动力吸振器可滑动调节动力吸振器四、阻振，又称阻尼减振四、阻振，又称阻尼减振四、阻振，又称阻尼减振四、阻振，又称阻尼减振 在受控对象上附加阻尼器或阻尼元件，通过消耗在受控对象上附加阻尼器或阻尼元件，通过消耗在受控对象上附加阻尼器或阻尼元件，通过消耗在受控对象上附加阻尼器或阻尼元件，通过消耗能量使响应最小，
70、也常用外加阻尼材料的方法来增大能量使响应最小，也常用外加阻尼材料的方法来增大能量使响应最小，也常用外加阻尼材料的方法来增大能量使响应最小，也常用外加阻尼材料的方法来增大阻尼。阻尼可使沿结构传递的振动能量衰减；还可减阻尼。阻尼可使沿结构传递的振动能量衰减；还可减阻尼。阻尼可使沿结构传递的振动能量衰减；还可减阻尼。阻尼可使沿结构传递的振动能量衰减；还可减弱共振频率附近的振动。阻尼材料是具有内损耗、内弱共振频率附近的振动。阻尼材料是具有内损耗、内弱共振频率附近的振动。阻尼材料是具有内损耗、内弱共振频率附近的振动。阻尼材料是具有内损耗、内摩擦的材料，如沥青、软橡胶以及其它高分子涂料。摩擦的材料，如沥青
71、、软橡胶以及其它高分子涂料。摩擦的材料，如沥青、软橡胶以及其它高分子涂料。摩擦的材料，如沥青、软橡胶以及其它高分子涂料。 阻尼层示意图阻尼层示意图阻尼层示意图阻尼层示意图五、修改结构五、修改结构通通通通过过过过修修修修改改改改受受受受控控控控对对对对象象象象的的的的动动动动力力力力学学学学特特特特性性性性参参参参数数数数使使使使振振振振动动动动满满满满足足足足预预预预定定定定的的的的要要要要求求求求，不不不不需需需需要要要要附附附附加加加加任任任任何何何何子子子子系系系系统统统统的的的的振振振振动动动动控控控控制制制制方方方方法法法法。所所所所谓谓谓谓动动动动力力力力学学学学特特特特性性性性参
72、参参参数数数数是是是是指指指指影影影影响响响响受受受受控控控控对对对对象象象象质质质质量量量量、刚刚刚刚度度度度与与与与阻阻阻阻尼尼尼尼特特特特性性性性的的的的那那那那些些些些参参参参数数数数，如如如如惯惯惯惯性性性性元元元元件件件件的的的的质质质质量量量量、转转转转动动动动惯惯惯惯量量量量及其分布等。及其分布等。及其分布等。及其分布等。 除除除除上上上上述述述述之之之之外外外外，也也也也有有有有按按按按是是是是否否否否要要要要能能能能源源源源, , 将将将将振振振振动动动动控控控控制制制制分分分分为为为为无无无无源源源源振振振振动动动动控控控控制制制制与与与与有有有有源源源源振振振振动动动动
73、控控控控制制制制，前前前前者者者者又又又又称称称称为为为为被被被被动动动动振振振振动动动动控制，后者又称为主动振动控制。控制，后者又称为主动振动控制。控制，后者又称为主动振动控制。控制，后者又称为主动振动控制。第五节第五节减振材料与装置及其应用减振材料与装置及其应用一、减振材料（自学）一、减振材料（自学）一、减振材料（自学）一、减振材料（自学）2 2、阻尼材料、阻尼材料、阻尼材料、阻尼材料性能性能性能性能 剪切橡胶剪切橡胶剪切橡胶剪切橡胶 金属弹簧金属弹簧金属弹簧金属弹簧 软木软木软木软木 玻璃纤维板玻璃纤维板玻璃纤维板玻璃纤维板 气垫气垫气垫气垫 最低自振动频率最低自振动频率最低自振动频率最
74、低自振动频率 3Hz3Hz1Hz1Hz10Hz10Hz7Hz7Hz0.2Hz0.2Hz横向稳定性横向稳定性横向稳定性横向稳定性 好好好好 差差差差 好好好好 好好好好 好好好好 抗腐蚀老化抗腐蚀老化抗腐蚀老化抗腐蚀老化 较好较好较好较好 最好最好最好最好 较差较差较差较差 较好较好较好较好 较好较好较好较好 应用广泛应用广泛应用广泛应用广泛程度程度程度程度广泛应用广泛应用广泛应用广泛应用 广泛应用广泛应用广泛应用广泛应用 不够广泛不够广泛不够广泛不够广泛 手工部门应用手工部门应用手工部门应用手工部门应用 极少应用极少应用极少应用极少应用 施工与安装施工与安装施工与安装施工与安装 方便方便方便方
75、便 较方便较方便较方便较方便 方便方便方便方便 不方便不方便不方便不方便 不方便不方便不方便不方便 造价造价造价造价 一般一般一般一般 较高较高较高较高 一般一般一般一般 较高较高较高较高 高高高高 常见隔振材料的性能比较常见隔振材料的性能比较常见隔振材料的性能比较常见隔振材料的性能比较二、减振装置二、减振装置二、减振装置二、减振装置 机机机机械械械械设设设设备备备备和和和和基基基基础础础础之之之之间间间间需需需需选选选选择择择择合合合合理理理理的的的的隔隔隔隔振振振振材材材材料料料料或或或或隔隔隔隔振振振振装装装装置置置置，防防防防止止止止振振振振动动动动能能能能量量量量以以以以噪噪噪噪声声
76、声声形形形形式式式式向向向向外外外外传传传传递递递递。隔隔隔隔振振振振器器器器是是是是用用用用于于于于某某某某一一一一频频频频率率率率范范范范围围围围内内内内衰衰衰衰减减减减振振振振动动动动传传传传输输输输、减减减减弱弱弱弱冲冲冲冲击击击击的的的的隔隔隔隔离器，通常是弹性支撑物。离器，通常是弹性支撑物。离器，通常是弹性支撑物。离器，通常是弹性支撑物。 目目目目前前前前，使使使使用用用用广广广广泛泛泛泛的的的的是是是是金金金金属属属属弹弹弹弹簧簧簧簧隔隔隔隔振振振振器器器器和和和和剪剪剪剪切切切切橡橡橡橡胶胶胶胶隔振器隔振器隔振器隔振器，但以，但以，但以，但以空气弹簧隔振器空气弹簧隔振器空气弹簧
77、隔振器空气弹簧隔振器的隔离效果最好。的隔离效果最好。的隔离效果最好。的隔离效果最好。1 1、钢弹簧隔振器、钢弹簧隔振器、钢弹簧隔振器、钢弹簧隔振器 钢钢钢钢弹弹弹弹簧簧簧簧隔隔隔隔振振振振器器器器是是是是常常常常用用用用的的的的一一一一种种种种隔隔隔隔振振振振器器器器，它它它它有有有有螺螺螺螺旋旋旋旋弹弹弹弹簧和板条式钢板隔振器两种类型。簧和板条式钢板隔振器两种类型。簧和板条式钢板隔振器两种类型。簧和板条式钢板隔振器两种类型。该类产品是一种以减振弹簧、橡胶复合垫、阻尼等组该类产品是一种以减振弹簧、橡胶复合垫、阻尼等组该类产品是一种以减振弹簧、橡胶复合垫、阻尼等组该类产品是一种以减振弹簧、橡胶复
78、合垫、阻尼等组成的预应力吊架减振器。成的预应力吊架减振器。成的预应力吊架减振器。成的预应力吊架减振器。阻尼弹簧减振器主要用于各类重型机械及冷水机组、冷阻尼弹簧减振器主要用于各类重型机械及冷水机组、冷阻尼弹簧减振器主要用于各类重型机械及冷水机组、冷阻尼弹簧减振器主要用于各类重型机械及冷水机组、冷却水塔、消防水泵、各种风机、发电机、空气压缩机等。却水塔、消防水泵、各种风机、发电机、空气压缩机等。却水塔、消防水泵、各种风机、发电机、空气压缩机等。却水塔、消防水泵、各种风机、发电机、空气压缩机等。板条式隔振器由多根钢板叠加在一起构成，在充板条式隔振器由多根钢板叠加在一起构成，在充板条式隔振器由多根钢板
79、叠加在一起构成，在充板条式隔振器由多根钢板叠加在一起构成，在充分利用钢板良好弹性的同时，还极好地利用了钢板变分利用钢板良好弹性的同时，还极好地利用了钢板变分利用钢板良好弹性的同时，还极好地利用了钢板变分利用钢板良好弹性的同时，还极好地利用了钢板变形时在钢板之间产生的摩擦阻尼。板条式隔振器多用形时在钢板之间产生的摩擦阻尼。板条式隔振器多用形时在钢板之间产生的摩擦阻尼。板条式隔振器多用形时在钢板之间产生的摩擦阻尼。板条式隔振器多用于火车、汽车的车体减振，只有单方向冲击载荷的场于火车、汽车的车体减振，只有单方向冲击载荷的场于火车、汽车的车体减振，只有单方向冲击载荷的场于火车、汽车的车体减振，只有单方
80、向冲击载荷的场合也可使用板条式隔振器。合也可使用板条式隔振器。合也可使用板条式隔振器。合也可使用板条式隔振器。板簧板簧板簧板簧2 2、橡胶隔振器、橡胶隔振器、橡胶隔振器、橡胶隔振器 橡橡橡橡胶胶胶胶隔隔隔隔振振振振器器器器也也也也是是是是工工工工程程程程中中中中常常常常用用用用的的的的一一一一种种种种隔隔隔隔振振振振装装装装置置置置，其其其其最最最最大大大大的的的的优优优优点点点点是是是是本本本本身身身身具具具具有有有有一一一一定定定定的的的的阻阻阻阻尼尼尼尼，在在在在共共共共振振振振点点点点附附附附近近近近有有有有较较较较好好好好的的的的隔隔隔隔振振振振效效效效果果果果。橡橡橡橡胶胶胶胶隔隔
81、隔隔振振振振器器器器通通通通常常常常采采采采用用用用硬硬硬硬度度度度和和和和阻阻阻阻尼尼尼尼合合合合适适适适的的的的橡橡橡橡胶胶胶胶材材材材料料料料制制制制成成成成，根根根根据据据据承承承承力力力力条条条条件件件件不不不不同同同同，可可可可以以以以分分分分为为为为压压压压缩缩缩缩型、剪切型、压缩剪切复合型等。型、剪切型、压缩剪切复合型等。型、剪切型、压缩剪切复合型等。型、剪切型、压缩剪切复合型等。 橡橡橡橡胶胶胶胶剪剪剪剪切切切切隔隔隔隔振振振振器器器器是是是是由由由由内内内内、外外外外钢钢钢钢套套套套和和和和中中中中间间间间的的的的合合合合成成成成橡橡橡橡胶胶胶胶组组组组成成成成，橡橡橡橡胶
82、胶胶胶部部部部分分分分受受受受剪剪剪剪切切切切力力力力，具具具具有有有有较较较较大大大大的的的的变变变变形形形形范范范范围围围围和和和和较较较较低低低低的的的的固固固固有有有有频频频频率率率率。对对对对于于于于水水水水泵泵泵泵、压压压压缩缩缩缩机机机机、通通通通风风风风机机机机、发发发发电电电电机机机机组组组组、冷冷冷冷冻冻冻冻机机机机等等等等机机机机械械械械设设设设备备备备的的的的积积积积极极极极隔隔隔隔振振振振和和和和仪仪仪仪器器器器表表表表的的的的消消消消极极极极隔振都有良好的隔振效果。隔振都有良好的隔振效果。隔振都有良好的隔振效果。隔振都有良好的隔振效果。 橡胶剪切隔震器橡胶剪切隔震器
83、橡胶剪切隔震器橡胶剪切隔震器适合于大型设备的运行减振，更利于设备冲击力的适合于大型设备的运行减振，更利于设备冲击力的适合于大型设备的运行减振，更利于设备冲击力的适合于大型设备的运行减振，更利于设备冲击力的吸收，适用于高速冲床、各种锻锤设备的减振安装。吸收，适用于高速冲床、各种锻锤设备的减振安装。吸收，适用于高速冲床、各种锻锤设备的减振安装。吸收，适用于高速冲床、各种锻锤设备的减振安装。阻尼弹簧减振器阻尼弹簧减振器阻尼弹簧减振器阻尼弹簧减振器3、空气弹簧、空气弹簧橡胶空气弹簧的型体结构：有一曲、二曲、三曲、橡胶空气弹簧的型体结构：有一曲、二曲、三曲、橡胶空气弹簧的型体结构：有一曲、二曲、三曲、橡
84、胶空气弹簧的型体结构：有一曲、二曲、三曲、四曲等形式。四曲等形式。四曲等形式。四曲等形式。橡胶空气弹簧是一种由橡胶、网线贴合成的曲形橡胶空气弹簧是一种由橡胶、网线贴合成的曲形橡胶空气弹簧是一种由橡胶、网线贴合成的曲形橡胶空气弹簧是一种由橡胶、网线贴合成的曲形胶囊。胶囊两端部需用两块钢板相连接，形成一个压胶囊。胶囊两端部需用两块钢板相连接，形成一个压胶囊。胶囊两端部需用两块钢板相连接，形成一个压胶囊。胶囊两端部需用两块钢板相连接，形成一个压缩空气室。橡胶与网线本身不提供对负荷的承载力，缩空气室。橡胶与网线本身不提供对负荷的承载力，缩空气室。橡胶与网线本身不提供对负荷的承载力，缩空气室。橡胶与网线
85、本身不提供对负荷的承载力，而是由充入胶囊内的压缩空气来完成。橡胶空气弹簧而是由充入胶囊内的压缩空气来完成。橡胶空气弹簧而是由充入胶囊内的压缩空气来完成。橡胶空气弹簧而是由充入胶囊内的压缩空气来完成。橡胶空气弹簧按照性能与特点又称为：橡胶空气冲程调节器，橡胶按照性能与特点又称为：橡胶空气冲程调节器，橡胶按照性能与特点又称为：橡胶空气冲程调节器，橡胶按照性能与特点又称为：橡胶空气冲程调节器，橡胶空气隔振体。空气隔振体。空气隔振体。空气隔振体。橡橡橡橡胶胶胶胶空空空空气气气气弹弹弹弹簧簧簧簧空气弹簧的缺点，是需要有压缩气源及一套复空气弹簧的缺点，是需要有压缩气源及一套复空气弹簧的缺点，是需要有压缩气
86、源及一套复空气弹簧的缺点，是需要有压缩气源及一套复杂的辅助系统，造价昂贵，并且荷重只限于一个方杂的辅助系统，造价昂贵，并且荷重只限于一个方杂的辅助系统，造价昂贵，并且荷重只限于一个方杂的辅助系统，造价昂贵，并且荷重只限于一个方向，故一般工程上采用较少。向，故一般工程上采用较少。向，故一般工程上采用较少。向，故一般工程上采用较少。 工程应用中除单独使用某种隔振材料外，也常工程应用中除单独使用某种隔振材料外，也常工程应用中除单独使用某种隔振材料外，也常工程应用中除单独使用某种隔振材料外，也常将几种隔振材料结合使用，如应用最多的有将几种隔振材料结合使用，如应用最多的有将几种隔振材料结合使用，如应用最
87、多的有将几种隔振材料结合使用，如应用最多的有“ “钢弹钢弹钢弹钢弹簧簧簧簧橡胶复合式减振器橡胶复合式减振器橡胶复合式减振器橡胶复合式减振器” ”、“ “软木软木软木软木弹簧隔振装置弹簧隔振装置弹簧隔振装置弹簧隔振装置” ”及及及及“ “毡类毡类毡类毡类弹簧隔振装置弹簧隔振装置弹簧隔振装置弹簧隔振装置” ”等，这些隔振装置综等，这些隔振装置综等，这些隔振装置综等，这些隔振装置综合了不同材料的优点。合了不同材料的优点。合了不同材料的优点。合了不同材料的优点。 4 4、液体弹簧（自学）、液体弹簧（自学）、液体弹簧（自学）、液体弹簧（自学）三、振动污染的控制（自学）三、振动污染的控制（自学）三、振动污染的控制（自学）三、振动污染的控制（自学）本章作业本章作业1、什么是振动污染？、什么是振动污染？2、振动评价指标有哪些？、振动评价指标有哪些？3、简述常用的振动控制技术。、简述常用的振动控制技术。
