機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)論文開(kāi)題報(bào)告

時(shí)間：2024-06-30 12:55:39 開(kāi)題報(bào)告我要投稿

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　　開(kāi)題報(bào)告是畢業(yè)論文答辯委員會(huì)對(duì)學(xué)生答辯資格審查的一個(gè)重要依據(jù)材料，下面是小編搜集整理的機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)論文開(kāi)題報(bào)告，供大家閱讀參考。

機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)論文開(kāi)題報(bào)告

　　課題名稱： 理論力學(xué)創(chuàng)新應(yīng)用ZME型多功能實(shí)驗(yàn)臺(tái)單自由度振動(dòng)系統(tǒng)的測(cè)試

　　一、選題的目的及意義：

　　科學(xué)和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人才聘用的市場(chǎng)化，都對(duì)畢業(yè)生的實(shí)際能力提出了很高的要求。培養(yǎng)和訓(xùn)練畢業(yè)生的應(yīng)用所學(xué)知識(shí)的能力、分析及解決問(wèn)題的能力、實(shí)踐動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力，是課題研究的基本目的。

　　機(jī)械振動(dòng)是在日常生活和工程實(shí)際中普遍存在的一種現(xiàn)象，也是整個(gè)力學(xué)中最重要的研究領(lǐng)域之一。機(jī)械振動(dòng)指機(jī)器或結(jié)構(gòu)物在平衡位置附近所做的“往復(fù)運(yùn)動(dòng)”。在工程中，存在著很多振動(dòng)現(xiàn)象。如飛行器與船舶的振動(dòng)、機(jī)床與刀具的振動(dòng)、各種動(dòng)力機(jī)械的振動(dòng)等。機(jī)械振動(dòng)降低了機(jī)器的動(dòng)態(tài)精度和性能，機(jī)械振動(dòng)會(huì)使機(jī)器產(chǎn)生交變載荷，這將導(dǎo)致機(jī)器使用壽命的降低甚至釀成災(zāi)難事故。共振現(xiàn)象是工程中需要研究的重要課題，在共振區(qū)內(nèi)振動(dòng)都很強(qiáng)烈，會(huì)導(dǎo)致機(jī)器或結(jié)構(gòu)過(guò)大變形，造成破壞。因此有效地進(jìn)行振動(dòng)隔離或減振設(shè)計(jì)，消除和抑制振動(dòng)的消極影響，是機(jī)械振動(dòng)的一個(gè)主要研究方向之一。研究機(jī)械振動(dòng)的意義體現(xiàn)在發(fā)展振動(dòng)理論、防范有害振動(dòng)和利用有益振動(dòng)等方面。

　　機(jī)械工業(yè)的技術(shù)水平和現(xiàn)代化程度極大地影響整個(gè)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的技術(shù)水平�，F(xiàn)代化的工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通等各個(gè)領(lǐng)域的發(fā)展要求設(shè)計(jì)出性能更好的機(jī)械設(shè)備，由此導(dǎo)致機(jī)械振動(dòng)力學(xué)的發(fā)展和研究。研究機(jī)械振動(dòng)學(xué)的理論與方法，解釋機(jī)械結(jié)構(gòu)系統(tǒng)中各種復(fù)雜運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象，實(shí)現(xiàn)大型復(fù)雜裝備振動(dòng)與噪聲的有效控制，充分利用振動(dòng)現(xiàn)象，是提升機(jī)械裝備性能的重要手段，而機(jī)械振動(dòng)系統(tǒng)測(cè)試是研究機(jī)械振動(dòng)的重要手段。

　　機(jī)械振動(dòng)測(cè)試是研究和解決工程技術(shù)中許多動(dòng)力學(xué)問(wèn)題必不可少的手段，可以用來(lái)求解機(jī)械結(jié)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)參數(shù)：阻尼、固有頻率等。其目的：一是尋找振源，減少或消除被測(cè)量設(shè)備和結(jié)構(gòu)所存在的振動(dòng);二是測(cè)定結(jié)構(gòu)或系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性以便改進(jìn)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，提高抗震能力。

　　研究機(jī)械振動(dòng)是防范有害振動(dòng)的迫切要求。工程中有大量的振動(dòng)問(wèn)題需要人們研究、分析和處理，特別是現(xiàn)代機(jī)械產(chǎn)品向著高速化、精密化、輕型化、微型化和大型化等方向發(fā)展，使得振動(dòng)問(wèn)題更加突出，對(duì)防范振動(dòng)提出了更高的要求。在高速化的機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)中，為了滿足高速化機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)質(zhì)量，動(dòng)力學(xué)分析方法從動(dòng)態(tài)靜力分析發(fā)展到動(dòng)力分析和彈性動(dòng)力分析。例如，汽車的高速化推動(dòng)了對(duì)整車振動(dòng)和傳動(dòng)系統(tǒng)振動(dòng)與噪聲的研究等。在精密加工領(lǐng)域，機(jī)械振動(dòng)是影響加工質(zhì)量和表面質(zhì)量的主要因素之一，嚴(yán)重時(shí)會(huì)影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

　　研究機(jī)械振動(dòng)是振動(dòng)利用工程的迫切要求。在許多行業(yè)，振動(dòng)機(jī)器和儀器已經(jīng)用來(lái)完成各種不同的工藝過(guò)程，如成形、篩分、整形、診斷等。電話機(jī)、諧振器、各部門使用的各種類型的振動(dòng)機(jī)、醫(yī)療設(shè)備中的核磁共振、振動(dòng)診斷技術(shù)等都是對(duì)振動(dòng)原理的實(shí)際有利應(yīng)用。對(duì)這些振動(dòng)現(xiàn)象進(jìn)行研究,找出其內(nèi)在規(guī)律,并進(jìn)行有效的利用,則會(huì)對(duì)社會(huì)產(chǎn)生重大的社會(huì)效益與經(jīng)濟(jì)效益。目前振動(dòng)利用工程學(xué)科取得了一系列研究成果，但仍然需要發(fā)展和開(kāi)拓新的領(lǐng)域。

　　對(duì)機(jī)械振動(dòng)的研究不僅有利于改善人們的生活環(huán)境和水平，也有助于提高機(jī)械設(shè)備的使用壽命，提高生產(chǎn)效率。正因如此，機(jī)械振動(dòng)系統(tǒng)測(cè)試實(shí)驗(yàn)在生產(chǎn)和科研等多方面都有著十分重要的作用。為了控制振動(dòng)，將振動(dòng)給人們帶來(lái)的危害降至最低，就需要我們了解振動(dòng)的特性和規(guī)律，對(duì)振動(dòng)進(jìn)行測(cè)試和研究。

　　許多工程實(shí)際振動(dòng)系統(tǒng)夠可簡(jiǎn)化為單自由度振動(dòng)系統(tǒng)來(lái)研究，它是研究復(fù)雜振動(dòng)系統(tǒng)的基礎(chǔ)。進(jìn)行單自由度振動(dòng)系統(tǒng)測(cè)試研究的最終目的就是通過(guò)其來(lái)研究復(fù)雜振動(dòng)，進(jìn)行機(jī)械或結(jié)構(gòu)的振動(dòng)分析和振動(dòng)設(shè)計(jì)，來(lái)控制振動(dòng)的危害，利用有益的振動(dòng)，合理利用機(jī)械振動(dòng)特性，創(chuàng)造性地設(shè)計(jì)動(dòng)力機(jī)械，造福人類，也是為以后的進(jìn)一步學(xué)習(xí)研究機(jī)械力學(xué)奠定良好的基礎(chǔ)。因此，研究單自由度振動(dòng)系統(tǒng)振動(dòng)具有很大的現(xiàn)實(shí)意義和應(yīng)用前景。

　　二、國(guó)內(nèi)外機(jī)械振動(dòng)理論的進(jìn)展概況

　　(I) 機(jī)械振動(dòng)概述：在機(jī)械動(dòng)力學(xué)領(lǐng)域，機(jī)械振動(dòng)理論是一個(gè)重要的研究方向，許多研究人員己經(jīng)進(jìn)行了大量卓有成效的研究，并有許多成熟的理論技術(shù)己經(jīng)應(yīng)用到實(shí)際中，出現(xiàn)了大量的優(yōu)秀的振動(dòng)產(chǎn)品及技術(shù)成果。如機(jī)械表、光導(dǎo)纖維通信技術(shù)、醫(yī)用CT、振動(dòng)診斷技術(shù)、振動(dòng)輸送機(jī)、振動(dòng)篩、激振器及振動(dòng)控制技術(shù)等。這些產(chǎn)品及技術(shù)主要應(yīng)用于機(jī)械制造、地質(zhì)、能源化工、核工業(yè)、土木建筑、海洋、航空航天、交通運(yùn)輸以及其它領(lǐng)域和各個(gè)技術(shù)部門。

　　對(duì)機(jī)械振動(dòng)的研究起始于17世紀(jì)60年代對(duì)鐘擺微振動(dòng)機(jī)理的探索。在隨后的兩個(gè)世紀(jì)中，梁和板等結(jié)構(gòu)件的振動(dòng)是力學(xué)界研究的熱門。20世紀(jì)初，人們關(guān)心的機(jī)械振動(dòng)問(wèn)題主要集中在如何避免共振，因次，研究的重點(diǎn)是機(jī)械結(jié)構(gòu)的固有頻率和振型的確定。在第二次工業(yè)革命中，電動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)和汽輪機(jī)的出現(xiàn)，高速轉(zhuǎn)子引起的振動(dòng)問(wèn)題變得突出起來(lái)。20世紀(jì)60年代，線性振動(dòng)基本理論已經(jīng)建立起來(lái)。20世紀(jì)30年代，機(jī)械振動(dòng)的研究開(kāi)始由線性振動(dòng)發(fā)展到非線性振動(dòng)。20世紀(jì)下半葉，非線性振動(dòng)理論得到飛速發(fā)展。到20世紀(jì)中葉，線性離散系統(tǒng)的基本理論已經(jīng)建立起來(lái)。20世紀(jì)50年代以來(lái)，機(jī)械振動(dòng)的研究從規(guī)則的振動(dòng)發(fā)展到用概率和統(tǒng)計(jì)的方法才能描述其規(guī)律的隨機(jī)振動(dòng)。

　　在最近一個(gè)時(shí)期，科技工作者對(duì)許多非線性振動(dòng)問(wèn)題進(jìn)行了深入研究，在定量研究或定性研究方面都提出了一些新的研究方法。特別是在近30年來(lái)，對(duì)混沌運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象的揭示及對(duì)其展開(kāi)的研究工作，被認(rèn)為是當(dāng)今科學(xué)領(lǐng)域的重大發(fā)現(xiàn)和重要成就之一。此外，隨著自動(dòng)控制理論和電子計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，也為多自由度系統(tǒng)的計(jì)算和非線性振動(dòng)系統(tǒng)的研究提供了技術(shù)基礎(chǔ)，許多非線性振動(dòng)問(wèn)題可以借助數(shù)值計(jì)算與數(shù)值模擬方法予以解決使得非線性振動(dòng)問(wèn)題的解法向前推動(dòng)了一大步。振動(dòng)理論和實(shí)驗(yàn)技術(shù)的發(fā)展，使振動(dòng)分析成為機(jī)械設(shè)計(jì)中的一種重要工具。信號(hào)分析方法，尤其是快速傅立葉變換的出現(xiàn)成為現(xiàn)代振動(dòng)測(cè)試、故障診斷技術(shù)的基礎(chǔ)。現(xiàn)代的振動(dòng)測(cè)試技術(shù)是20世紀(jì)70年代以后隨著信號(hào)分析方法的出現(xiàn)而發(fā)展起來(lái)的。1988年，美國(guó)National Instruments公司提出了“軟件即儀器”的概念，開(kāi)啟了虛擬儀器研究的先河。20世紀(jì)60-70年代專家系統(tǒng)出現(xiàn)，其首要目標(biāo)就是用于基于振動(dòng)檢測(cè)的故障診斷。振動(dòng)主動(dòng)控制技術(shù)的研究始于20世紀(jì)50年代末期，80年代后已經(jīng)進(jìn)入蓬勃發(fā)展階段，不僅取得了豐富的理論研究成果，而且成功應(yīng)用于航天、土木及車輛結(jié)構(gòu)的振動(dòng)控制領(lǐng)域。

　　20世紀(jì)以來(lái),迅猛發(fā)展的航空、航天、機(jī)械、車輛、船舶、土木、控制、通訊等工業(yè),促使人們對(duì)機(jī)械、結(jié)構(gòu)、電路中的振動(dòng)現(xiàn)象進(jìn)行深入研究。這使得線性時(shí)不變系統(tǒng)的振動(dòng)理論形成了完整體系,非線性振動(dòng)理論得到了很大發(fā)展,隨機(jī)振動(dòng)、流固耦合振動(dòng)、振動(dòng)與噪聲控制、振動(dòng)測(cè)量與系統(tǒng)建模、轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)、包裝動(dòng)力學(xué)等一批分支學(xué)科從無(wú)到有,形成了廣大工程師可用來(lái)解決問(wèn)題的振動(dòng)學(xué)。

　　目前，線性振動(dòng)理論的研究已經(jīng)很成熟了，已經(jīng)建立了完整的理論體系，為非線性振動(dòng)，甚至是混沌的研究奠定了基礎(chǔ)。非線性振動(dòng)的研究工作已取得許多重要成果，并且已經(jīng)解決了理論上和工程應(yīng)用方面的諸多問(wèn)題。但是還有很多問(wèn)題還沒(méi)有徹底解決。需要對(duì)其進(jìn)行更深的研究。

　　國(guó)內(nèi)振動(dòng)研究概況：早在戰(zhàn)國(guó)時(shí)期《莊子》就已經(jīng)明確記載了共振現(xiàn)象。20世紀(jì)60年代初期，國(guó)內(nèi)學(xué)者張阿舟同研究生聯(lián)名發(fā)表《頻率辨》論文，對(duì)單自由度粘性阻尼線性系統(tǒng)的各種特性頻率：固有頻率、自然頻率、(位移)振幅共振頻率和加速度振幅共振頻率作了精辟的分析，從理論上澄清了它們各自的含義和特定的界限。

　　我國(guó)學(xué)者陳予恕院士是非線性動(dòng)力學(xué)及其工程應(yīng)用在中國(guó)發(fā)展的主要代表。他和加拿大學(xué)者W.Langford在1988年提出了C-L方法可求出整個(gè)參數(shù)空間中的周期解。該方法的理論意義在于：統(tǒng)一了世界文獻(xiàn)對(duì)非線性參數(shù)激勵(lì)系統(tǒng)似乎矛盾的結(jié)果，建立起系統(tǒng)分岔解的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和系統(tǒng)參數(shù)之間的全面聯(lián)系，從而突破了非線性振動(dòng)理論發(fā)展的瓶頸。

　　我國(guó)學(xué)者朱位秋院士在1998年撰寫(xiě)的專著是當(dāng)代關(guān)于隨機(jī)振動(dòng)的代表性著作之一。他關(guān)于非線性隨機(jī)振動(dòng)的研究構(gòu)成了一個(gè)非線性隨機(jī)動(dòng)力學(xué)與控制的Hamilton理論體系框架，為解決工程中一系列非線性隨機(jī)動(dòng)力學(xué)與控制的關(guān)鍵問(wèn)題提供了一整套全新而有效的理論方法。張廣軍等通過(guò)雙穩(wěn)Duffing 振子的隨機(jī)共振及其矩方程的分岔之間的關(guān)系研究了隨機(jī)共振的機(jī)制。

　　1999年，我國(guó)學(xué)者劉世齡、張佑啟、陳樹(shù)輝和徐兆四人提出了“強(qiáng)非線性振動(dòng)的增量諧波平衡法和推廣的攝動(dòng)方法”。謝建華等建立了兩自由度含間隙振動(dòng)系統(tǒng)對(duì)稱周期碰撞運(yùn)動(dòng)的Poincare映射方程。張?zhí)靷b等在同步振動(dòng)系統(tǒng)耦合效應(yīng)研究中導(dǎo)出了系統(tǒng)形成同步的耦合條件，給出了振動(dòng)同步系統(tǒng)結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計(jì)和選擇的工程方法。

　　(II)單自由度振動(dòng)系統(tǒng)：任何一個(gè)實(shí)際的振動(dòng)系統(tǒng)都是無(wú)限復(fù)雜的，為了能對(duì)之進(jìn)行分析，一定要加以簡(jiǎn)化，并在簡(jiǎn)化的基礎(chǔ)上建立合適的力學(xué)模型。在簡(jiǎn)化模型中，振動(dòng)體的位置或形狀只需用一個(gè)獨(dú)立坐標(biāo)來(lái)描述的系統(tǒng)稱為單自由度系統(tǒng)。

　　單自由度系統(tǒng)是最簡(jiǎn)單、最基本的振動(dòng)系統(tǒng)。其重要性，一方面在于在很多實(shí)際問(wèn)題都可簡(jiǎn)化成一個(gè)單自由度系統(tǒng)，從而直接利用對(duì)這種系統(tǒng)的研究成果來(lái)解決問(wèn)題;另一方面在于它具有一般振動(dòng)系統(tǒng)的一些基本特性，是多自由度系統(tǒng)和連續(xù)系統(tǒng)乃至非線性系統(tǒng)振動(dòng)理論和方法的基礎(chǔ)。在理論分析中，利用它的直觀、簡(jiǎn)單，可以把握振動(dòng)系統(tǒng)的許多基本性質(zhì)。

　　以彈簧一質(zhì)量系統(tǒng)為力學(xué)模型，如圖1所示，對(duì)研究單自由度系統(tǒng)的振動(dòng)有著非常普遍的實(shí)際意義，因?yàn)楣こ躺嫌性S多問(wèn)題通過(guò)簡(jiǎn)化，用單自由度系統(tǒng)的振動(dòng)理論就能得到滿意的結(jié)果。而同時(shí)對(duì)多自由度系統(tǒng)和連續(xù)系統(tǒng)的振動(dòng)，在特殊坐標(biāo)系中考察時(shí)，顯示出與單自由度系統(tǒng)類似的性態(tài)。因此，揭示單自由度振動(dòng)系統(tǒng)的規(guī)律、特點(diǎn)，為進(jìn)一步研究復(fù)雜振動(dòng)系統(tǒng)奠定了基礎(chǔ)。

　　1.單自由度系統(tǒng)的無(wú)阻尼自由振動(dòng)：是以正弦或余弦函數(shù)或統(tǒng)稱為諧波函數(shù)表示的，以其靜平衡位置為振動(dòng)中心的簡(jiǎn)諧振動(dòng)。

　　式(1)就是無(wú)阻尼自由振動(dòng)的微分方程，是二階常系數(shù)線性齊次方程。

　　系統(tǒng)周期： (2)

　　系統(tǒng)頻率： (3)

　　系統(tǒng)固有頻率： (4)

　　2.單自由度系統(tǒng)的有阻尼自由振動(dòng)：在自由振動(dòng)中，物塊除受恢復(fù)力的作用外，還受到阻力的作用，振動(dòng)過(guò)程中的阻力通稱阻尼。產(chǎn)生阻尼的因素比較多，例如在流體介質(zhì)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生介質(zhì)的粘性阻尼(如空氣阻尼、油的阻尼)等，總是有能量的散逸，系統(tǒng)不可能持續(xù)作等幅的自由振動(dòng)，而是隨著時(shí)間的推移振幅將不斷減小。這種自由振動(dòng)叫做有阻尼自由振動(dòng)。有阻尼自由振動(dòng)固有頻率：。有阻尼自由振動(dòng)周期：，阻尼自由振動(dòng)的周期大于無(wú)阻尼自由振動(dòng)的周期。

　　3.單自由度系統(tǒng)的受迫振動(dòng)：在持續(xù)的外部激勵(lì)作用下所產(chǎn)生的振動(dòng)稱為受迫振動(dòng)。自由振動(dòng)成分在阻尼作用下迅速衰減，振動(dòng)的頻率最終取決于激勵(lì)的頻率。受迫振動(dòng)包含瞬態(tài)振動(dòng)和穩(wěn)態(tài)振動(dòng)，在振動(dòng)開(kāi)始一段時(shí)間內(nèi)所出現(xiàn)的隨時(shí)間變化的振動(dòng)，稱為瞬態(tài)振動(dòng)。經(jīng)過(guò)短暫時(shí)間后，瞬態(tài)振動(dòng)消失。系統(tǒng)從外界不斷地獲得能量來(lái)補(bǔ)償阻尼所耗散的能量，因而能夠作持續(xù)的等幅振動(dòng)，這種振動(dòng)的頻率與激勵(lì)頻率相同，稱為穩(wěn)態(tài)振動(dòng)。

　　4.單自由度系統(tǒng)的自激振動(dòng)：自激振動(dòng)指在非線性振動(dòng)中，系統(tǒng)只受其本身產(chǎn)生的激勵(lì)所維持的振動(dòng)。自激振動(dòng)系統(tǒng)本身除具有振動(dòng)元件外,還具有非振蕩性的能源、調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)和反饋環(huán)節(jié)。因此，不存在外界激勵(lì)時(shí)它也能產(chǎn)生一種穩(wěn)定的周期振動(dòng)，維持自激振動(dòng)的交變力是由運(yùn)動(dòng)本身產(chǎn)生的且由反饋和調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)所控制。自激振動(dòng)的頻率基本上取決于系統(tǒng)的固有特性。自激振動(dòng)與初始條件無(wú)關(guān)，其頻率等于或接近于系統(tǒng)的固有頻率。如飛機(jī)飛行過(guò)程中機(jī)翼的顫振、鐘表擺的擺動(dòng)和琴弦的振動(dòng)都屬于自激振動(dòng)。

　　自激振動(dòng)特征：

　　(1)振動(dòng)過(guò)程中，存在能量的輸入與耗散，因次其為非保守系統(tǒng);

　　(2)能源恒定，能量的輸入僅受運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，即振動(dòng)系統(tǒng)的位移和速度的調(diào)節(jié)，因次其不含時(shí)間變量，為自治系統(tǒng);

　　(3)振動(dòng)的特征量，如頻率和振幅，由系統(tǒng)的物理參數(shù)確定，與初始條件無(wú)關(guān);

　　(4)自治的線性系統(tǒng)只能產(chǎn)生衰減自由振動(dòng)，吳耗散時(shí)也只能產(chǎn)生振幅由初始條件確定的等幅自由振動(dòng)，因次自振系統(tǒng)為非線性系統(tǒng);

　　(5)自激振動(dòng)的穩(wěn)定性取決于能量的輸入與耗散的相互關(guān)系。

　　機(jī)械振動(dòng)主要研究?jī)?nèi)容及方向

　　1、機(jī)械振動(dòng)研究的內(nèi)容及方向

　　(1)確定系統(tǒng)的固有頻率，預(yù)防共振的發(fā)生。隨著機(jī)械設(shè)備性能的高速重載化和結(jié)構(gòu)、材質(zhì)的輕型化，導(dǎo)致現(xiàn)代機(jī)械的固有頻率下降，而激勵(lì)頻率上升。因次，有可能使得機(jī)器的運(yùn)轉(zhuǎn)速度進(jìn)入或接近機(jī)械的“共振區(qū)”，引發(fā)強(qiáng)烈的共振，從而破壞機(jī)械的正常運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，所以對(duì)高速機(jī)械裝置均應(yīng)進(jìn)行共振驗(yàn)算，避免共振事故的發(fā)生。

　　(2)計(jì)算系統(tǒng)的動(dòng)力響應(yīng)，以確定機(jī)械或結(jié)構(gòu)受到的動(dòng)載荷或振動(dòng)的能量水平。傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)計(jì)方法中，對(duì)機(jī)械運(yùn)動(dòng)分析與載荷計(jì)算是建立在剛性假定的基礎(chǔ)上，按照靜力學(xué)或剛體動(dòng)力學(xué)方法進(jìn)行的分析設(shè)計(jì)，此種方法面臨現(xiàn)代機(jī)械輕型高速化趨勢(shì)的挑戰(zhàn)。而現(xiàn)代化機(jī)械設(shè)計(jì)方法正由靜態(tài)設(shè)計(jì)向動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)過(guò)度，考慮到機(jī)械結(jié)構(gòu)的彈性分析機(jī)械振動(dòng)載荷。

　　(3)研究平衡、隔振和消振方法，消除振動(dòng)的影響�，F(xiàn)代機(jī)器與儀器的重要特征之一就是高速和精密。高速容易導(dǎo)致振動(dòng)，而精密設(shè)備卻往往對(duì)自身與外界的振動(dòng)有極為嚴(yán)格的限制。因次，對(duì)機(jī)械的減振、隔振技術(shù)提出了越來(lái)越高的要求。所以，隔振設(shè)備的設(shè)計(jì)、選用與配置、減振措施的采用也是機(jī)械動(dòng)力系統(tǒng)研究的任務(wù)之一。

　　(4)研究自激振動(dòng)及其他不穩(wěn)定振動(dòng)產(chǎn)生的原因，從而有效地加以控制。自激振動(dòng)是一種恒定頻率和恒定振幅的周期運(yùn)動(dòng)，與其他受周期性外作用激勵(lì)的振動(dòng)有本質(zhì)區(qū)別。自激振動(dòng)是有能源支持的非線性自治系統(tǒng)各個(gè)單元相互作用形成的穩(wěn)態(tài)周期運(yùn)動(dòng)，是此類系統(tǒng)平衡狀態(tài)失穩(wěn)后的一種終極狀態(tài)，描述其運(yùn)動(dòng)規(guī)律的數(shù)學(xué)模型都是非線性自治方程。對(duì)自激振動(dòng)的研究必須解決兩個(gè)基本問(wèn)題：如果自激振動(dòng)是需要的，就要研究如何得到所需頻率、功率和波形的振動(dòng);如果自激振動(dòng)是有害的，就要研究如何設(shè)法消除它。解決問(wèn)題的關(guān)鍵在于相位關(guān)系和能量平衡。

　　(5)進(jìn)行振動(dòng)診斷，分析事故產(chǎn)生的原因及控制環(huán)境噪聲。機(jī)械故障診斷理論與技術(shù)在世界范圍內(nèi)受到學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的日益廣泛關(guān)注。在各種故障診斷技術(shù)中，基于振動(dòng)分析判斷機(jī)械工作狀態(tài)、識(shí)別故障類型和位置、預(yù)測(cè)故障趨勢(shì)的振動(dòng)診斷方法占據(jù)著主導(dǎo)地位。振動(dòng)診斷涉及兩類基本問(wèn)題，即故障分析與故障診斷。機(jī)械故障診斷，就是通過(guò)檢測(cè)、提取、利用機(jī)械系統(tǒng)進(jìn)行運(yùn)行中所產(chǎn)生的相關(guān)信息，識(shí)別其技術(shù)狀態(tài)，確定故障的性質(zhì)，分析故障產(chǎn)生的原因，尋找故障部位，預(yù)報(bào)故障的發(fā)展趨勢(shì)，并提出相應(yīng)的對(duì)策。

　　(6)振動(dòng)技術(shù)的利用。作為一種自然現(xiàn)象，振動(dòng)存在著有利的一面，也存在著有害的一面。對(duì)于振動(dòng)問(wèn)題的研究，一方面要充分利用振動(dòng)現(xiàn)象為人類造福，如振動(dòng)破碎、振動(dòng)送料等都是振動(dòng)正向應(yīng)用的實(shí)例;另一方面，要系統(tǒng)分析機(jī)械設(shè)備止逆閥的振動(dòng)機(jī)理，研究隔振和減振措施。

　　機(jī)械振動(dòng)存在的理論與技術(shù)問(wèn)題

　　1、機(jī)械振動(dòng)理論在近年來(lái)雖然得到迅速發(fā)展，但仍有大量理論與技術(shù)問(wèn)題等待人們?nèi)パ芯亢吞剿鳎?/p>

　　(1)關(guān)于振動(dòng)理論方面，目前線性振動(dòng)理論發(fā)展較為完備，但非線性振動(dòng)理論還有許多問(wèn)題尚需解決。工程上的非線性問(wèn)題常常采用簡(jiǎn)化的線性性化處理，或在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行分段線性化處理。在這方面有待于進(jìn)一步探索。

　　(2)乘坐振動(dòng)力學(xué)。一般固定式機(jī)械有較為規(guī)律的激勵(lì)，研究較為成熟。為對(duì)于交通機(jī)械，如汽車、工程機(jī)械、艦船等，則受到的外界激勵(lì)往往是隨機(jī)激勵(lì)，需要根據(jù)載荷譜來(lái)進(jìn)行分析。因此對(duì)于這類機(jī)械的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，懸架設(shè)計(jì)、座椅設(shè)計(jì)以及隔振與減振設(shè)計(jì)等方面引入隨機(jī)振動(dòng)理論，是一個(gè)廣闊與重大的課題。

　　(3)計(jì)算機(jī)應(yīng)用于動(dòng)態(tài)模擬。動(dòng)態(tài)模擬是在計(jì)算機(jī)上顯示機(jī)械在各種參數(shù)與條件下的動(dòng)態(tài)性能，從而實(shí)現(xiàn)在設(shè)計(jì)階段預(yù)測(cè)與控制機(jī)械的動(dòng)態(tài)特性，進(jìn)而取代樣機(jī)的中間試驗(yàn)，大大降低機(jī)器的成本與試制周期。

　　(4)振動(dòng)疲勞機(jī)理的研究。許多機(jī)械零部件的疲勞破壞是因振動(dòng)產(chǎn)生的。如何把振動(dòng)理論與疲勞強(qiáng)度理論結(jié)合起來(lái)，是一個(gè)新的課題。

　　(5)有關(guān)測(cè)試技術(shù)理論、故障診斷理論，以及實(shí)用、有效、廉價(jià)的測(cè)試、診斷設(shè)備與技術(shù)研究，距離生產(chǎn)急需尚有相當(dāng)距離。

　　(6)流固耦合振動(dòng)是指流體流過(guò)固體時(shí)會(huì)激發(fā)振動(dòng)，而固體的振動(dòng)又會(huì)反過(guò)來(lái)影響流場(chǎng)與流態(tài)，從而改變振動(dòng)的形態(tài)。工程上這類問(wèn)題很多，如導(dǎo)線舞動(dòng)、卡門渦振動(dòng)、軸承油膜振蕩等，在學(xué)術(shù)上也是一個(gè)嶄新的分支，是一個(gè)急待研究與發(fā)展的領(lǐng)域。

　　三、課題的主要設(shè)計(jì)內(nèi)容：

　　本課題主要設(shè)計(jì)單自由度振動(dòng)系統(tǒng)測(cè)試，除了實(shí)驗(yàn)計(jì)算出系統(tǒng)的固有頻率，還觀察了解自由振動(dòng)和自激振動(dòng)的現(xiàn)象和特點(diǎn)，比較它們的不同之處。首先是緒論部分，提出了論文的研究背景和意義，機(jī)械振動(dòng)理論的研究現(xiàn)狀，并且對(duì)相關(guān)的文獻(xiàn)進(jìn)行綜述;接著對(duì)理論力學(xué)ZME-1多功能實(shí)驗(yàn)臺(tái)進(jìn)行了概述，敘述了理論依據(jù)，研究方法等。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的主要任務(wù)是：理論力學(xué)創(chuàng)新應(yīng)用多功能實(shí)驗(yàn)臺(tái)單自由度振動(dòng)系統(tǒng)測(cè)試的完整設(shè)計(jì)及其相關(guān)計(jì)算以及繪圖。主要設(shè)計(jì)內(nèi)容如下：

　　1、理論力學(xué)ZME-1多功能實(shí)驗(yàn)臺(tái)單自由度振動(dòng)系統(tǒng)測(cè)試總體設(shè)計(jì)方案的分析與確定

　　2、單自由度振動(dòng)系統(tǒng)測(cè)試實(shí)驗(yàn)方法的選擇與實(shí)驗(yàn)裝置

　　3、振動(dòng)系統(tǒng)力學(xué)建模與實(shí)驗(yàn)原理

　　4、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容(自由振動(dòng)和自激振動(dòng))及過(guò)程指導(dǎo)

　　5、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析、計(jì)算及總結(jié)

　　6、確定計(jì)算單自由度振動(dòng)系統(tǒng)的剛度及固有頻率參數(shù)，并完成設(shè)計(jì)和繪圖工作

　　7、設(shè)計(jì)總結(jié)，外文翻譯。

　　四、擬采用如下研究手段來(lái)完成此課題

　　首先，采用調(diào)研法，了解本課題。有計(jì)劃、有目的通過(guò)網(wǎng)上和圖書(shū)館收集、閱讀有關(guān)參考資料;了解國(guó)內(nèi)外有關(guān)振動(dòng)系統(tǒng)研究的最新成果和單自由度振動(dòng)系統(tǒng)測(cè)試的原理、內(nèi)容等，并對(duì)搜集到的大量資料進(jìn)行分析、綜合、比較、歸納，了解單自由度振動(dòng)系統(tǒng)測(cè)試的原理、方法、存在的問(wèn)題等，聽(tīng)取老師的意見(jiàn)，克服其中的技術(shù)問(wèn)題，理論計(jì)算與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)比較，并寫(xiě)出開(kāi)題報(bào)告。

　　綜合上述收集到的相關(guān)資料、看到的此類實(shí)驗(yàn)以及設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)的具體要求，制定出初步的整體設(shè)計(jì)方案。

　　分析設(shè)計(jì)方案的優(yōu)缺點(diǎn)，經(jīng)指導(dǎo)老師指導(dǎo)后確定最終設(shè)計(jì)方案。

　　根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)提供的主要技術(shù)參數(shù)及有關(guān)資料，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)原理方法、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)步驟、實(shí)驗(yàn)分析，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)等主要參數(shù)。

　　完成全部圖紙?jiān)O(shè)計(jì)繪制和設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)的撰寫(xiě)工作，并提供給指導(dǎo)老師審閱。

　　進(jìn)一步修改，并最后成文完成全部設(shè)計(jì)工作，交給指導(dǎo)老師審閱定稿。

　　課題研究的條件：在我們學(xué)�，F(xiàn)有的力學(xué)實(shí)驗(yàn)室，建立高壓輸電線單自由度振動(dòng)系統(tǒng)模型，在ZME-1型多功能實(shí)驗(yàn)臺(tái)上測(cè)試系統(tǒng)的變形，進(jìn)而計(jì)算出系統(tǒng)的剛度和固有頻率。

　　五、課題研究的理論依據(jù)、預(yù)期結(jié)果

　　1、理論依據(jù)：

　　1)、建立的高壓輸電線單自由度振動(dòng)系統(tǒng)模型。系統(tǒng)在不同砝碼下拉下，會(huì)產(chǎn)生不同靜變形。系統(tǒng)平衡時(shí)：可求出系統(tǒng)等效剛度 (W是模擬高壓輸電線的半圓形模型的重量，是系統(tǒng)的靜變形)。則由可計(jì)算出系統(tǒng)的固有頻率。

　　2)、對(duì)實(shí)驗(yàn)室提供的自激振動(dòng)系統(tǒng)模型的半圓形模型吹以與模型豎向振動(dòng)方向垂直的氣流，在模型后面的氣流形成帶有間隙漩渦的流線，即不連續(xù)的卡門漩渦。當(dāng)漩渦頻率與系統(tǒng)的固有頻率接近時(shí)，會(huì)造成共振，即自激振動(dòng)。

　　調(diào)整不同電壓，可改變轉(zhuǎn)速及風(fēng)速，造成系統(tǒng)振幅不同，用相應(yīng)的測(cè)量工具可測(cè)出轉(zhuǎn)速、風(fēng)速及振幅。同時(shí)還可觀察自激振動(dòng)現(xiàn)象，系統(tǒng)會(huì)劇烈振動(dòng)。

　　2、預(yù)期結(jié)果：1)、系統(tǒng)在不同砝碼下拉下，會(huì)產(chǎn)生不同變形，由此計(jì)算出的系統(tǒng)等效剛度，繼而可以計(jì)算出系統(tǒng)固有頻率。2)、隨著電壓的不同，則風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速會(huì)不同，風(fēng)速也不同，造成系統(tǒng)振幅亦不同。通過(guò)記錄風(fēng)速和振幅，畫(huà)出振幅與風(fēng)速間的關(guān)系曲線圖，可以得到自激振動(dòng)的振幅與風(fēng)速之間的關(guān)系�？梢杂^察分析自激振動(dòng)與自由振動(dòng)和受迫振動(dòng)的區(qū)別。

　　六、完成課題所需工作條件(如工具書(shū)、實(shí)驗(yàn)、計(jì)算機(jī)等)及解決辦法

　　1、工作條件

　　1)工具書(shū)：?jiǎn)巫杂啥日駝?dòng)系統(tǒng)及其測(cè)試相關(guān)資料及書(shū)籍;

　　2)實(shí)驗(yàn)：校內(nèi)的力學(xué)實(shí)驗(yàn)室，理論力學(xué)ZME-1型多功能實(shí)驗(yàn)臺(tái)。

　　3)計(jì)算機(jī)：自己購(gòu)買

　　2、解決辦法

　　1)通過(guò)網(wǎng)上和校內(nèi)圖書(shū)館獲得工具書(shū);

　　2)實(shí)驗(yàn)可以在校內(nèi)的力學(xué)實(shí)驗(yàn)室里做，自己購(gòu)買的計(jì)算機(jī)。

　　七、畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)進(jìn)度計(jì)劃

　　本畢業(yè)設(shè)計(jì)的階段劃分與進(jìn)度安排如下：

　　第一階段：第1 周～第2周知識(shí)準(zhǔn)備，收集資料，撰寫(xiě)開(kāi)題報(bào)告;

　　第二階段：第3 周～第5周撰寫(xiě)總論，制訂畢業(yè)設(shè)計(jì)計(jì)劃，外文翻譯;