机械工程中常见的自激振动现象

自振现象

机械系统

振动系统和控制系统

相互联系示意图

反馈控制的特性和产生自振

条件的简要说明

机床的切削自振

振动系统的动刚度不足或主振方向与切削力相对位置不适宜时，因位移x的联系产生维持自振的交变切削力P

切削力具有随切削速度增加而下降的特性时，因速度x的联系产生交变切削力P

低速运动部件的爬行

摩擦力具有随运动速度增加而下降的特性时，因振动速度和运动速度υ的联系产生维持自振的交变摩擦力F

液压随动系统的自振

缸体与阀反馈联接的环节K的刚度不足或存在间隙时，缸体弹性位移x会产生维持自振的交变油压力P

高速转轴的弓状回转自振

转轴材料的内滞作用使应力和应变不成线性关系。圆盘与轴配合较松时，内滞更加明显。轴转动时，轴上所受的弹性力P不通过中心B，而使轴心A产生绕B点(轴线Z)作弓状回转运动。转速大于轴的临界转速时产生自振，其频率等于临界转速

传动带横向自振

传动带轮振动位移x引起传动带张力T的变化，当x和T的振动角频率ω_k为传动带横向弹性变形振动系统的固有角频率ω_n的2倍时，产生横向y的参数自振，y的振动角频率ω_n

滑动轴承的油膜振荡

轴承油膜承载力P与轴颈偏离所产生的惯性力mω_w不平衡，其合力F使轴心O₁绕轴承中心作涡动运动。其方向与轴的转速ω方向相同，涡动角速度，ω≥2ω_c(ω_c为轴的一阶临

界转速)时，产生强烈的油膜振荡，振荡角频率ω_k＝ω_c，不随ω而变化

汽车车轮的闪动

车轮的侧向位移x、倾角φ和闪动角ψ三者相互关联，在一定的行驶速度范围内，产生维持自振的交变摩擦力

轮胎内气压和轮胎侧向刚度愈低，愈容易产生侧向位移；悬挂弹簧刚度愈低，侧倾愈大。侧向位移出现和侧倾的加大，使各振动的相互联系加强，因而愈易产生车轮闪动的自振

提高车轮转向机构的刚度和阻尼，可避免车轮闪动现象出现

受轴向交变力作用的简支梁横向自振

受轴向交变力P作用的简支梁，由于P与振动位移y产生交变弯矩作用，使梁抗弯刚度有周期性变化，只要P的变化角频率ω_k和系统固有角频率ω_n之间保持一定关系(ω_k/ω_n＝2、1、2/3、2/4、2/5、…)，则梁可能产生横向自激振动

气动冲击工具的自振

气动冲击工具的活塞往复运动，通过配气通道交替改变活塞前后腔压力，使活塞维持恒频率恒振幅的稳态振动。压缩空气为活塞往复运动提供了能量，活塞本身完成了振动体、阀和反馈装置的全部职能