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1、机械故障的基础知识机械故障的基础知识n2.1.3 机械结构的振动传递特性机械结构的振动传递特性1、单自由度振动系统的稳态响应特性、单自由度振动系统的稳态响应特性f(t)=Fcost正弦力将克服惯性力正弦力将克服惯性力mx、阻、阻尼力尼力cx、弹性力、弹性力Kx，使单自，使单自由度振动系统的质量块产生正由度振动系统的质量块产生正弦位移。弦位移。X、分别为振幅和分别为振幅和初相位。初相位。x(t)=Xcos（t）微分方程：微分方程：拉氏变换：拉氏变换：传递函数：传递函数：令：令：sj则频率响应函数则频率响应函数 其中：其中：假如假如F（）各种是输入正弦力幅在频率下的大小）各种是输入正弦力幅在频率下
2、的大小 X（）是输出正弦位移在对应频率下的响应大小，则）是输出正弦位移在对应频率下的响应大小，则（1）不同频率正弦力引起的单自由度振动系统正弦受迫）不同频率正弦力引起的单自由度振动系统正弦受迫振动位移幅的变化规律振动位移幅的变化规律、正弦力的圆周率、正弦力的圆周率0时，即静止，此时力为常数时，即静止，此时力为常数F()F(0)=常数常数F 因为因为K K是刚性系数，量刚为牛是刚性系数，量刚为牛/米。米。X X（0 0）即是）即是F F作为静作为静态力时，使机械系统产生的静位移（变形）此时，系统完全态力时，使机械系统产生的静位移（变形）此时，系统完全依靠弹簧力克服外加激励力，所以依靠弹簧力克服外
3、加激励力，所以(0)(0)0 0、机械结构的一阶振动型态均具有单自由度振动的特性。机械结构的一阶振动型态均具有单自由度振动的特性。任何故障所产生的正弦或复杂周期型的平稳波动力的频率任何故障所产生的正弦或复杂周期型的平稳波动力的频率只要落在弹性区和共振区附近都将引起结构较大的振动效应。只要落在弹性区和共振区附近都将引起结构较大的振动效应。单自由度振动系统的振动特性中最重要的是：当外界激单自由度振动系统的振动特性中最重要的是：当外界激励力的频率励力的频率等于系统的固有频率等于系统的固有频率n时，系统会产生共振现时，系统会产生共振现象。若外加稳态激励突然消失，系统仍会按照固有频率继续象。若外加稳态激
4、励突然消失，系统仍会按照固有频率继续振荡，直到系统所积蓄的能量被阻尼消耗完才停止振荡。振荡，直到系统所积蓄的能量被阻尼消耗完才停止振荡。2、单自由度系统的瞬态响应特性、单自由度系统的瞬态响应特性3、机械结构的多自由度稳态响应特性、机械结构的多自由度稳态响应特性多阶叠加多阶叠加振动型态：振动型态：A、弯曲振动振型（横振），振动波的传递、弯曲振动振型（横振），振动波的传递方向和质点振动方向互相垂直。方向和质点振动方向互相垂直。B、纵振振型，传递方向与振动方向一致。、纵振振型，传递方向与振动方向一致。C、扭振振型、扭振振型常见机床振型有：整体摇晃、扭转振动、纵向振动、节常见机床振型有：整体摇晃、扭转
5、振动、纵向振动、节线（点）线（点）4、结构对冲击力响应的分析、结构对冲击力响应的分析 轴承、齿面轴承、齿面2.1.4 故障振动的次级效应故障振动的次级效应2.2 信号分析基础信号分析基础2.1.1 机械故障振动信号特点的分析机械故障振动信号特点的分析1.机械故障振动信号的分类机械故障振动信号的分类(1)确定性信号确定性信号:周期信号周期信号,x(t)=x(t+nT)准周期信号准周期信号 非周期信号非周期信号(2)非确定性信号非确定性信号2.特殊分类法特殊分类法(1)平稳故障信号平稳故障信号(2)冲击故障信号冲击故障信号2.2.2 时域分析时域分析1、时域波形分析、时域波形分析2、时域平均值分析、时域平均值分析 绝对均值：绝对均值：均方根值：均方根值：3、时域信号峰值度量、时域信号峰值度量 平稳信号：峰值法、平均值法平稳信号：峰值法、平均值法 冲击信号：峰值法冲击信号：峰值法2.2.3 相关分析相关分析1、自相关分析、自相关分析2、互相关分析、互相关分析2.2.4 频域分析频域分析1、傅立叶变换、傅立叶变换(1)平稳波动信号平稳波动信号(2)周期信号周期信号(3)随机信号随机信号
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