振动是一种运动形态,是指物体在平衡位置附近做的往复运动。单自由度振动系统是指在振动过程中,振系的任一瞬间形态由一个独立坐标即可确定的系统。例如,研究汽车垂直方向的振动的时候,汽车的运动状态可以用汽车质心处的垂直坐标来表示,此时的汽车振动系统即为单自由度振动系统。对于一个振动系统而言,其振动响应是由哪些因素决定的呢?通常意义上讲,振动系统的运动状态取决于振动系统的四要素,即质量、弹性、阻尼及激励。其中,质量是表征力和加速度关系的物理量,在力学模型中,它被抽象为绝对不变形的刚体;弹性则是表征力和位移关系的物理量,在力学模型中被抽象为无质量并具有线弹性的元件;阻尼是表征力与速度关系的物理量,在力学模型中被抽象为无质量并具有线性阻尼系数的物理量;激励是指外界施加给振动系统的力或位移,它是系统振动的外部因素。
实际机器或结构元件的质量是分布式的,弹性也是分布式的。这种分布参数系统往往不能按照解析法求解,需要简化成离散系统,也就是简化成具有若干集中质量并由相应的弹簧和阻尼器连接在一起的系统。当一个实际振动系统比较复杂时,建立的模型越复杂越接近实际情况,也越能进行逼真的模拟。然而,建立的模型越复杂,分析越困难;建立的模型越简单,分析越容易,但是得到的结果可能不精确。所以,在建立振动系统力学模型的过程中,总是在求解的简化表达和逼真模拟二者之间折中。但是,一个完整系统的力学模型不仅与实际机械的结构有关,还与研究内容和侧重点有关。以汽车这样一个复杂的振动系统为例,要根据分析的问题进行简化。把汽车车身看作刚体的立体模型,由车身、车架及各种零部件组成,通过减振器和悬架弹簧与车轴、车轮相连接。(www.xing528.com)
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