初识振动介绍
1.1 什么是振动
1.1 什么是振动
振动是指物体经过它的平衡位置所作的往复运动或系统的物理量在其平均值（或平衡值）附近来回变动。 振动是自然界中最普遍的现象之一，大至宇宙，小至亚原子粒子，无不存在振动。各种形式的物理现象，诸如声、光、热等都包含振动。我们的生活也离不开振动：心脏的搏动、耳膜和声带的振动等，都是人体不可缺少的功能。在工程技术领域，振动现象也比比皆是，如桥梁和建筑物在阵风或地震激励下的振动，飞机和船舶在航行中的振动，机床和刀具在加工时的振动，各种动力机械的振动等等。
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消极的振动
在许多情况下，振动被认为是消极因素，例如，振动会影响精密仪器设备的功能，降低加工精度，加剧构件的疲劳和磨损，从而缩短机器和结构物的使用寿命。
图1 因振动而损坏的电机
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积极的振动
振动也有它积极的一面。例如，振动是通信、广播、电视、雷达等工作的基础。50年代以来，陆续出现许多利用振动的生产装备和工艺。例如，振动传输、振动筛选、振动研磨、振动抛光、振动沉桩、振动消除内应力等。它们极大地改善了劳动条件，成十倍百倍地提高了劳动生产率。
图2 振动研磨机
1.2 振动系统的分类
1.2 振动系统的分类
任何力学系统，只要它具有弹性和惯性，都可能发生振动，这种力学系统称为振动系统。
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离散系统与连续系统
离散系统由集中参量元件组成。力学系统中的集中参量元件有三种：质量、弹簧和阻尼器。它们都是理想化的力学模型，质量是指具有惯性的力学模型；弹簧是不计本身质量、只具有弹性的模型；阻尼器模型既不具有弹性，也不具有惯性，是耗能元件。
图3 离散系统
连续系统是由弹性体元件组成的。弹性体可以看做由无数质点组成，各质点间有弹性联系，只要满足连续条件，任何微小的相对位移都是可能的。因此，一个弹性体有无限多个自由度。典型的弹性体元件有：杆、梁、轴、板壳等。
图4 连续系统
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其他振动系统分类
按照参量的变化规律可分为：
（1）定则系统：可用时间的确定函数描述的系统。
（2）随机系统：系统参量变化无常，无法用时间的确定函数描述。
按照质量、运动等参量之间的关系可分为：
（1）线性系统：一个质量不随运动参量的变化而变化，弹性力与阻尼力都可以简化为线性模型的振动系统。
（2）非线性系统：不能简化为线性系统的振动系统。
一个实际振动系统应该采用何种简化模型，需要根据具体情况来确定，同一系统，在不同条件下，可采用不同模型。
图5 振动系统的分类
1.3 振动形式的分类
1.3 振动形式的分类
任一个系统受到激励，会呈现一定的响应。激励作为系统的输入，响应作为系统的输出，二者与系统特性的联系如图6所示。
图6 激励、响应和系统特性关系
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按照激励性质分类
（1）定则振动：可用时间确定函数来描述的激励称为定则激励，一个定则系统受到激励时，响应也是定则。这类振动称为定则振动。
（2）随机振动：在受到随机激励时，系统的响应也会时随机的。这类振动称为随机振动。
图7 随机振动波形
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按激励控制方式分类
（1）自由振动：弹性体在偏离平衡状态后，不再受到外界激励的情形下所产生的振动。
图8 自由振动
（2）强迫振动：弹性系统在受到外界控制的激励作用下发生振动，这种激励不会因振动被抑制而消失。
图9 强迫振动
（3）自激振动：弹性系统在受系统振动本身控制的激励作用下发生的振动。在适当的反馈作用下，系统会自动地激起定幅振动。一旦振动被抑制，激励也随之消失。
图10 自激振动
（4）参激振动：激励方式是通过周期地或随机地改变系统的特性参量来实现的振动。
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来源：汽车NVH云讲堂
