1、机械振动基础大作业（2015 年春季学期）题目 基于 MATLAB 求系统特性姓 名学 号班 级专 业 机械设计制造及其自动化报告提交日期 2015 年 5 月 7哈尔滨工业大学机械振动基础大作业1报告要求1. 请根据课堂布置的 2 道大作业题，任选其一，拒绝雷同和抄袭；2. 报告最好包含自己的心得、体会或意见、建议等；3. 报告统一用该模板撰写，字数不少于 3000 字，上限不限；4. 正文格式：小四号字体，行距为 1.25 倍行距；5. 用 A4 纸单面打印；左侧装订，1 枚钉；6. 课程报告需同时提交打印稿和电子文档予以存档，电子文档由班长收齐，统一发送至：。7. 此页不得删除。评语：成
2、绩（15 分）：教师签名：年 月 日机械振动基础大作业2基于 MATLAB 求系统特性一、 题目简介已知 8 自由度无阻尼振动系统: uukkmmNf f12311. 利用 MATLAB 编程（所有参数自己定，若有雷同，均为零分）求8 系统的固有频率和固有振型,（报告中需给出 MATLAB 程序） ；2. 针对本题的练习过程，写出自己对 8 自由度系统以及利用MATLAB 求解多自由度矩阵的认识体会。二、 MATLAB 程序图clearclose%-定义质量阵和刚度阵 m1 = 2;m2 = 3;m3 = 5;m4 = 8;m5 = 4;m6 = 7;m7 = 7;m8 = 11;k1 = 2
3、5;k2 = 30;k3 = 45;k4 = 60;k5 = 70;k6 = 90;k7 = 100;k8 = 110;FMK机械振动基础大作业3m = m1 0 0 0 0 0 0 0;0 m2 0 0 0 0 0 0;0 0 m3 0 0 0 0 0;.0 0 0 m4 0 0 0 0;0 0 0 0 m5 0 0 0;0 0 0 0 0 m6 0 0;.0 0 0 0 0 0 m7 0;0 0 0 0 0 0 0 m8;k = k1+k2,-k2,0,0,0,0,0,0;-k2,k2+k3,-k3,0,0,0,0,0;.0,-k3,k3+k4,-k4,0,0,0,0;0,0,-k4,k4
4、+k5,-k5,0,0,0;.0,0,0,-k5,k5+k6,-k6,0,0;0,0,0,0,-k6,k6+k7,-k7,0;.0,0,0,0,0,-k7,k7+k8,-k8;0,0,0,0,0,0,-k8,k8;V,D=eig(k,m); %-特征频率 DD 和振型 VVfor j=1:1:8w(j)=sqrt(D(j,j); %-特征频率fprintf(wn%d = %6.4fn,j,w(j); %-从小到大依次输出 8 个固有频率值for i=1:1:8absV(i,j)=abs(V(i,j); endendmax=max(absV); %-为了归一化取振幅最大值 for j=1:1:8
5、for i=1:1:8V(i,j)= V(i,j)/max(j); %-振幅归一化 end end figure x=1:8; for a=1:8 subplot(2,4,a),plot(x,V(x,a); %分为 2*4 的子图;并画出图形 hold on; grid on; title(振型图); end 三、 MATLAB 结果输入输出wn1 = 0.4332wn2 = 1.7823wn3 = 3.2255机械振动基础大作业4wn4 = 4.1038wn5 = 5.2021wn6 = 6.2638wn7 = 6.5306wn8 = 7.5722四、 心得体会1)学习机械振动课程的体会振动
6、的强弱用振动量来衡量，振动量可以是振动体的位移、速度或加速度。振动量如果超过允许范围，机械设备将产生较大的动载荷和噪声，从而影响其工作性能和使用寿命，严重时会导致零、部件的早期失效。例如，透平叶片因振动而产生的断裂，可以引起严重事故。由于现代机械结构日益复杂，运动速度日益提高，振动的危害更为突出。反之，利用振动原理工作的机械设备，则应能产生预期的振动。在机械工程领域中，除固体振动外还有流体振动，以及固体和流体耦合的振动。空气压缩机的喘振，就是一种流体振动。机械振动是设计和研制飞机、直升机、和导弹等飞行器的必须妥善解决的重要工程问题，只有在已知机械设备的动力学模型、外部激励和工作条件的基础上，才
7、能分析研究机械设备的动态特性。本课程作为一门专业基础课程，其教学目的与任务是要求学生学习和掌握机械振动基础大作业5机械振动的基本理论，初步具有把机械系统振动、噪声等实际问题抽象为理论模型，并利用所学到的理论知识和方法来分析和解决实际机械系统振动噪声问题的能力，学会机械振动噪声的测试分析及实验方法和技能。培养学生对机械系统动态问题的认识和分析能力，并且提高学生在学校和将来解决实际问题的能力。本学期上课，我们主要学习了以下课程 基础理论、单自由度系统的振动、二自由度系统的振动、多自由度系统的振动、连续弹性体振动及有限元法、工程振动测试和实验最简单的方法是随手抓一张自己设计的东西的图纸你是否能说出它
8、的制造全过程。铸、锻、车、钳、铣、刨、磨，只是这样子，肯定是不行，在机械厂做过几年的谁不知道？必须细分下去，要全面了解各过程。比如说铸造时候怎么分型，浇口冒口怎么放，可能会有什么样的铸造缺陷产生，零件结构在热处理的时候会不会导致意外情况发生的，怎么在零件结构上进行优化，切削加工过程，在脑海中虚拟出来，总共用几把刀，转速，走刀量，甚至铁屑望哪里飞，各把刀使用的顺序，车工，铣工，磨工的操作动作全过程，如此等等，才算是有了比较好的基础。不是说搞设计的一定要会玩车床，铣床，会烧电焊才可以，但是要知道这些作业特点，在设计时加以充分考虑，作为搞机械设计的人这样才比摇车床烧电焊的强，才有安身立命之处。 动态
9、分析包括：计算或测定机械设备的各阶固有频率、模态振型、刚度和阻尼等固有特性。根据固有特性可以找出产生振动的原因，避免共振，并为进一步动态分析提供基础数据。计算或测定机械设备受到激励时有关点的位移、速度、加速度、相位、频谱和振动的时间历程等动态响应，根据动态响应考核机械设备承受振动和冲击的能力，寻找其薄弱环节和浪费环节，为改进设计提供依据。还可建立用模态参数表示的机械系统的运动方程，称为模态分析。分析计算机械设备的动力稳定性，确定机械设备不稳定，即产生自激振动的临界条件。保证机械设备在充分发挥其性能的条件下不产生自激振动，并能稳定的工作。机械振动是指机械系统(即力学系统)中的振动，任何力学系统，
10、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。以下是我对机械振动这门课程的概念总结：各个工程领域的发展都要求机械工程有与之相适应的发展，都需要机械工程提供所必需的机械。某些机械的发明和完善，又会导致新的工程技术和新的产业的出现和发展。例如大型动力机械的制造成功，促成了电力系统的建立；机车的发明导致了铁路工程和铁路事业的兴起；内燃机、燃气轮机、火箭发动机等的发明和进步，以及飞机和航天器的研制成功导致了航空、航天事业的兴起；高压设备的发展导致了许多新型合成化学工程的成功等等。稳态受迫振动的主要特性：机械振动基础大作业61、在简谐激振力下，单自由度系统稳态受迫振动亦为简谐振动。2、
11、稳态受迫振动的频率等于简谐激振力的频率，与振动系统的质量及刚度系数无关。3、稳态受迫振动的振幅大小与运动初始条件无关，而与振动系统的 固有频率、激振力的频率及激振力的力幅有关。连续系统的定义：系统的惯性、弹性和阻尼都是连续分布的振动系统叫连续系统；工程振动测试的主要参数：位移、速度、加速度、激振力、激振频率和振幅。机械设计贯穿设计、制造、使用，维护的整个过程，设计时的疏忽总会在这些方面反映出来，成功与否是很容易判断的。设计的过程中，受制造的影响很大，亦就是说好的设计是不能脱离制造的，对制造越了解，越有助于提高设计水平。设计的图纸，投入生产，我没见过多少能立即按图加工装配，在审图、工艺等过程发现
12、大堆的问题很常见，包括所谓“资深”的高工，总工拿出的图纸，还是经过多次开会研究反复讨论的出来的结果，原因是多方面的，绘图的规范性，看图者的水平是一方面，但设计方对制造工艺的了解不深入是主要原因。怎样判定自己对制造的了解程度？关于 MATLAB 的学习心得MATLAB 博大精深，涉及的内容很多，所以，我认为不要试图掌握MATLAB 的每一个功能，熟悉和你专业最相关的部分就可以了，这也是老师在课堂上经常说的。学 MATLAB 并不难，难的是学会怎么用，所以经常上机实践是很必要的。我自己感觉学习 MATLAB 和以前的编程能力没有太多的关系，所以不要担心自己编程能力差，自己一定用不好 MATLAB，
13、只要自己肯在这上面花费时间和精力，就一定能有所收获。在学习 MATLAB 的过程中，不要只问不学，并且学 MATLAB 要有耐心，要大胆的去试，哪怕只有一丁点儿可能，只有自己动手去实践了才能发现错误的所在，利用这个解决问题的方法要试着解决类似的问题，要举一反三，要学会变通。多读 MATLAB 高手写的程序，找到一个高手多向他请教这方面的问题，在几个大的论坛可以搜索出一大堆的帖子，然后慢慢去看吧，从中可以学到很多东西。善于总结，学习过的知识，看过好的经验介绍可以收藏起来，过段时间再复习一下，一段时间的积累，你会发现你的水平在慢慢提高2)关于课程的建议这门课程非常对我的收益很大，非常有用，讲课老师都比较负责、和善友好、深受学生爱戴，老师们在课程中总是积极鼓励我们学习，沉下心来搞科研，为了自己和国家，继续深造读研读博学习更多的知识。
