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機械工程學(xué)院畢業(yè)論文開(kāi)題報告
開(kāi)題報告是畢業(yè)論文答辯委員會(huì )對學(xué)生答辯資格審查的一個(gè)重要依據材料，下面是小編搜集整理的機械工程學(xué)院畢業(yè)論文開(kāi)題報告，供大家閱讀參考。
課題名稱(chēng)： 理論力學(xué)創(chuàng )新應用ZME型多功能實(shí)驗臺單自由度振動(dòng)系統的測試
一、選題的目的及意義：
科學(xué)和經(jīng)濟的發(fā)展，人才聘用的市場(chǎng)化，都對畢業(yè)生的實(shí)際能力提出了很高的要求。培養和訓練畢業(yè)生的應用所學(xué)知識的能力、分析及解決問(wèn)題的能力、實(shí)踐動(dòng)手能力和創(chuàng )新能力，是課題研究的基本目的。
機械振動(dòng)是在日常生活和工程實(shí)際中普遍存在的一種現象，也是整個(gè)力學(xué)中最重要的研究領(lǐng)域之一。機械振動(dòng)指機器或結構物在平衡位置附近所做的“往復運動(dòng)”。在工程中，存在著(zhù)很多振動(dòng)現象。如飛行器與船舶的振動(dòng)、機床與刀具的振動(dòng)、各種動(dòng)力機械的振動(dòng)等。機械振動(dòng)降低了機器的動(dòng)態(tài)精度和性能，機械振動(dòng)會(huì )使機器產(chǎn)生交變載荷，這將導致機器使用壽命的降低甚至釀成災難事故。共振現象是工程中需要研究的重要課題，在共振區內振動(dòng)都很強烈，會(huì )導致機器或結構過(guò)大變形，造成破壞。因此有效地進(jìn)行振動(dòng)隔離或減振設計，消除和抑制振動(dòng)的消極影響，是機械振動(dòng)的一個(gè)主要研究方向之一。研究機械振動(dòng)的意義體現在發(fā)展振動(dòng)理論、防范有害振動(dòng)和利用有益振動(dòng)等方面。
機械工業(yè)的技術(shù)水平和現代化程度極大地影響整個(gè)國民經(jīng)濟的技術(shù)水平�，F代化的工業(yè)、農業(yè)、交通等各個(gè)領(lǐng)域的發(fā)展要求設計出性能更好的機械設備，由此導致機械振動(dòng)力學(xué)的發(fā)展和研究。研究機械振動(dòng)學(xué)的理論與方法，解釋機械結構系統中各種復雜運動(dòng)現象，實(shí)現大型復雜裝備振動(dòng)與噪聲的有效控制，充分利用振動(dòng)現象，是提升機械裝備性能的重要手段，而機械振動(dòng)系統測試是研究機械振動(dòng)的重要手段。
機械振動(dòng)測試是研究和解決工程技術(shù)中許多動(dòng)力學(xué)問(wèn)題必不可少的手段，可以用來(lái)求解機械結構的動(dòng)力學(xué)參數：阻尼、固有頻率等。其目的：一是尋找振源，減少或消除被測量設備和結構所存在的振動(dòng);二是測定結構或系統的動(dòng)態(tài)特性以便改進(jìn)結構設計，提高抗震能力。
研究機械振動(dòng)是防范有害振動(dòng)的迫切要求。工程中有大量的振動(dòng)問(wèn)題需要人們研究、分析和處理，特別是現代機械產(chǎn)品向著(zhù)高速化、精密化、輕型化、微型化和大型化等方向發(fā)展，使得振動(dòng)問(wèn)題更加突出，對防范振動(dòng)提出了更高的要求。在高速化的機械產(chǎn)品設計中，為了滿(mǎn)足高速化機械產(chǎn)品的設計質(zhì)量，動(dòng)力學(xué)分析方法從動(dòng)態(tài)靜力分析發(fā)展到動(dòng)力分析和彈性動(dòng)力分析。例如，汽車(chē)的高速化推動(dòng)了對整車(chē)振動(dòng)和傳動(dòng)系統振動(dòng)與噪聲的研究等。在精密加工領(lǐng)域，機械振動(dòng)是影響加工質(zhì)量和表面質(zhì)量的主要因素之一，嚴重時(shí)會(huì )影響系統的穩定性。
研究機械振動(dòng)是振動(dòng)利用工程的迫切要求。在許多行業(yè)，振動(dòng)機器和儀器已經(jīng)用來(lái)完成各種不同的工藝過(guò)程，如成形、篩分、整形、診斷等。電話(huà)機、諧振器、各部門(mén)使用的各種類(lèi)型的振動(dòng)機、醫療設備中的核磁共振、振動(dòng)診斷技術(shù)等都是對振動(dòng)原理的實(shí)際有利應用。對這些振動(dòng)現象進(jìn)行研究,找出其內在規律,并進(jìn)行有效的利用,則會(huì )對社會(huì )產(chǎn)生重大的社會(huì )效益與經(jīng)濟效益。目前振動(dòng)利用工程學(xué)科取得了一系列研究成果，但仍然需要發(fā)展和開(kāi)拓新的領(lǐng)域。
對機械振動(dòng)的研究不僅有利于改善人們的生活環(huán)境和水平，也有助于提高機械設備的使用壽命，提高生產(chǎn)效率。正因如此，機械振動(dòng)系統測試實(shí)驗在生產(chǎn)和科研等多方面都有著(zhù)十分重要的作用。為了控制振動(dòng)，將振動(dòng)給人們帶來(lái)的危害降至最低，就需要我們了解振動(dòng)的特性和規律，對振動(dòng)進(jìn)行測試和研究。
許多工程實(shí)際振動(dòng)系統夠可簡(jiǎn)化為單自由度振動(dòng)系統來(lái)研究，它是研究復雜振動(dòng)系統的基礎。進(jìn)行單自由度振動(dòng)系統測試研究的最終目的就是通過(guò)其來(lái)研究復雜振動(dòng)，進(jìn)行機械或結構的振動(dòng)分析和振動(dòng)設計，來(lái)控制振動(dòng)的危害，利用有益的振動(dòng)，合理利用機械振動(dòng)特性，創(chuàng )造性地設計動(dòng)力機械，造福人類(lèi)，也是為以后的進(jìn)一步學(xué)習研究機械力學(xué)奠定良好的基礎。因此，研究單自由度振動(dòng)系統振動(dòng)具有很大的現實(shí)意義和應用前景。
二、國內外機械振動(dòng)理論的進(jìn)展概況
(I) 機械振動(dòng)概述：在機械動(dòng)力學(xué)領(lǐng)域，機械振動(dòng)理論是一個(gè)重要的研究方向，許多研究人員己經(jīng)進(jìn)行了大量卓有成效的研究，并有許多成熟的理論技術(shù)己經(jīng)應用到實(shí)際中，出現了大量的優(yōu)秀的振動(dòng)產(chǎn)品及技術(shù)成果。如機械表、光導纖維通信技術(shù)、醫用CT、振動(dòng)診斷技術(shù)、振動(dòng)輸送機、 振動(dòng)篩、激振器及振動(dòng)控制技術(shù)等。這些產(chǎn)品及技術(shù)主要應用于機械制造、地質(zhì)、能源化工、核工業(yè)、土木建筑、海洋、航空航天、交通運輸以及其它領(lǐng)域和各個(gè)技術(shù)部門(mén)。
對機械振動(dòng)的研究起始于17世紀60年代對鐘擺微振動(dòng)機理的探索。在隨后的兩個(gè)世紀中，梁和板等結構件的振動(dòng)是力學(xué)界研究的熱門(mén)。20世紀初，人們關(guān)心的機械振動(dòng)問(wèn)題主要集中在如何避免共振，因次，研究的重點(diǎn)是機械結構的固有頻率和振型的確定。在第二次工業(yè)革命中，電動(dòng)機、發(fā)電機和汽輪機的出現，高速轉子引起的振動(dòng)問(wèn)題變得突出起來(lái)。20世紀60年代，線(xiàn)性振動(dòng)基本理論已經(jīng)建立起來(lái)。20世紀30年代，機械振動(dòng)的研究開(kāi)始由線(xiàn)性振動(dòng)發(fā)展到非線(xiàn)性振動(dòng)。20世紀下半葉，非線(xiàn)性振動(dòng)理論得到飛速發(fā)展。到20世紀中葉，線(xiàn)性離散系統的基本理論已經(jīng)建立起來(lái)。20世紀50年代以來(lái)，機械振動(dòng)的研究從規則的振動(dòng)發(fā)展到用概率和統計的方法才能描述其規律的隨機振動(dòng)。
在最近一個(gè)時(shí)期，科技工作者對許多非線(xiàn)性振動(dòng)問(wèn)題進(jìn)行了深入研究，在定量研究或定性研究方面都提出了一些新的研究方法。特別是在近30年來(lái)，對混沌運動(dòng)現象的揭示及對其展開(kāi)的研究工作，被認為是當今科學(xué)領(lǐng)域的重大發(fā)現和重要成就之一。此外，隨著(zhù)自動(dòng)控制理論和電子計算機技術(shù)的發(fā)展，也為多自由度系統的計算和非線(xiàn)性振動(dòng)系統的研究提供了技術(shù)基礎，許多非線(xiàn)性振動(dòng)問(wèn)題可以借助數值計算與數值模擬方法予以解決使得非線(xiàn)性振動(dòng)問(wèn)題的解法向前推動(dòng)了一大步。振動(dòng)理論和實(shí)驗技術(shù)的發(fā)展，使振動(dòng)分析成為機械設計中的一種重要工具。信號分析方法，尤其是快速傅立葉變換的出現成為現代振動(dòng)測試、故障診斷技術(shù)的基礎�，F代的振動(dòng)測試技術(shù)是20世紀70年代以后隨著(zhù)信號分析方法的出現而發(fā)展起來(lái)的。1988年，美國National Instruments公司提出了“軟件即儀器”的概念，開(kāi)啟了虛擬儀器研究的先河。20世紀60-70年代專(zhuān)家系統出現，其首要目標就是用于基于振動(dòng)檢測的故障診斷。振動(dòng)主動(dòng)控制技術(shù)的研究始于20世紀50年代末期，80年代后已經(jīng)進(jìn)入蓬勃發(fā)展階段，不僅取得了豐富的理論研究成果，而且成功應用于航天、土木及車(chē)輛結構的振動(dòng)控制領(lǐng)域。
20世紀以來(lái),迅猛發(fā)展的航空、航天、機械、車(chē)輛、船舶、土木、控制、通訊等工業(yè),促使人們對機械、結構、電路中的振動(dòng)現象進(jìn)行深入研究。這使得線(xiàn)性時(shí)不變系統的振動(dòng)理論形成了完整體系,非線(xiàn)性振動(dòng)理論得到了很大發(fā)展,隨機振動(dòng)、流固耦合振動(dòng)、振動(dòng)與噪聲控制、振動(dòng)測量與系統建模、轉子動(dòng)力學(xué)、包裝動(dòng)力學(xué)等一批分支學(xué)科從無(wú)到有,形成了廣大工程師可用來(lái)解決問(wèn)題的振動(dòng)學(xué)。
目前，線(xiàn)性振動(dòng)理論的研究已經(jīng)很成熟了，已經(jīng)建立了完整的理論體系，為非線(xiàn)性振動(dòng)，甚至是混沌的研究奠定了基礎。非線(xiàn)性振動(dòng)的研究工作已取得許多重要成果，并且已經(jīng)解決了理論上和工程應用方面的諸多問(wèn)題。但是還有很多問(wèn)題還沒(méi)有徹底解決。需要對其進(jìn)行更深的研究。
國內振動(dòng)研究概況：早在戰國時(shí)期《莊子》就已經(jīng)明確記載了共振現象。20世紀60年代初期，國內學(xué)者張阿舟同研究生聯(lián)名發(fā)表《頻率辨》論文，對單自由度粘性阻尼線(xiàn)性系統的各種特性頻率：固有頻率、自然頻率、(位移)振幅共振頻率和加速度振幅共振頻率作了精辟的分析，從理論上澄清了它們各自的含義和特定的界限。
我國學(xué)者陳予恕院士是非線(xiàn)性動(dòng)力學(xué)及其工程應用在中國發(fā)展的主要代表。他和加拿大學(xué)者W.Langford在1988年提出了C-L方法可求出整個(gè)參數空間中的周期解。該方法的理論意義在于：統一了世界文獻對非線(xiàn)性參數激勵系統似乎矛盾的結果，建立起系統分岔解的拓撲結構和系統參數之間的全面聯(lián)系，從而突破了非線(xiàn)性振動(dòng)理論發(fā)展的瓶頸。
我國學(xué)者朱位秋院士在1998年撰寫(xiě)的專(zhuān)著(zhù)是當代關(guān)于隨機振動(dòng)的代表性著(zhù)作之一。他關(guān)于非線(xiàn)性隨機振動(dòng)的研究構成了一個(gè)非線(xiàn)性隨機動(dòng)力學(xué)與控制的Hamilton理論體系框架，為解決工程中一系列非線(xiàn)性隨機動(dòng)力學(xué)與控制的關(guān)鍵問(wèn)題提供了一整套全新而有效的理論方法。張廣軍等通過(guò)雙穩Duffing 振子的隨機共振及其矩方程的分岔之間的關(guān)系研究了隨機共振的機制。
1999年，我國學(xué)者劉世齡、張佑啟、陳樹(shù)輝和徐兆四人提出了“強非線(xiàn)性振動(dòng)的增量諧波平衡法和推廣的攝動(dòng)方法”。謝建華等建立了兩自由度含間隙振動(dòng)系統對稱(chēng)周期碰撞運動(dòng)的Poincare映射方程。張天俠等在同步振動(dòng)系統耦合效應研究中導出了系統形成同步的耦合條件，給出了振動(dòng)同步系統結構參數設計和選擇的工程方法。
(II)單自由度振動(dòng)系統：任何一個(gè)實(shí)際的振動(dòng)系統都是無(wú)限復雜的，為了能對之進(jìn)行分析，一定要加以簡(jiǎn)化，并在簡(jiǎn)化的基礎上建立合適的力學(xué)模型。在簡(jiǎn)化模型中，振動(dòng)體的位置或形狀只需用一個(gè)獨立坐標來(lái)描述的系統稱(chēng)為單自由度系統。
單自由度系統是最簡(jiǎn)單、最基本的振動(dòng)系統。其重要性，一方面在于在很多實(shí)際問(wèn)題都可簡(jiǎn)化成一個(gè)單自由度系統，從而直接利用對這種系統的研究成果來(lái)解決問(wèn)題;另一方面在于它具有一般振動(dòng)系統的一些基本特性，是多自由度系統和連續系統乃至非線(xiàn)性系統振動(dòng)理論和方法的基礎。在理論分析中，利用它的直觀(guān)、簡(jiǎn)單，可以把握振動(dòng)系統的許多基本性質(zhì)。
以彈簧一質(zhì)量系統為力學(xué)模型，如圖1所示，對研究單自由度系統的振動(dòng)有著(zhù)非常普遍的實(shí)際意義，因為工程上有許多問(wèn)題通過(guò)簡(jiǎn)化，用單自由度系統的振動(dòng)理論就能得到滿(mǎn)意的結果。而同時(shí)對多自由度系統和連續系統的振動(dòng)，在特殊坐標系中考察時(shí)，顯示出與單自由度系統類(lèi)似的性態(tài)。因此，揭示單自由度振動(dòng)系統的規律、特點(diǎn)，為進(jìn)一步研究復雜振動(dòng)系統奠定了基礎。
1.單自由度系統的無(wú)阻尼自由振動(dòng)：是以正弦或余弦函數或統稱(chēng)為諧波函數表示的，以其靜平衡位置為振動(dòng)中心的簡(jiǎn)諧振動(dòng)。
式(1)就是無(wú)阻尼自由振動(dòng)的微分方程，是二階常系數線(xiàn)性齊次方程。
系統周期： (2)
系統頻率： (3)
系統固有頻率： (4)
2.單自由度系統的有阻尼自由振動(dòng)：在自由振動(dòng)中，物塊除受恢復力的作用外，還受到阻力的作用，振動(dòng)過(guò)程中的阻力通稱(chēng)阻尼。產(chǎn)生阻尼的因素比較多，例如在流體介質(zhì)中運動(dòng)時(shí)，會(huì )產(chǎn)生介質(zhì)的粘性阻尼(如空氣阻尼、油的阻尼)等，總是有能量的散逸，系統不可能持續作等幅的自由振動(dòng)，而是隨著(zhù)時(shí)間的推移振幅將不斷減小。這種自由振動(dòng)叫做有阻尼自由振動(dòng)。有阻尼自由振動(dòng)固有頻率： 。有阻尼自由振動(dòng)周期： ，阻尼自由振動(dòng)的周期大于無(wú)阻尼自由振動(dòng)的周期。
3.單自由度系統的受迫振動(dòng)：在持續的外部激勵作用下所產(chǎn)生的振動(dòng)稱(chēng)為受迫振動(dòng)。自由振動(dòng)成分在阻尼作用下迅速衰減，振動(dòng)的頻率最終取決于激勵的頻率。受迫振動(dòng)包含瞬態(tài)振動(dòng)和穩態(tài)振動(dòng)，在振動(dòng)開(kāi)始一段時(shí)間內所出現的隨時(shí)間變化的振動(dòng)，稱(chēng)為瞬態(tài)振動(dòng)。經(jīng)過(guò)短暫時(shí)間后，瞬態(tài)振動(dòng)消失。系統從外界不斷地獲得能量來(lái)補償阻尼所耗散的能量，因而能夠作持續的等幅振動(dòng)，這種振動(dòng)的頻率與激勵頻率相同，稱(chēng)為穩態(tài)振動(dòng)。
4.單自由度系統的自激振動(dòng)：自激振動(dòng)指在非線(xiàn)性振動(dòng)中，系統只受其本身產(chǎn)生的激勵所維持的振動(dòng)。自激振動(dòng)系統本身除具有振動(dòng)元件外,還具有非振蕩性的能源、調節環(huán)節和反饋環(huán)節。因此，不存在外界激勵時(shí)它也能產(chǎn)生一種穩定的周期振動(dòng)，維持自激振動(dòng)的交變力是由運動(dòng)本身產(chǎn)生的且由反饋和調節環(huán)節所控制。自激振動(dòng)的頻率基本上取決于系統的固有特性。自激振動(dòng)與初始條件無(wú)關(guān)，其頻率等于或接近于系統的固有頻率。如飛機飛行過(guò)程中機翼的顫振、鐘表擺的擺動(dòng)和琴弦的振動(dòng)都屬于自激振動(dòng)。
自激振動(dòng)特征：
(1)振動(dòng)過(guò)程中，存在能量的輸入與耗散，因次其為非保守系統;
(2)能源恒定，能量的輸入僅受運動(dòng)狀態(tài)，即振動(dòng)系統的位移和速度的調節，因次其不含時(shí)間變量，為自治系統;
(3)振動(dòng)的特征量，如頻率和振幅，由系統的物理參數確定，與初始條件無(wú)關(guān);
(4)自治的線(xiàn)性系統只能產(chǎn)生衰減自由振動(dòng)，吳耗散時(shí)也只能產(chǎn)生振幅由初始條件確定的等幅自由振動(dòng)，因次自振系統為非線(xiàn)性系統;
(5)自激振動(dòng)的穩定性取決于能量的輸入與耗散的相互關(guān)系。
機械振動(dòng)主要研究?jì)热菁胺较?/p>
1、機械振動(dòng)研究的內容及方向
(1)確定系統的固有頻率，預防共振的發(fā)生。隨著(zhù)機械設備性能的高速重載化和結構、材質(zhì)的輕型化，導致現代機械的固有頻率下降，而激勵頻率上升。因次，有可能使得機器的運轉速度進(jìn)入或接近機械的“共振區”，引發(fā)強烈的共振，從而破壞機械的正常運轉狀態(tài)，所以對高速機械裝置均應進(jìn)行共振驗算，避免共振事故的發(fā)生。
(2)計算系統的動(dòng)力響應，以確定機械或結構受到的動(dòng)載荷或振動(dòng)的能量水平。傳統機械設計方法中，對機械運動(dòng)分析與載荷計算是建立在剛性假定的基礎上，按照靜力學(xué)或剛體動(dòng)力學(xué)方法進(jìn)行的分析設計，此種方法面臨現代機械輕型高速化趨勢的挑戰。而現代化機械設計方法正由靜態(tài)設計向動(dòng)態(tài)設計過(guò)度，考慮到機械結構的彈性分析機械振動(dòng)載荷。
(3)研究平衡、隔振和消振方法，消除振動(dòng)的影響�，F代機器與儀器的重要特征之一就是高速和精密。高速容易導致振動(dòng)，而精密設備卻往往對自身與外界的振動(dòng)有極為嚴格的限制。因次，對機械的減振、隔振技術(shù)提出了越來(lái)越高的要求。所以，隔振設備的設計、選用與配置、減振措施的采用也是機械動(dòng)力系統研究的任務(wù)之一。
(4)研究自激振動(dòng)及其他不穩定振動(dòng)產(chǎn)生的原因，從而有效地加以控制。自激振動(dòng)是一種恒定頻率和恒定振幅的周期運動(dòng)，與其他受周期性外作用激勵的振動(dòng)有本質(zhì)區別。自激振動(dòng)是有能源支持的非線(xiàn)性自治系統各個(gè)單元相互作用形成的穩態(tài)周期運動(dòng)，是此類(lèi)系統平衡狀態(tài)失穩后的一種終極狀態(tài)，描述其運動(dòng)規律的數學(xué)模型都是非線(xiàn)性自治方程。對自激振動(dòng)的研究必須解決兩個(gè)基本問(wèn)題：如果自激振動(dòng)是需要的，就要研究如何得到所需頻率、功率和波形的振動(dòng);如果自激振動(dòng)是有害的，就要研究如何設法消除它。解決問(wèn)題的關(guān)鍵在于相位關(guān)系和能量平衡。
(5)進(jìn)行振動(dòng)診斷，分析事故產(chǎn)生的原因及控制環(huán)境噪聲。機械故障診斷理論與技術(shù)在世界范圍內受到學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的日益廣泛關(guān)注。在各種故障診斷技術(shù)中，基于振動(dòng)分析判斷機械工作狀態(tài)、識別故障類(lèi)型和位置、預測故障趨勢的振動(dòng)診斷方法占據著(zhù)主導地位。振動(dòng)診斷涉及兩類(lèi)基本問(wèn)題，即故障分析與故障診斷。機械故障診斷，就是通過(guò)檢測、提取、利用機械系統進(jìn)行運行中所產(chǎn)生的相關(guān)信息，識別其技術(shù)狀態(tài)，確定故障的性質(zhì)，分析故障產(chǎn)生的原因，尋找故障部位，預報故障的發(fā)展趨勢，并提出相應的對策。
(6)振動(dòng)技術(shù)的利用。作為一種自然現象，振動(dòng)存在著(zhù)有利的一面，也存在著(zhù)有害的一面。對于振動(dòng)問(wèn)題的研究，一方面要充分利用振動(dòng)現象為人類(lèi)造福，如振動(dòng)破碎、振動(dòng)送料等都是振動(dòng)正向應用的實(shí)例;另一方面，要系統分析機械設備止逆閥的振動(dòng)機理，研究隔振和減振措施。
機械振動(dòng)存在的理論與技術(shù)問(wèn)題
1、機械振動(dòng)理論在近年來(lái)雖然得到迅速發(fā)展，但仍有大量理論與技術(shù)問(wèn)題等待人們去研究和探索：
(1)關(guān)于振動(dòng)理論方面，目前線(xiàn)性振動(dòng)理論發(fā)展較為完備，但非線(xiàn)性振動(dòng)理論還有許多問(wèn)題尚需解決。工程上的非線(xiàn)性問(wèn)題常常采用簡(jiǎn)化的線(xiàn)性性化處理，或在計算機上進(jìn)行分段線(xiàn)性化處理。在這方面有待于進(jìn)一步探索。
(2)乘坐振動(dòng)力學(xué)。一般固定式機械有較為規律的激勵，研究較為成熟。為對于交通機械，如汽車(chē)、工程機械、艦船等，則受到的外界激勵往往是隨機激勵，需要根據載荷譜來(lái)進(jìn)行分析。因此對于這類(lèi)機械的整體結構設計，懸架設計、座椅設計以及隔振與減振設計等方面引入隨機振動(dòng)理論，是一個(gè)廣闊與重大的課題。
(3)計算機應用于動(dòng)態(tài)模擬。動(dòng)態(tài)模擬是在計算機上顯示機械在各種參數與條件下的動(dòng)態(tài)性能，從而實(shí)現在設計階段預測與控制機械的動(dòng)態(tài)特性，進(jìn)而取代樣機的中間試驗，大大降低機器的成本與試制周期。
(4)振動(dòng)疲勞機理的研究。許多機械零部件的疲勞破壞是因振動(dòng)產(chǎn)生的。如何把振動(dòng)理論與疲勞強度理論結合起來(lái)，是一個(gè)新的課題。
(5)有關(guān)測試技術(shù)理論、故障診斷理論，以及實(shí)用、有效、廉價(jià)的測試、診斷設備與技術(shù)研究，距離生產(chǎn)急需尚有相當距離。
(6)流固耦合振動(dòng)是指流體流過(guò)固體時(shí)會(huì )激發(fā)振動(dòng)，而固體的振動(dòng)又會(huì )反過(guò)來(lái)影響流場(chǎng)與流態(tài)，從而改變振動(dòng)的形態(tài)。工程上這類(lèi)問(wèn)題很多，如導線(xiàn)舞動(dòng)、卡門(mén)渦振動(dòng)、軸承油膜振蕩等，在學(xué)術(shù)上也是一個(gè)嶄新的分支，是一個(gè)急待研究與發(fā)展的領(lǐng)域。
三、課題的主要設計內容：
本課題主要設計單自由度振動(dòng)系統測試，除了實(shí)驗計算出系統的固有頻率，還觀(guān)察了解自由振動(dòng)和自激振動(dòng)的現象和特點(diǎn)，比較它們的不同之處。首先是緒論部分，提出了論文的研究背景和意義，機械振動(dòng)理論的研究現狀，并且對相關(guān)的文獻進(jìn)行綜述;接著(zhù)對理論力學(xué)ZME-1多功能實(shí)驗臺進(jìn)行了概述，敘述了理論依據，研究方法等。本次畢業(yè)設計的主要任務(wù)是：理論力學(xué)創(chuàng )新應用多功能實(shí)驗臺單自由度振動(dòng)系統測試的完整設計及其相關(guān)計算以及繪圖。主要設計內容如下：
1、理論力學(xué)ZME-1多功能實(shí)驗臺單自由度振動(dòng)系統測試總體設計方案的分析與確定
2、單自由度振動(dòng)系統測試實(shí)驗方法的選擇與實(shí)驗裝置
3、振動(dòng)系統力學(xué)建模與實(shí)驗原理
4、實(shí)驗內容(自由振動(dòng)和自激振動(dòng))及過(guò)程指導
5、實(shí)驗數據分析、計算及總結
6、確定計算單自由度振動(dòng)系統的剛度及固有頻率參數，并完成設計和繪圖工作
7、設計總結，外文翻譯。
四、擬采用如下研究手段來(lái)完成此課題
首先，采用調研法，了解本課題。有計劃、有目的通過(guò)網(wǎng)上和圖書(shū)館收集、閱讀有關(guān)參考資料;了解國內外有關(guān)振動(dòng)系統研究的最新成果和單自由度振動(dòng)系統測試的原理、內容等，并對搜集到的大量資料進(jìn)行分析、綜合、比較、歸納，了解單自由度振動(dòng)系統測試的原理、方法、存在的問(wèn)題等，聽(tīng)取老師的意見(jiàn)，克服其中的技術(shù)問(wèn)題，理論計算與實(shí)驗數據比較，并寫(xiě)出開(kāi)題報告。
綜合上述收集到的相關(guān)資料、看到的此類(lèi)實(shí)驗以及設計任務(wù)書(shū)的具體要求，制定出初步的整體設計方案。
分析設計方案的優(yōu)缺點(diǎn)，經(jīng)指導老師指導后確定最終設計方案。
根據設計任務(wù)書(shū)提供的主要技術(shù)參數及有關(guān)資料，設計實(shí)驗原理方法、實(shí)驗內容、實(shí)驗步驟、實(shí)驗分析，實(shí)驗數據等主要參數。
完成全部圖紙設計繪制和設計說(shuō)明書(shū)的撰寫(xiě)工作，并提供給指導老師審閱。
進(jìn)一步修改，并最后成文完成全部設計工作，交給指導老師審閱定稿。
課題研究的條件：在我們學(xué)�，F有的力學(xué)實(shí)驗室，建立高壓輸電線(xiàn)單自由度振動(dòng)系統模型，在ZME-1型多功能實(shí)驗臺上測試系統的變形，進(jìn)而計算出系統的剛度和固有頻率。
五、課題研究的理論依據、預期結果
1、理論依據：
1)、建立的高壓輸電線(xiàn)單自由度振動(dòng)系統模型。系統在不同砝碼下拉下，會(huì )產(chǎn)生不同靜變形。系統平衡時(shí)： 可求出系統等效剛度 (W是模擬高壓輸電線(xiàn)的半圓形模型的重量， 是系統的靜變形)。則由 可計算出系統的固有頻率。
2)、對實(shí)驗室提供的自激振動(dòng)系統模型的半圓形模型吹以與模型豎向振動(dòng)方向垂直的氣流，在模型后面的氣流形成帶有間隙漩渦的流線(xiàn)，即不連續的卡門(mén)漩渦。當漩渦頻率與系統的固有頻率接近時(shí)，會(huì )造成共振，即自激振動(dòng)。
調整不同電壓，可改變轉速及風(fēng)速，造成系統振幅不同，用相應的測量工具可測出轉速、風(fēng)速及振幅。同時(shí)還可觀(guān)察自激振動(dòng)現象，系統會(huì )劇烈振動(dòng)。
2、預期結果：1)、系統在不同砝碼下拉下，會(huì )產(chǎn)生不同變形，由此計算出的系統等效剛度，繼而可以計算出系統固有頻率。2)、隨著(zhù)電壓的不同，則風(fēng)機轉速會(huì )不同，風(fēng)速也不同，造成系統振幅亦不同。通過(guò)記錄風(fēng)速和振幅，畫(huà)出振幅與風(fēng)速間的關(guān)系曲線(xiàn)圖，可以得到自激振動(dòng)的振幅與風(fēng)速之間的關(guān)系�？梢杂^(guān)察分析自激振動(dòng)與自由振動(dòng)和受迫振動(dòng)的區別。
六、完成課題所需工作條件(如工具書(shū)、實(shí)驗、計算機等)及解決辦法
1、工作條件
1)工具書(shū)：?jiǎn)巫杂啥日駝?dòng)系統及其測試相關(guān)資料及書(shū)籍;
2)實(shí)驗：校內的力學(xué)實(shí)驗室，理論力學(xué)ZME-1型多功能實(shí)驗臺。
3)計算機：自己購買(mǎi)
2、解決辦法
1)通過(guò)網(wǎng)上和校內圖書(shū)館獲得工具書(shū);
2)實(shí)驗可以在校內的力學(xué)實(shí)驗室里做，自己購買(mǎi)的計算機。
七、畢業(yè)設計(論文)進(jìn)度計劃
本畢業(yè)設計的階段劃分與進(jìn)度安排如下：
第一階段：第1 周～第2周 知識準備，收集資料，撰寫(xiě)開(kāi)題報告;
第二階段：第3 周～第5周 撰寫(xiě)總論，制訂畢業(yè)設計計劃，外文翻譯;
第三階段：第6 周～第7周 擬出初步設計方案，確定總體結構方案設計;
第四階段：第8 周～第12周 主要的設計計算及繪圖;
第六階段：第13 周 整理撰寫(xiě)說(shuō)明書(shū);
第七階段：第14周～第15周 審查并修改說(shuō)明書(shū)，準備答辯;
第八階段：第16周 上交畢業(yè)設計資料及答辯;
八、參考文獻
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