第3章振动理论基础3.1机械振动概述3.2缓冲包装系统的力学模型河北理工大学包装工程系
河北理工大学包装工程系 第3章 振动理论基础 3.1 机械振动概述 3.2 缓冲包装系统的力学模型
I3.1机械振动利流通环节中，引起商品破损的原因主要是运输环境中的冲击和振动。一、振动定义GB2298-80《机械振动、冲击名词术语》振动：机械系统中运动量的振荡的现象。振荡：相对给定的参考系，一个随时间变化的量值与其平均值相比，时大时小交替变化的现象。机械振动：指具有质量和弹性的物体或系统在其平衡位置附近作来回往复运动的过程，如包装件的振动问题等运输包装主要研究机械振动。2Lijie CAO河北理工大学包装工程系
2 Lijie CAO 河北理工大学包装工程系 3.1 机械振动 流通环节中，引起商品破损的原因主要是运输环境中的冲击 和振动。 一、振动定义 GB 2298-80《机械振动、冲击名词术语》 振动：机械系统中运动量的振荡的现象。 振荡：相对给定的参考系，一个随时间变化的量值与其平均值 相比，时大时小交替变化的现象。 机械振动：指具有质量和弹性的物体或系统在其平衡位置附近 作来回往复运动的过程，如包装件的振动问题等。 运输包装主要研究机械振动
二、振动的决定因素振源系统特性响应已知其中2个，可以求另一个，可以得出三类振动问题1）振动分析：已知振源、系统特性，求系统响应2）环境预测：已知系统特性、响应，推测输入。3）振动特性测定：已知输入、响应，确定系统特性Lijie CAO河北理工大学包装工程系
3 Lijie CAO 河北理工大学包装工程系 二、振动的决定因素 振源 系统特性 响应 已知其中2个，可以求另一个，可以得出三类振动问题。 1) 振动分析：已知振源、系统特性，求系统响应。 2) 环境预测：已知系统特性、响应，推测输入。 3) 振动特性测定：已知输入、响应，确定系统特性
三、振动的分类没有质量的弹性元件，在振动中产生恢复力1.按力学模型分类离散系统（集中质量系统）：将系统各部分的物理参数（质量10弹性系数、阻尼系数等)加以集中，把系统视为具有集中参数的元件组成。既无质量又无弹性，是耗能元件，在运动中产生阻力。求解常用工具：常微2) 由弹性体组成的系统。缓冲材连续系统（分布参数系统）：料的惯性、弹性、阻尼等都是连续分布的。求解常用工具：偏微分方程。Lijie CAO河北理工大学包装工程系
4 Lijie CAO 河北理工大学包装工程系 三、振动的分类 1. 按力学模型分类 1) 离散系统(集中质量系统)：将系统各部分的物理参数(质量、 弹性系数、阻尼系数等)加以集中，把系统视为具有集中参数的 元件组成。 求解常用工具：常微分方程。 2) 连续系统(分布参数系统)：由弹性体组成的系统。缓冲材 料的惯性、弹性、阻尼等都是连续分布的。 求解常用工具：偏微分方程。 视为具有质 量的刚 体。 没有质量的弹性元件，在振 动中产生恢复力 既无质量又无弹性，是耗能元 件，在运动中产生阻力
2.按描述运动的微分方程分类1)线性振动：振动过程中系统物理参数不变，恢复力和阻力分别是位移和速度的线性函数。用常系数线性微分方程描述。2)非线性振动：#振动过程中，恢复力和阻力分别是位移和速度的非线性函数。用非线性微分方程描述。LijieCAO河北理工大学包装工程系
5 Lijie CAO 河北理工大学包装工程系 2. 按描述运动的微分方程分类 1) 线性振动：振动过程中系统物理参数不变，恢复力和阻力 分别是位移和速度的线性函数。 用常系数线性微分方程描述。 2) 非线性振动：振动过程中，恢复力和阻力分别是位移和速 度的非线性函数。 用非线性微分方程描述
3.按物体运动的自由度分类1)单自由度振动2)多自由度振动3）弹性体振动(无限多自由度)振动自由度：任何瞬时，完全确定系统的位置所需要的最少独立广义坐标，称为自由度一个自由度：任何瞬时，只要用一个独立坐标就可以完全确定系统的位置，称这个系统为一个自由度系统(单自由度系统)。若要用两个独立坐标完全确定系统的位置，称这个系统为两个自由度系统。Lijie CAO河北理工大学包装工程系
6 Lijie CAO 河北理工大学包装工程系 3. 按物体运动的自由度分类 1) 单自由度振动 2) 多自由度振动 3) 弹性体振动(无限多自由度)振动 自由度：任何瞬时，完全确定系统的位置所需要的最少独立 广义坐标，称为自由度。 一个自由度：任何瞬时，只要用一个独立坐标就可以完全确 定系统的位置，称这个系统为一个自由度系统(单自由度系统)。 若要用两个独立坐标完全确定系统的位置，称这个系统为两个 自由度系统
3.按物体运动的自由度分类M77777777只要用产品质量的位移x即可表明振动的状态，所以是单自由度包装系统。Lijie CAO河北理工大学包装工程系
7 Lijie CAO 河北理工大学包装工程系 3. 按物体运动的自由度分类 只要用产品质量的位移x即可表明振动的状态，所以是单自 由度包装系统。 x
4.按系统的输入分类1自由振动：系统只受到初干扰或外界干扰取消后，系统只在弹性恢复力的作用下产生的振动。2）强迫振动：：系统在外界激扰力的作用下产生的振动。3）目自激振动：系统的输入输出之间有反馈，并且有能量补充而产生的振动。Lijie CAO河北理工大学包装工程系
8 Lijie CAO 河北理工大学包装工程系 4. 按系统的输入分类 1) 自由振动：系统只受到初干扰或外界干扰取消后，系统只 在弹性恢复力的作用下产生的振动。 2) 强迫振动：系统在外界激扰力的作用下产生的振动。 3) 自激振动：系统的输入输出之间有反馈，并且有能量补充 而产生的振动
5.按系统的输出分类1）周期振动：系统只受到初干扰或外界干扰取消后，系统只在弹性恢复力的作用下产生的振动。2)随机振动：系统在外界激扰力的作用下产生的振动。LijieCAO河北理工大学包装工程系
9 Lijie CAO 河北理工大学包装工程系 5. 按系统的输出分类 1) 周期振动：系统只受到初干扰或外界干扰取消后，系统只 在弹性恢复力的作用下产生的振动。 2) 随机振动：系统在外界激扰力的作用下产生的振动
3.2缓冲包装系统的力学模型一、包装件振动的基本参数(一）产品的质量指产品的一种惯性量，是产品的固有性质；不是商业上所指产品好坏的质量。质量用m表示，单位是kg(等于国际千克原器的质量)。重量用W表示，单位N。重力加速度随纬度和高度变化，用g表示，单位m-s-2，国际上取g=9.80665m-s-2为标准重力加速度，工程计算时通常取g=9.81ms-2。W产品质量m、重量W、重力加速度g关系：mgLijieCAO10河北理工大学包装工程系
10 Lijie CAO 河北理工大学包装工程系 3.2 缓冲包装系统的力学模型 一、包装件振动的基本参数 (一) 产品的质量 指产品的一种惯性量，是产品的固有性质；不是商业上所指 产品好坏的质量。 质量用m表示，单位是kg(等于国际千克原器的质量)。 重量用W表示，单位N。重力加速度随纬度和高度变化，用 g表示，单位m·s-2 ，国际上取g = 9.80665 m·s-2为标准重力加速 度，工程计算时通常取g = 9.81 m·s-2 。 产品质量m、重量W、重力加速度g关系： g W m =