机械振动

一、课程介绍

《机械振动》是车辆工程专业的学科基础选修课程，是本专业本科学生学习专业课和从事本专业工作、科研的理论基础，适用于本专业的大三本科生。通过本课程的学习，使学生全面、深入、系统地理解和掌握机械振动的基本理论和计算方法，了解本领域的最新发展及在一些相关领域的应用研究，为解决振动控制和振动故障诊断分析等问题提供必要的理论基础。

Introduction

Mechanical Vibration is the basic and elective course established for automotive engineering major. It is the basis theory of learning courses, researching and working in this field, which should be mastered by Junior undergraduate majoring in automotive engineering. Through this course, students can understand and master the basic mechanical vibration theory and computational methods comprehensively, deeply, and systematically, and understand the latest developments in the field and in a number of related areas of applied research, and provide the necessary theoretical basis to solve vibration control and vibration fault diagnosis etc.

课程基本信息

二、教学大纲

1、教学目标

1.1 教学目标

本课程通过对机械振动的基础知识和基本理论的学习，采用讲授与研讨详解的教学方式，使学生掌握单自由度系统的自由振动和强迫振动的理论分析及实际应用，理解振动运动微分方程的建立与求解方法，并对多自由度系统的相关分析方法有所了解，使学生对机械振动具有较深入的理解和分析能力。

本课程达成如下业务能力培养要求：

（1）培养学生掌握并能够将数学、自然科学、工程基础和专业知识应用于解决车辆工程领域中复杂工程问题的能力。

通过振动系统运动微分方程的建立、求解及分析方法的相关学习，使学生掌握单自由度系统自由振动和简谐强迫振动的理论分析与计算方法，并形成对车辆工程领域相关复杂工程问题进行数学建模和振动分析的能力。

（2）使学生能够理解和评价针对复杂工程问题产生的生产制造、设计开发、操控试验等工程实践对环境、社会可持续发展的影响。

在理论学习基础上，组织学生对人类生活中的振动影响展开研讨，并使学生能运用振动理论分析和评价相关复杂工程实际问题，从而理解复杂工程问题对环境、社会可持续发展的影响。

1.2 教学目标与毕业要求指标点对应关系

表1 教学目标与毕业要求指标点对应关系

2、教学要求

教师要在课堂内进行大纲解读，使学生清楚本课程具体的课程目标，通过该课程的学习应掌握的知识和获得的能力；教师要积极备课，对课程内容要融会贯通，切忌照本宣科。注重知识的拓展，并在教学中加强思政教育。

在教学过程中，教师要以学生为中心，充分运用内容讲授、主题研讨、问题探究等多种教学方式，通过理论知识教学、典型实例分析、视频动画演示等教学手段，使学生掌握基础理论和基本知识，具备一定的分析问题和解决问题的能力。

在成绩评定中，确保评价体系标准真实、严谨、公平、公正、公开，并将过程性评价与结果性评价相结合，促使学生学习的积极性和主动性。

3、预备知识或先修课程要求

无

4、教学方式

表2教学方法（与教学目标对应）

5、课程教学内容及学时分配

5.1教学内容及学时分配

第一章 导论 （5学时）

本章重点、难点：离散振动系统中各组成元件的特征；简谐振动的评价指标和建立振动微分方程的典型方法。

第一节 引言 （1学时）

知识点1：振动的基本概念

知识点2：振动学的发展历程

第二节 振动学内容及其分类 （1学时）

知识点1：振动学基本内容

知识点2：振动的分类方法

第三节 汽车振动问题（1.5学时）

知识点1：动力传动系统引起的振动问题

知识点2：其它系统引起的振动问题

第四节 简谐振动（1.5学时）

知识点1：简谐振动特征量

知识点2：简谐振动表示法

知识点3：简谐振动组成元件

知识点4：简谐振动的合成

第二章 单自由度系统的自由振动 （8学时）

本章重点、难点：无阻尼单自由振动系统振动微分方程建立与求解方法；等效刚度和等效质量的求解方法；单自由度系统的固有频率的典型求解方法；对数衰减率求解及其应用。

第一节 单自由度系统概述 （0.5学时）

知识点1：单自由度系统的含义

知识点2：典型单自由度系统示例

第二节 单自由度无阻尼自由振动（1学时）

知识点1：单自由度无阻尼自由振动系统运动微分方程的求解

知识点2：单自由度无阻尼自由振动系统振动特性分析

第三节 等效刚度和等效质量（1.5学时）

知识点1：等效刚度和等效质量的含义

知识点2：等效刚度的求解方法

知识点3：等效质量的求解方法

第四节 单自由度无阻尼自由振动的固有频率（3学时）

知识点1：求解固有频率的系数法

知识点2：求解固有频率的静变形法

知识点3：求解固有频率的能量法

第五节 单自由度有阻尼自由振动（2学时）

知识点1：阻尼的概念

知识点2：单自由度有阻尼自由振动系统运动微分方程的求解

知识点3：单自由度有阻尼自由振动系统振动特性分析

知识点4：对数衰减率概念及其应用

第三章 单自由度系统的简谐强迫振动（6学时）

本章重点、难点：单自由度系统简谐强迫振动的振动微分方程建立与求解方法；旋转失衡、支承运动、隔振等工程实际问题进行理论分析与应用求解。

第一节 简谐强迫振动概述 (0.5学时)

知识点1：简谐强迫振动的含义

知识点2：典型简谐强迫振动示例

第二节  无阻尼简谐强迫振动（1学时）

知识点1：无阻尼简谐强迫振动系统运动微分方程的求解

知识点2：无阻尼简谐强迫振动系统振动特性分析

第三节  有阻尼简谐强迫振动（1.5学时）

知识点1：有阻尼简谐强迫振动系统运动微分方程的求解

知识点2：有阻尼简谐强迫振动系统振动特性分析

知识点3：共振的含义及应用

第四节  简谐强迫振动理论的应用（3学时）

知识点1：偏心质量引起的强迫振动

知识点2：支承运动引起的强迫振动

知识点3：隔振原理

知识点4：惯性式测振仪原理

第四章  单自由度系统的非简谐强迫振动（5学时）

本章重点、难点：非简谐强迫振动求解的傅里叶分析方法；对周期强迫振动和非周期强波振动典型问题进行理论分析与应用求解。

第一节  非简谐强迫振动概述（0.5学时）

知识点1：非简谐强迫振动的含义

知识点2：典型非简谐强迫振动示例

第二节  傅里叶分析方法（1.5学时）

知识点1：傅里叶级数的基本原理

知识点2：周期性激励的傅里叶展开方法

知识点3：非周期性激励的傅里叶展开方法

第三节  周期强迫振动（1.5学时）

知识点1：周期强迫振动的求解方法

知识点2：周期强迫振动的应用

第四节 非周期强迫振动（1.5学时）

知识点1：非周期强迫振动的求解方法

知识点2：非周期强迫振动的应用

第五章  多自由度系统振动分析初步 （4学时）

本章重点、难点：多自由度系统的振动微分方程建立与求解方法；多自由度系统的振动模态分析方法。

第一节  多自由度系统概述（0.5学时）

知识点1：多自由系统系统的基本概念

知识点2：典型多自由系统系统示例

第二节 两自由度系统（2学时）

知识点1：两自由度系统运动微分方程的构建方法及求解

知识点2：两自由度自由振动系统的分析

知识点3：两自由度强迫振动系统的分析

第三节  线性多自由度系统（1.5学时）

知识点1：线性多自由度系统的概念

知识点2：线性多自由度系统的基本求解方法

知识点3：线性多自由度系统的近似解法

5.2教学内容与教学目标

表3 教学内容与教学目标对应关系

6、考核要求、考核方式及成绩评定标准

6.1考核方法

表5考核方法（与教学目标对应）

6.2考核标准

表6 考核标准

6.3成绩评定

本课程考核性质为考查，成绩分为优秀、良好、中等、合格和不合格五个等级，计算公式如下：

总成绩=课程作业1（60%）+课程作业2（40%）。