2025年大學(xué)機械原理（機械振動分析）試題及答案

（考試時間：90分鐘滿分100分）班級______姓名______第I卷（選擇題，共30分）答題要求：每題只有一個正確答案，請將正確答案的序號填在括號內(nèi)。(總共10題，每題3分)1.機械振動系統(tǒng)的固有頻率主要取決于（）A.系統(tǒng)的剛度和質(zhì)量B.系統(tǒng)的阻尼比C.外界激勵的頻率D.系統(tǒng)的初始條件2.當(dāng)機械振動系統(tǒng)受到簡諧激勵作用時，其穩(wěn)態(tài)響應(yīng)的頻率（）A.與固有頻率相同B.與激勵頻率相同C.介于固有頻率和激勵頻率之間D.與固有頻率和激勵頻率均無關(guān)3.對于欠阻尼的二階振動系統(tǒng)，其響應(yīng)的衰減速度主要取決于（）A.固有頻率B.阻尼比C.激勵幅值D.初始相位4.以下哪種方法不能用于計算機械振動系統(tǒng)的固有頻率（）A.能量法B.瑞利法C.有限元法D.動態(tài)測試法5.當(dāng)機械振動系統(tǒng)的阻尼比為0時，系統(tǒng)處于（）A.欠阻尼狀態(tài)B.過阻尼狀態(tài)C.臨界阻尼狀態(tài)D.無阻尼狀態(tài)6.對于單自由度線性振動系統(tǒng)，其運動方程為（）A.mx+cx+kx=F(t)B.mx-cx+kx=F(t)C.mx+cx-kx=F(t)D.mx-cx-kx=F(t)7.機械振動系統(tǒng)的振動類型不包括（）A.自由振動B.強迫振動C.自激振動D.隨機振動8.當(dāng)激勵頻率接近機械振動系統(tǒng)的固有頻率時，會發(fā)生（）A.共振現(xiàn)象B.振動減弱C.系統(tǒng)穩(wěn)定D.相位突變9.以下關(guān)于機械振動系統(tǒng)的阻尼說法正確的是（）A.阻尼越大越好B.阻尼越小越好C.適當(dāng)?shù)淖枘嵊欣谙到y(tǒng)穩(wěn)定D.阻尼對系統(tǒng)無影響10.振動系統(tǒng)的固有頻率與系統(tǒng)的（）A.剛度成反比，與質(zhì)量成正比B.剛度成正比，與質(zhì)量成反比C.剛度和質(zhì)量都成正比D.剛度和質(zhì)量都成反比第II卷（非選擇題，共共70分）11.（10分）簡述機械振動分析中研究振動系統(tǒng)的意義。12.（15分）已知一單自由度振動系統(tǒng)，質(zhì)量m=2kg，剛度k=8N/m，阻尼比ζ=0.2，求該系統(tǒng)的固有頻率ωn、阻尼固有頻率ωd以及振動衰減的時間常數(shù)T。13.（15分）簡述機械振動系統(tǒng)中自由振動、強迫振動和自激振動的特點及區(qū)別。14.（15分）材料：某機械系統(tǒng)在運行過程中出現(xiàn)了異常振動現(xiàn)象。經(jīng)檢測，該系統(tǒng)的固有頻率為10Hz，工作時受到頻率為8Hz的簡諧激勵。已知系統(tǒng)質(zhì)量m=5kg，剛度k=2000N/m。問題：分析該系統(tǒng)是否會發(fā)生共振現(xiàn)象，并說明理由。若要避免共振，可采取哪些措施？15.（15分）材料：某機械部件在工作時產(chǎn)生了振動，通過振動測試得到其振動響應(yīng)的一些數(shù)據(jù)。已知該部件可簡化為單自由度振動系統(tǒng)，其振動方程為mx+cx+kx=F0sin(ωt)，其中m=1kg，c=5N/(m/s)，k=100N/m，F(xiàn)0=5N，ω=10rad/s。問題：求該系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)表達式，并分析系統(tǒng)的振動特性。答案：1.A2.B3.B4.D5.D6.A7.D8.A9.C10.B11.研究振動系統(tǒng)有助于了解機械系統(tǒng)的動態(tài)特性，如固有頻率、振動模態(tài)等，為系統(tǒng)的設(shè)計和優(yōu)化提供依據(jù)；可以分析系統(tǒng)在各種工況下的振動響應(yīng)，預(yù)測可能出現(xiàn)的故障，提前采取措施避免設(shè)備損壞；還能通過振動分析評估系統(tǒng)的性能，提高機械系統(tǒng)的工作效率和可靠性。12.固有頻率ωn=√(k/m)=√(8/2)=2rad/s；阻尼固有頻率ωd=ωn√(1-ζ2)=2√(1-0.22)≈1.96rad/s；時間常數(shù)T=1/(2ζωn)=1/(2×0.2×2)=1.25s。13.自由振動是系統(tǒng)在無外界激勵下，僅由初始條件引起的振動，其頻率為固有頻率，振動會逐漸衰減；強迫振動是系統(tǒng)在外界持續(xù)激勵作用下的振動，其頻率與激勵頻率相同；自激振動是系統(tǒng)在沒有外界激勵的情況下，依靠自身的反饋機制產(chǎn)生的振動。區(qū)別在于產(chǎn)生原因不同，自由振動源于初始條件，強迫振動源于外界激勵，自激振動源于自身反饋。14.該系統(tǒng)不會發(fā)生共振現(xiàn)象。因為激勵頻率8Hz小于固有頻率10Hz。要避免共振，可改變系統(tǒng)的固有頻率，如調(diào)整系統(tǒng)的剛度或質(zhì)量；或者改變激勵頻率，使其遠離固有頻率。15.首先求系統(tǒng)的頻率響應(yīng)函數(shù)H(ω)=1/(-mω2+jcω+k)，代入數(shù)據(jù)得H(ω)=1/(-1×102+j×5×10+100)=1/(-100+50j+100)=1/(50j)=-j/50。穩(wěn)態(tài)響應(yīng)x(