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第一章 振动运动概念1

1.1 简谐运动1

1.1.1 极坐标表示——简谐运动1

目录1

1.1.2 简谐运动的速度2

1.1.3 简谐运动的加速度4

1.2.1 相位关系5

1.2.2 峰值5

1.2 振动位移、速度和加速度5

1.2.3 周期和频率6

1.2.4 均值7

1.2.5 均方根值7

1.2.6 峰值、均值和均方根值之间的关系7

1.3 复杂振动8

1.3.1 频率分析10

1.4 频率倍频程带12

1.4.1 中频（中心频率）12

1.4.3 分数倍频程频率13

1.4.2 通带13

1.5 分贝（dB）振动测量原理15

第二章 振动原因16

2.1 序言16

2.2 振动的相互影响18

2.3 不平衡力20

2.3.1 静不平衡力20

2.3.2 动不平衡力21

2.4 惯性力23

2.4.1 往复件23

2.4.2 往复质量24

2.5 惯性影响25

2.5.1 曲轴力矩25

2.5.2 连杆25

2.6 陀螺力和陀螺力矩26

2.7 其它影响27

3.1 序言28

3.1.1 一般方程28

第三章 自由振动或自然振动28

3.1.2 单自由度29

3.1.3 指数解形式30

3.2 自由度30

3.3 阻尼32

3.3.1 阻尼自由振动34

3.4 非线性系统35

3.5 振动——二维系统36

3.6 自然振型37

3.7 梁的弯曲振动39

参考文献和深入读物41

第四章 强迫振动43

4.1 序言43

4.1.1 临界频率43

4.1.2 共振43

4.1.3 一般方程43

4.1.5 稳态运动45

4.1.6 动态放大因数45

4.1.4 瞬态运动45

4.1.7 相位滞后46

4.2 功率输入47

4.2.1 无阻尼强迫振动47

4.2.2 阻尼强迫振动48

4.3 力传递率49

4.4 传递率和阻抗51

4.4.1 机械阻抗51

4.4.2 系统阻抗52

4.4.3 阻抗和导纳53

4.4.4 其它传递率项55

4.5 传递函数和阻抗55

4.6 边带频率56

4.6.1 谐波频率——齿轮的齿56

4.6.2 拍频57

4.6.3 调制的边带频率（拍频）58

4.7 傅里叶（Fourier）分析60

4.8 随机振动62

参考文献和深入读物62

5.1.1 非平稳信号的分析63

5.1 序言63

第五章 冲击脉冲63

5.1.2 瞬态分析64

5.2 矩形脉冲——频谱65

5.3 适用于冲击监测的加速度计67

5.4 冲击合成68

5.5 损坏的轴承69

5.5.1 冲击脉冲69

5.5.2 检测——冲击脉冲的测量71

5.5.3 定位——冲击脉冲法72

5.5.4 监测——脉冲比率法73

5.6 数字事件记录器74

5.6.1 冲击脉冲的记录74

5.6.2 冲击脉冲的重演76

5.6.3 分析／直接记录——脉冲信号79

5.7 单个脉冲的实际频率分析80

5.8 冲击的描述82

5.9 冲击响应83

参考文献和深入读物86

第六章 离散频率87

6.1 序言87

61.1 简单线性系统88

6.1.2 单自由度系统89

6.1.3 多自由度系统92

6.1.4 拉格朗日（Lagrange）方程94

6.1.5 正交性原理95

6.2 矩阵95

6.2.1 斯托多拉（Stodola）迭代法96

6.3 杆99

6.3.1 纵向振动99

6.3.2 横向振动101

6.3.3 横向振动—瑞利（Rayleigh）近似102

6.3.4 横向振动——邓柯莱（Dunkerley）法103

6.3.5 节点和反节点104

6.4 扭转振动105

6.4.1 简单扭转振动105

6.4 2扭转振动的计算——霍尔策（Holzer）法107

6.5.1 忽略齿轮惯量108

6.5 齿轮系统108

6.5.2 计入齿轮惯量109

6.5.3 分支系统110

6.5.4 设计的影响111

6.5.5 临界转速113

6.5.6 齿轮啮合频率113

6.6 滚动轴承115

6.6.2 典型频率116

6.6.1 故障频率116

6.6.3 弹性共振117

6.7 管道振动117

6.8 结构118

6.9 一般的诊断频率119

参考文献120

第七章 振动传感器122

7.1 振动监测——数据采集122

7.1.1 振动参数的选择122

7.1.2 监测系统选择的因素123

7.2 加速度计124

7.2.1 振动加速度计的设计125

7.2.2 静电加速度计127

7.2.3 高温差分加速度计128

7.2.4 压电晶体129

7.2.5 加速度计的特性132

7.2.6 振动传感器的定位133

7.3 速度传感器135

7.3.1 磁传感器136

7.4 涡电流式传感器137

7.3.2 速度式振动传感器——典型性能137

7.4.1 轴的轨道运动138

7.4.2 位移的监测138

7.5 涡电流式位移监测与速度监测139

7.6 信号的前置放大140

7.6.1 前置放大器类型140

7.7 振动传感器的电缆系统141

7.8 信号的遥测技术142

7.9 磁带记录144

7.9.1 （便携式）磁带记录仪145

7.9.2 磁带记录仪的性能148

7.9.3 记录磁带149

7.10 全息振动成象150

7.10.1 先进的全息技术151

7.10.2 全息干涉图152

7.11 电容式振动传感器152

7.12 振动开关（Vibraswitch？）故障检测器153

7.13 频闪观测器154

7.13.1 频闪观测器锁相系统155

7.14 振动监测器和电子听诊器156

7.15 调谐簧片频率计157

7.16 简单的位移测量157

7.17 极低频振动157

7.18 扭转振动的测量157

7.19 数据采集装置优缺点的比较157

7.20 振动监测设备的费用160

参考文献161

8.1 序言163

8.2 涡流式传感器分析163

第八章 振动分析163

8.2.1 轴轨道运动的相位分析164

8.2.2 相位测量和应用165

8.2.3 油膜振荡（OilWhirl）和油膜抖振（Oilwhip）的检测166

8.2.4 波德（Bode）图和奈奎斯特（Nyquist）图——自身平衡特性167

8.2.5 轴的预载——外部的（不对中）；内部的（齿轮反作用）169

8.2.6 轴磨的识别169

8.3.1 总量的监测182

8.4 频谱分析182

8.3 频率分析——频域182

8.4.1 选择滤波184

8.4.2 频谱分析方法185

8.4.3 倍频程和三分之一倍频程分析185

8.4.4 频谱分析器—恒定带宽和外差法186

8.4.5 百分比带宽186

8.4.6 窄带分析器——高速分析186

8.8.2 机械的滑行停车186

8.5 实时分析187

8.5.1 时间压缩187

8.5.3 采样——实时数字傅里叶（Fourier）分析188

8.5.2 实时数字分析188

8.5.4 数字式傅里叶（Fourier）变换189

8.5.5 快速傅里叶变换（FFT）——计算机程序190

8.5.6 快速傅里叶变换（FFT）波形的相互关系193

8.6 借助于计算机的分析——时序分析194

8.6.1 普遍存在的频谱分析器195

8.7 分析器的选择195

8.8 波形分析196

8.8.1 机械的平衡197

8.8.3 起动瞬间200

8.8.4 不对中的诊断201

8.8.5 波形——进一步的特征202

8.8.6 阿斯卡尼亚（‘Askania”）示振器204

参考文献和深入读物207

第九章 数据处理209

9.1 序言209

9.1.1 数据分类210

9.1.2 随机数据的分类211

9.2 数据处理——一般程序212

9.2.1 计算机处理——采样213

9.2.2 模拟——数字（A/D）变换215

9.2.3 窗口尺寸216

9.2.4 带宽217

9.2.5 脉冲调制——采样219

9.3 计算机处理219

9.3.1 TSL——时序语言220

9.4 傅里叶（Fourier）变换——一般周期函数223

9.4.1 傅里叶（Fourier）变换和褶积224

9.4.3 褶积定理和傅里叶（Fourier）变换227

9.4.2 褶积227

9.5 传递函数分析228

9.5.1 信号通路的阻抗228

9.5.2 机械阻抗和机械导纳228

9.6 频谱分析231

9.6.1 .自谱（功率谱密度）231

9.6.2 互谱Gxy233

9.6.3 典型的自谱分析234

9.6.5 互谱测量236

9.6.4 互谱Gxy和相干函数r2236

9.7.1 测量和使用237

9.7 相干函数237

9.8 相关239

9.8.1 自相关R（τ）240

9.8.2 互相关Rxy（τ）243

9.9 倒频谱分析249

9.9.1 倒频谱和边带分析250

9.9.2 倒频谱分析设备（丹麦B＆K公司）250

9.10 随机振动252

9.10.1 概率（平稳振动）252

9.10.2 非平稳随机振动254

9.10.3 集合平均255

9.10.4 信号的平均256

9.10.5 统计分析——峰态257

参考文献和深入读物259

10.1 序言262

10.1.1 劳埃德（Lloyd）船级协会262

第十章 政策和第略262

10.1.2 预防维修程序——整体可靠性数据（IRD）机器分析公司263

10.2 振动限制值265

10.2.1 厄斯金（Erskine）振动准则268

10.3 机器性能准则271

10.4 有效利用率——效益／费用比率272

10.5 振动监测的经济效益274

参考文献280

11.2 大型油船舵的共振282

11.1 序言282

第十一章 振动监测和数据解释研究实例282

11.3 直升飞机——复杂齿轮箱故障的检测285

11.4 飞机事故数据记录器286

11.5 波音747飞机振动监测装置287

11.6 飞机系统整体故障监测器：波音747飞机AIDS288

11.7 BEAD发动机数据监测289

11.8 核反应堆——捆杆磨损290

11.9 核动力厂——振动和松动件的监测290

11.10 汽轮机—翻修设备295

11.11 燃气轮发电机296

11.12 五十万瓩汽轮发电机组297

11.13 化学工业——典型的故障检测300

11.14 化学工业—氢压缩机和涡轮301

11.15 化学工业——涡轮、气体压缩机传动301

11.16 化学工业——热交换器301

11.17 化学工业—电动机303

11.18 化学工业——故障检测中心303

11.20 化学工业——电机驱动的鼓风机系统305

11.19 化学工业——制药305

11.21 化学工业——工业煤气306

11.22 化学工业——离心机307

11.23 化学工业——离心式压缩机308

11.24 化学工业——管道相撞309

11.25 DemagVK型空气压缩机309

11.26 船用润滑油泵——轴承故障312

11.27 水泵——原子燃料工厂314

11.28 离心式空气压缩机315

11.30 离心式压缩机（二分之一阶油膜振荡）316

11.29 离心式压缩机—叶轮故障316

11.31 感应式引风扇——齿轮轴的回转317

11.32 锅炉风扇320

11.33 煤矿地下增压器风扇321

11.34 磨床——球轴承故障322

11.35 磨床——机动泵轴组件323

11.36 滚齿机切削轮齿盘323

11.37 炼钢厂324

11.38 结构问题——机床基础325

11.40 建筑物的小振动326

11.39 结构问题——管道326

11.41 应力监测——混凝土结构328

11.42 固定的海上平台——振动分析的潜在益处329

11.43 结构的动态分析（SEAPOS）330

11.44 齿轮——倒频谱分析334

11.45 相位分析335

参考文献337

附录一 关于声学与振动标准和有关材料的标准组织及其前缀340

附录二 术语汇编342