第三章 振动.ppt

第三章 振动,主要内容,概述振动接触机会及对人体影响振动病振动病影响因素振动病的防治浅谈共振,地动仪,东汉张衡,一 振动概述,1、定义（ mechanical vibration ）是指一个质点或物体在外力作用下沿直线或弧线围绕于一平衡位置来回重复的运动振动是以振动波的形式在人体组织中传播并致病的振动常与噪声相结合作用于人体波wave：振动在空间的传播过程广义振动概念,从广义的角度来说，任何一个物理量（如物体的位移、电流、电流强度、或磁场强度等）随时间的周期性变化，都可以称作振动与振动密切相关的是波动现象振动是产生波动的根源，波动则是振动的传播过程，同时也是一种重要的能量传播方式和某种能量传播的过程振动现象,物理现象：声、光、热等物理现象都包含振动；生命和生活：心脏搏动、耳膜和声带的振动是人体的基本功能工程技术领域：,桥梁和建筑物在阵风或地震激励下的振动飞机和船舶在航行中的振动，机床和刀具在加工时的振动，各种动力机械的振动，控制系统中的自激振动等2 振动的物理量　　频率、位移、速度、加速度　　*加速度级：以对数形式表示加速度与基准加速度的比值，L表示，单位dB 　　L＝20lg（a/a0）　国际标准：a0=10-6m/s2,在振动过程中，位移、速度、加速度三者间变化的关系为：振动体处于平衡位置，位移为__，加速度为__，而速度___；随着位移增大，加速度也___，而速度变__；至位移最大时，加速度___，而速度为__。

从而可知，振动体加速度的变化与位移呈__比，速度的变化与位移呈__比3、分类（1）物理分类周期性振动：简谐振动，非简谐振动非周期性振动：随机振动，冲击性振动,**简谐振动,简谐振动——质点位置坐标是时间的,正弦或余弦函数弹簧振子－一个质量为m的物体与一根 轻弹簧组成的振动系统k,,,x,,由牛顿定律：,弹簧振子的角频率,弹簧振子的角频率,方程的解为：,,从简谐振动方程可知：,2、T —— 振动物体完成一次振动所需要的时间，称为振动周期ν —— 振动物体在单位时间内所完成的振动次数，称为频率余弦函数的周期为2π，即 　 ωT=2π，T=2π/ω,1、A —— 振动物体离开平衡位置的最大位移，称为振幅简谐振动的特征量,简谐振动的速度及加速度,怎样理解简谐振动：①物体在受到大小跟位移成正比,而方向恒相反的合外力作用下的运动；②物体的运动参量,随按正弦或余弦规律变化的振动简谐振动不一种最简单的振动,拍皮球时，球的运动 是否是简谐振动?,单摆,弹簧振子在完成一次全振动的过程中势能转化为动能的周期性变化次数是（ ） A．1次 B．2次 C．3次 D．4次,B,弹簧振子在振动过程中振幅逐渐减小，这是由于（ ） A．振子开始振动时的振幅大小 B．在振动过程中要不断克服阻尼的作用做功，消耗了系统的机械能 C．动能总是不断地减小 D．势能总是不断地减小,B,把一个小球套在光滑细杆上，球与轻弹簧相连组成弹簧振子，小球沿杆在水平方向做简谐运动，它围绕平衡位置O在A、B间振动，如图所示，下列结论正确的是（ ）A．小球在O位置时，动能最大，加速度最小 B．小球在A、B位置时，动能最大，加速度最大C．小球从A经O到B的过程中，回复力一直做正功D．小球从B到O的过程中，振动的能量不断增加,A,（2）来源分类,,,工厂振动源工程振动源 道路交通振动源 低频空气振动源,,自然振源,人为振源,地震、火山爆发等自然现象。

自然振动带来的灾害难以避免，只能加强预报减少损失自然振动,,察隅地震，整个村庄被抛起,火山爆发,工业振动源：旋转机械、往复机械、传动轴系、管道振动等，如锻压、铸造、切削、风动、破碎、球磨以及动力等机械和各种输气、液、粉的管道特征参数：常见工厂振源附近 面上加速度级：80～140dB； 振级：60～100dB； 峰值频率：10～125Hz工厂振动源,工程振动源：工程施工现场的振动源主要是打桩机、打夯机、水泥搅拌机、辗压设备、爆破作业以及各种大型运输机车等 特征参数：常见工程振源附近振级：60～100dB工程振动源,铁路振源： 频率：一般在20～80Hz范围内； 离铁轨30m处的振动加速度级范围85～100dB，振动级范围75～90dB内道路交通振动源,公路振源： 频率：一般在2～160Hz范围内，其中以5～63Hz的频率成分较为集中； 振级：多在65～90dB范围内低频空气振动是指人耳可听见的100Hz左右的低频如玻璃窗、门产生的人耳难以听见的低频空气振动这种振动多发生在工厂低频空气振动源,3）按性质分类-阻尼振动与受迫振动,(1）阻尼振动：振幅逐渐减小的振动,(2）阻尼振动的图像,(3）振动系统受到的阻尼越大，振幅减小得越快，阻尼过大时，系统将不能发生振动。

4）实际的自由振动一定是阻尼振动,在弹性系数为k的弹簧上 加一质量m的重物，使其 产生位移后轻轻放开， 则弹簧作无阻尼自由振动实际振动系统有弹簧内摩 擦、滑动摩擦、空气或水 的阻力等各种阻尼作用， 是有阻尼自由振动受迫振动,(1）驱动力,作用在振动系统上的周期性外力,(2）受迫振动,系统在驱动力作用下的振动,(3）受迫振动的特点,受迫振动的频率总等于驱动力的频率，与系统的固有频率无关4）受迫振动的振幅与驱动频率有关：,,,,受迫振动的振幅： 实验表明：振幅A与驱动力f驱的关系：,实验研究,振幅先随着驱动力频率的升高而增大，,然后随着频率的升高而减小.,4）按振动对人体的作用分类,（1）按照作用于人体的传导方式不同，可将振动分为直接振动与间接振动2）按照振动作用于人体部位的不同，可将其分为局部振动和全身振动局部振动(Hand-transmitted vibration) 是指生产中使用手持振动工具或接触受振工件时，直接作用或传递到人的手臂系统的机械振动或冲击 这是一种最普遍的振动形式全身振动多为大振幅的低频振动颠簸的汽车、飞机、升降机等）从危害程度看，直接的全身振动危害最大。

4 振动污染,振动超过一定的界限,从而对人体的健康和设施产生损害,对人的生活和工作环境形成干扰,或使机器、设备和仪表不能正常工作主观性：是一种危害人体健康的感觉公害局部性：仅涉及振动源邻近的地区振动污染的特点:,二 振动接触机会及其对人体影响,局部振动 (segmental vibration)（1）风动工具：风铲、气锤、凿岩机、捣固机、铆钉机等（2）电动工具：电钻、电锯、电刨等（3）其他高速转动工具：油锯，抛光机等全身振动 (whole body vibration)交通工具的驾驶、钻井平台、混凝土搅拌台、振动筛操作台,（1）循环系统：交感神经处于紧张状态，血压升高，脉搏增快，心搏出血量减少，脉压增大，可致心肌局部缺血，心电图发生改变2）呼吸系统：频率1～15Hz的垂直振动可致呼吸量增加，呼吸频率加快3）前庭器官：前庭功能兴奋性异常，随着工龄的增加，兴奋性降低，临床表现出协调障碍，眼球颤动等4）影响胎儿呼吸，胎儿窒息，新生儿体重下降1 全身振动对人体的影响,人的前庭器官,前庭是人体平衡系统的主要末梢感受器官，人的耳朵分为外耳、中耳和内耳(内耳又称"迷路")，前庭就在人的内耳中，是内耳器官之一，由三个半规管和球囊、椭圆囊组成。

它和耳蜗紧密相连，总称位听器官前庭器官小且复杂，弯弯曲曲硬管里套着软管，半规管内和球囊、椭圆囊内还充满着叫内淋巴液的液体前庭器官有特殊的解剖结构和功能特征外耳包括：中耳包括：内耳包括：,耳廓、外耳道鼓膜、鼓室、听小骨、咽鼓管半规管、前庭、耳蜗,耳朵的结构,耳的各部分功能,,听觉的产生,外耳道,鼓膜,听小骨,耳蜗,听觉神经,听觉中枢,,,,,,声波,振动,振动,神经冲动,1. 前庭器官2. 视觉器官3. 本体感觉感受器,人体怎样保持正常的姿势，保持身体平衡？,前庭器官在感受自身的姿势、运动状态、头部在空间的位置起最重要作用 位觉 (或前庭感觉),,,*前庭器官,1)前庭器的感受装置与适宜刺激,椭圆囊和球囊,,2) 前庭反应： 刺激前庭器官，除了产生运动感觉和位觉外，还引起下列改变:,姿势调节反射：自主神经功能改变：眼震颤：,晕船、晕车、航空病(上或后半规管受刺激眩晕、皮肤苍白、恶心、呕吐等),如汽车突然加速时(椭圆囊的囊斑毛细胞使躯干部的屈肌、下肢伸肌收缩身体前倾而保持身体平衡),本体感受器：肌肉、肌腱和关节囊中分布的感受器(肌梭与腱梭)机能：将肌肉运动的信息传入中枢，产生运动感觉，并对运动进行调节和控制。

运动对本体感受器的影响,人体经常参加体育训练，不仅使本体感受器的机能得到提高，而且能使肌肉运动的分析能力及动作时间的判断精确力得到发展，例如训练水平高的篮球运动员其控球能力强，失球次数少，而且运动速度快，表现出本体感受器具有较高的敏感性肌肉活动时发生的本体感觉往往被视、听和其他感觉遮蔽，故本体感觉也称为暗淡的感觉运动员的本体感觉能力必须经过长时间训练，才能在意识中比较明显而精确地反映出自己的运动动作5）消化系统：对胃酸分泌和胃肠蠕动抑制作用，胃肠道和腹内压增高肝脏的解毒功能和代谢机能发生障碍6）生殖系统：全身振动对妇女影响较大全身振动使自然流产及早产率增高7）其他：对重型车或拖拉机驾驶员x线检查，可发现胸椎和腰椎早期的退行性改变，椎间盘脱出症的发病率高于一般人群1 全身振动对人体的影响,是作业人员在车、船或飞机等交通工具上工作，由于颠簸、摇摆或旋转等任何形式的加速度运动，刺激人体的前庭器官，而出现的一系列急性反应性症状的总称，又可分别称为晕车病、晕船病或晕机病运动病/晕动病(motion sickness),全身振动对人体的影响特例,晕车,定义,机制和病因,预防护理,,,,,临床表现,在乘坐车、船、飞机时，经受振动、摇晃的刺激，人体内耳迷路不能很好地适应和调节机体的平衡，使交感神经兴奋性增强导致的神经功能紊乱，引起眩晕、呕吐等晕车症状。

晕车（晕动症）motion sickness,注：内耳的半规管以及椭圆囊和球囊主要有平衡功能发病机制】,半规管,前庭椭圆囊和球囊,毛细胞形变放电,前庭神经,前庭神经核,小脑和下丘脑,神经功能紊乱,晕车症状,,,,,,,,不正常刺激,,【病因】,外因,【临床表现】,1、上腹不适，唾液分泌增多，恶心、呕吐，严重导致水电解质紊乱2、呼吸深而慢3、面色苍白，血压下降，出冷汗4、精神萎靡，四肢无力,注：一般症状可在停止运行或减速后数十分钟或几小时内消失或减轻，多次发病后，症状反可减轻，甚至不发生,【预防护理】,乘车前,【预防护理】,乘车时,**晕动症的妙方：,1.胃复安：复安1片，晕车严重时可服2片　　2.鲜姜：行驶途中将鲜姜片拿在手里，随时放在鼻孔下面闻，使辛辣味吸入鼻中也可交姜片贴在肚脐上，用伤湿止痛膏固定好3.桔皮：乘车前1小时左右，将新鲜桔皮表面朝外，向内对折，然后对准两鼻孔两手指挤压，皮中便会喷射也带芳香味的油雾可吸入10余次，乘车途中也照此法随时吸闻4.风油精：乘车途中将风油精搽于太阳穴或风池穴亦可滴两滴风油精于肚脐眼处，并用伤湿止痛膏敷盖5.指掐内关穴：当发生晕车时，可用大拇指掐在内关穴(内关穴在腕关节掌侧，腕横纹上约二横指，二筋之间) 。

全身振动对工效的影响,姿势平衡和空间定向障碍1—2Hz的全身振动具有催眠作用；中枢神经系统抑制 →最终导致作业能力下降空间障碍就是大脑中的神经细胞不能有效的把外界的信息准确的传达到大脑，导致定向的障碍,。