刚度是指物体抵抗弹性变形的能力。没有刚度，动力的传递是不可能的。然而，有些事件是不应该传递的，比如扭矩峰值和冲击载荷。为了使系统能够承受这样的负载，它是阻尼的。工程师们面临的挑战是调整振动系统的刚度和阻尼，以确保可靠的运行，基本上没有负载峰值。
振动理论是工程力学中一个重要但常被低估的分支。刚度(也称为弹簧刚度)和阻尼是在这种情况下两个基本的物理量。刚度被定义为物体抵抗弹性变形的能力。根据载荷的方向，拉伸/压缩/弯曲和扭转/弹簧刚度之间有区别。除了载荷方向外，刚度还取决于材料和部件的形状，即几何形状。
刚度计算作为构件复杂性和材料特性的函数
改变振动系统的刚度将对固有频率产生影响，并将改变一次振动的时间周期(见图1)。
图1:不同刚度对振动周期的影响。
对于简单的几何形状(如杆件)和在截面上具有线性行为的材料，刚度可以使用定义的公式计算。对于更复杂的部件和非线性的材料行为(如弹性体)，刚度是通过使用更复杂的计算方法来确定的，通常是通过有限元模拟。
阻尼完全依赖于材料
与刚度相反，阻尼是一种材料特性，一般不受部件形状或形式的影响。阻尼描述了振动系统耗散的能量(主要表现为热)，并导致振动振幅随时间衰减(见图2)。
图2:不同阻尼对振动衰减速率的影响
非均匀传动振动带来的挑战
与具有均匀扭矩曲线的驱动器(例如，电动机)不同，配备内燃机的驱动器(例如往复式发动机)具有周期性激励和动态叠加振幅的非均匀扭矩曲线，这对组件施加了相当大的压力。这种“动态扰动”在传动系统中以扭转振动的形式出现。造成这种情况的原因是由于燃烧/点火过程中产生的气体和质量力引起的周期性激励。例如，一台柴油机在曲轴转动一次时不能稳定地释放动力。往复式发动机各缸的不稳定扭矩曲线随着点火顺序和可能不规则的点火间隔相互叠加，产生周期性作用的激励，使曲轴产生扭转振动。
如果系统周期性地以与系统频率相一致的频率(即所谓的固有频率)激励，则可以预期会出现共振问题。这将导致振动振幅越来越大。系统向上摆动:它处于共振状态。
如果这种激发的频率与系统的固有频率之一相匹配，则称为共振。在这种情况下，振动振幅不再被阻尼，而是变得越来越大。
非均匀扭矩曲线的驱动器，因此在刚度和阻尼方面有很高的要求。为了满足这些要求，采用扭转式挠性联轴器用于平衡扭转振动振幅和扭矩冲击载荷。
没有动态调优的系统很容易损坏和崩溃。如果扭矩峰值或扭矩冲击负载使系统或系统的某些部分超过允许值，就会发生故障。其结果可能是严重的材料缺陷，如断裂和裂缝，甚至过度磨损导致过早磨损。
只有对整个传动系统的动态行为进行优化调整，包括避免操作范围内的共振，振动和扭矩冲击负载的阻尼，以及对几何偏差的补偿，才能确保系统的可靠和高性能运行，从而增加整个装置的寿命。
术语表
刚度
刚度是工程力学中使用的一个术语。它描述了材料对由外力(如力或扭矩)引起的弹性变形的阻力。
强度
刚度不应与强度混淆。强度，例如，抗拉强度，是用来定义材料抗破坏能力的极限值。强度和刚度之间不存在相互依赖关系。
共振
如果振动系统周期性地受到激励，振动就会累积起来。这种现象叫做共振。前提条件:励磁器的频率与系统的频率相同或几乎相同。
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