موضوع اصلی ارتعاش بررسی حرکت نوسانی «سیستمهای دینامیکی» می باشد. سیستم دینامیکی از «پاره های مادی» پیوسته که نسبت به هم قابلیت حرکت ارتجاعی دارند تشکیل می شود. تمام اجسامی که دارای جرم و خاصیت کشسانی باشند، می توانند ارتعاش کنند.
جرم جزء لاینفک جسم بوده و خاصیت کشسانی از حرکات نسبی قسمتهای پیوسته آن ناشی می شود. سیستم ارتعاشی ممکن است ساده و یا بسیار پیچیده باشد. به عنوان مثال یک سازه یک ماشین یا اجزای آن و یا مجموعه ای از ماشین‌آلات سیستم های ارتعاشی محسوب می شوند. حرکت نوسانی می تواند اثرات نامطلوب و یا جزئی ریوی سیستم داشته و یا اصلاً لازم برای انجام کاری باشد.
هدف طراح کنترول ارتعاشات است زمانی که مضر است و تشدید و کاربرد صحیح آن است وقتی که لازم و مفید می باشد. گرچه باید گفت که در اکثر موارد ارتعاشات مضر بوده و بایستی کنترول شود. ارتعاشات در ماشینها ممکن است باعث شل شدن از کارافتادن و یا گسیختگی در قطعات شود. از موارد کاربرد ارتعاشات می توان لرزاننده ها در ریخته گری، هرس دندانه میخی ارتعاشی، ردیف کن های علوفه، غربالهای کمباین و ... در کشاورزی را نام برد.
مقصود نهایی از مطالعه ارتعاشات، تعیین اثرات آن در کارکرد و همچنین ایمنی سیستم ها می باشد. تحلیل حرکات ارتعاشی، قدم اصلی است که به سوی این هدف برداشته می شود.
ارتعاش در حین حرکت تراکتورهای کشاورزی که فاقد فنر ارتجاعی می باشند سرعتهای مؤثر آنها را محدود می کند و باعث ناراحتی و بعضی اوقات آسیب رسیدن دراز مدت به رانندگان می گردد. با بکارگیری مدل مناسب و تحلیل ریاضی می توان اثرات ارتعاش در حین حرکت تراکتور در مرحله طراحی را تعدیل کرده و باعث بهتر شدن حرکت تراکتور گردیم.
بررسی مدل تراکتور در راستای طولی که توسط بسیاری از مولفین بکار رفته است عمدتاً در سطح ارتعاشی روندهای ساده ای را تخمین می زند. بررسی ارتعاش بدنه تراکتور و رابطه بین تایر و سطح زمین در حین حرکت کافی می باشد.
ارتعاشات چیستند و چگونه ایجاد می شوند؟
موضوع علم ارتعاش، بررسی «حرکات سیستم های دینامیکی» است. هر پاره فیزیکی که قابلیت کسب و از دست دادن انرژی پتانسیل (در اثر تغییر مکانهای نسبی) و همچنین انرژی جنبشی را دارا باشد سیستم دینامیکی گویند. از ویژگی های چنین سیستمی همانا قابلیت آن برای حرکات نوسانی است. یعنی اینکه اگر از حالت تعادل خارج شود، نیروی مربوط به انرژی پتانسیل میل به برگرداندن سیستم به حالت تعادل داشته و درنتیجه طبق قانون دوم نیوتن به جرم در این جهت شتاب خواهد داد. بدین سان جرم سرعت گرفته و دارای انرژی جنبشی می شود. این انرژی بنوبه خود پس از گذشتن جرم از موقعیت تعادل دوباره به انرژی پتانسیل تبدیل می شود و اگر عامل مستهلک کننده ای در سیستم موجود نمی بود این فرابرد (تبدیل انرژی ها) برای همیشه ادامه پیدا می کرد. لیکن خاصیت میرایی که در اثر اصطکاک حاصله از حرکات نسبی بین نقاط مختلف ظاهر می شود با در حالت و وترکیبی مختلف و گوناگون از مکانیسمهای مستهلک کننده، همواره در سیستمها موجود است و درنتیجه باعث می شود که سیستم بالاخره از حرکت باز ایستد. خاصیت میرایی ممکن است به میزانی برسد که دیگر حرکت نوسانی امکانپذیر نبوده و حرکت فقط به یک طرف از موقعیت تعادل محدود شود (حرکت آپریودیک – غیر پریودیک).
بنابراین پارامترهای یک سیستم دینامیکی عبارتند از: جرم، ثابت فنر و ثابت مستهلک کننده دیسکوز. از آنجا که این پارامترها در حالت عمومی پایا فرض می شوند آنها را اجزای غیر فعال (passive) گویند. حال آنکه عوامل ایجاد کننده ارتعاشات را که «نیرو» و یا «نیروهای خارجی» هستند، چون با زمان تغییر می کند فعال (active) نامند. این «نیروها» ممکن است به صورت پریودیک (مثال هارمونیک ساده) آپریودیک (مانند ضربه) و یا استوکوستیک (رندم یا شاسی) به سیستم وارد آیند. مطالعه ارتعاشات حاصله از عوامل فوق بترتیب مشکل تر می شود.
باید خاطر نشان ساخت که گرچه عوامل ایجاد کننده ارتعاشات همواره «نیروهای خارجی» هستند، لیکن در بسیاری از موارد این نیروها به صورت نیروهای اینرسی (در اثر نامیزانی در ماشینها) و یا نیروهای ناپایداری، در خود سیستم دینامیکی ظاهر می شوند (نیروی محرک تابع جابجایی و یا سرعت است) که در حالت آخری آن را ارتعاشات خود محرک (self – excited ribration) گویند.
در ماشین‌آلات ممکن است تنها مقدار جبری نیرو یا زمان تغییر کند که در این صورت آن را نامیزانی رفت و آمدی نامند یا آنکه مقدارش ثابت بوده و تنها جهتش تغییر کند که آن را نامیزانی گردان گویند. این نیرو که توسط لنگی در مکانیسمهای گردان ایجاد می شود عامل اصلی ارتعاشات در ماشین‌آلات می باشد. البته در بعضی از موارد ترکیبی از دو حالت فوق نیز در ماشین‌آلات دیده می شود.
همانگونه که علم مقاومت مصالح گسترش مباحث مربوط به تعادل سیستمها (استاتیک) به منظور بدست آوردن تنشها و تغییرمکانهای موضعی است، علم ارتعاشات نیز در حقیقت گسترش علم دینامیک برای یک «سیستم دینامیکی» به همین منظور است. بنابراین مدلهای فیزیکی «ذره» و «جسم صلب» که برای تعادل و یا دینامیک جامدات بکار گرفته می شوند در این مباحث از درجه اعتبار ساقط بوده و در عوض از مدل فیزیکی «کونتینوم» ممتد تغییر شکل پذیر استفاده می شود. گرچه این مدل، برای تسهیل در روشهای تقریبی ممکن است به مدلهای ناب «ذره» و «قطعه الاستیک» (lumped mass method) ساده شوند، ولی باید به خاطر داشت استخوان بندی مدل هنوز کونتینوم است و تنها مقیاس بزرگتر می شود. بنابراین ارتعاشات مکانیکی را می توان به علت استفاده از مدل کونتینوم، بخشی از علم دینامیک در سطح بالا دانست. در اینجا تغییر مکانها و یا تنشهای موضعی مدنظرند و درنتیجه بردارها همه بسته اند.