机械动力学实验报告Word文档格式.docx

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同组人：

袁园，房成，陈童，纪宝亮，钟鸣

实验成绩：

总成绩：

教师评语：

教师签字：

2013年5月3日

1.实验目的

采用瞬态激励方法和正弦激励方法测定悬臂梁结构的固有频率和振型，掌握机械结构模态特征测定的基本方法。

了解减、隔振的原理及应用，掌握隔振系统固有频率的测定方法和有关仪器的使用。

了解高速轴系动态特性，掌握临界转速的测定方法，了解转子动平衡原理，掌握动平衡试验方法。

通过本实验加深机械动力学有关基础理论知识的感性认识，进一步培养独立进行研究工作的能力。

2.实验方法

（1）瞬态激励方法——锤击法

脉冲激励的理论基础是采用单位脉冲函数d（t）对被测结构对象激励。

其脉冲的持续时间t->

0，则其频率范围为无限大，且是连续的。

在脉冲力宽频信号的激励下，就能把试验对象的所有各阶固有频率都激发出来。

所以，脉冲激励法是一种宽频激励。

把脉冲力和激发出来的响应信号同时输入数字信号处理分

析系统的两个通道中，进行模/数转换及滤波后，就可做快速富里叶变换（FFT），分析出它们各自的幅值谱、相位谱。

再经计算，可以得出它们的传递函数和相

干函数。

悬臂梁

加速度传感器

力传感器

力锤

计算机

锤击法是一种最简便的脉冲激励法。

激励工具仅为一只带有力传感器的敲击锤，一般由人工进行操作，凭借实验者熟练的敲击手法，就能对被测试件进行脉冲激励，激励后采用模态参数识别。

在动画过程中，获得悬臂梁结构自振频率和振型。

实验原理图如图1所示：

电荷放大器

USB1通道

7

USB2通道

（2）正弦激励方法

图1锤击法实验原理图

以某一频率的正弦信号作为击振源作用到悬臂梁上，通过加速度传感器检测响应信号，利用数字信号处理分析仪传递到计算机中进行分析处理。

通过手动调节正弦信号的频率（从0开始增加），观察输出信号的幅值变化，当发生共

振时，振幅产生显著的变化（增大），因此可以确定几个共振频率。

实验原理如图2所示

信号发生器

示波器

激振器

功率放大器

图2正弦激励法实验原理图

（3）高速轴系临界转速的测定

本实验在多功能转子试验台上进行，试验台主轴可通过直流调速系统实现无极调速，旋转调速控制旋钮，转速从0开始，均匀提高，转速要超过1阶临界转速,然后再降速，在此过程中测量转速信号，键相信号 和1路振动信号，当主轴转速与其固有频率同频时，会发生共振现象，主轴的振动迅速增强，继续提高转速，共振现象则会消失，记录共振时的转速表读数，此读数即为主轴的1阶临界转速。

打开时间转速时间幅值视图，观察在整个过程中转速和幅值的变化。

找到转子在启停过程中的临界转速、注意转子振幅的变化情况。

（4）单面动平衡试验

单面平衡三次测量法，即单面动平衡时，将同一试重分别加在三个不同的相位角，只要测量这三次不平衡量的大小，不需要测量键相信号，即可求出配重的大小和相位。

将三次试重分别加在0°

、90°

和180°

的位置，称为直角法。

、120°

和240°

的位置，称为正三角形法。

共需进行3次测量，特别注意每次测量必须在同一转速下进行，每次都加同一试重。

用直角法和正三角形法，求出的相位是唯一的，大小往往有两个解，其对应的不加试重时的振动矢量的模不同，可用实测的不加试重时的振动量大小作为校核，从两个解中筛选出一个真正的解。

（5）隔振平台固有频率的测定

平台系统的固有频率是衡量平台的主要指标。

通过测量该平台的固有频率可以评定其隔振性能的优劣。

其中，传感器是用来将被测的振动信号转换成电信号。

由测振仪配接测振传感器，并读出振动量。

一般传感器的输出电压不大，

必须经过测振仪将信号加以放大。

放大后的电压经过检波推动指示电表，直接读出位移、速度或加速度等振动量。

频谱分析仪是用来将振动信号直接记录下来，以便观察和分析。

实验原理图如图3所示。

图3隔振实验装置与仪器连接框图

实验中采用录波法测量隔振平台的固有频率。

将测振仪的输出端接到频谱分析仪上，选择合适的进纸速度，记录隔振平台的振动信号。

取几个完整的振动波形，把数据打印出来，整理计算固有频率。

调整平台附加质量块，测量平台系统的固有频率，比较质量对固有频率的影响。

3.实验结果

（1）瞬态激励方法

一阶固有频率值：

107.77Hz

一阶固有频率下的相对振幅值

节点

1

2

3

4

5

6

8

9

相对

振幅值

0.240

0.11

-0.416

-0.056

-0.279

0.001

0.226

-0.146

幅值图

振型草图如下：

115 Hz

一阶振型状态描述：

悬臂梁末端上下摆动，末端位移量最大。

一阶临界转速值：

转/分

测试过程描述：

没有这部分实验（设备有问题）

平衡结果：

配重5.15克

角度-1.32度

振动降低百分比 62.89 %

未加配重时波形图

加配重后波形图

（5）隔振平台固有频率的测试

计算思路：

下降比例d1

A1），又d=

2px



1-x2

，求得阻尼比x，

接着w= wd

= ln（

n An+1

，即求得了固有频率，其中w为阻尼振荡频率，A为

n d 1

第一次振荡的幅值，An为第n次振荡的幅值。

根据记录的振动波形可知：

1不加质量时

n=5

A1=3.8

A6=3

wd=2.45´

2prad/s

代入上述公式得wn1=16.37rad/s

2添加质量后

n=4

A1=4.4

A5=3.1

wd=2´

代入上述公式得wn2=14.27rad/s

计算固有频率为wn1=16.37rad/s w2n=14.27rad/s

对比分析结论为：

系统质量的增加会使系统的固有频率降低。

原始数据图表：

加质量前：

加质量后（120kg）：