机械振动教学实验指导.docx

1、机械振动教学实验指导振 动 综 合 实 验实 验 指 导 书广西大学机械基础课实验教学示范中心2005目 录实验一 简谐振动振幅与频率测量 2一、实验目的 2二、实验仪器及原理 2三、实验方法及步骤 2四、实验数据整理与分析 3实验二 机械振动系统固有频率测量 4一、实验目的 4二、实验仪器及原理 4三、实验方法及步骤 4四、实验数据整理与分析 5实验三 用李萨育法测量机械振动系统固有频率 6一、实验目的 6二、实验仪器及原理 6三、实验方法及步骤 6四、思考 7实验四 单自由度系统有阻尼受迫振动 8一、实验目的 8二、实验仪器及原理 8三、实验方法及步骤 8四、实验数据与分析 9实验五 双简

2、支梁固有频率与振型测量 10一、实验目的 10二、实验仪器及原理 10三、实验方法及步骤 10四、实验数据与分析 11实验六 悬臂梁固有频率与振型测量 12一、实验目的 12二、实验仪器及原理 12三、实验方法及步骤 12四、实验数据与分析 13实验七 多自由度系统频域法试验模态分析 14一、实验目的 14二、实验仪器及原理 14三、实验方法及步骤 14四、实验数据与分析 14实验一 简谐振动振幅与频率测量一、实验目的了解激振器、加速度传感器、电荷放大器的工作原理，掌握上述设备的使用方法，掌握简谐振动振幅与频率最简单直观的测量方法。二、实验仪器及原理 机械振动综合实验装置 1套 激振器及功率放

3、大器 1套 加速度传感器 1只 振动测试系统DH5938 1台 信号分析软件 1套 扫频信号发生器 1台 三、实验方法及步骤1、将振动器通过顶杆连接到简支梁上（注意确保顶杆与激振器的中心在一直线上），激振点位于双简支梁中心偏左50mm 处（已有安装螺孔），将信号发生器输出端连接到功率放大器的输入端，并将功率放大器与激振器相连接。2、用传感器磁座将加速度传感器安置在简支梁上（中心偏左50mm）并与振动测试系统输入端连接。3、将扫频信号发生器的幅值旋钮调至最小，打开所有仪器电源。设置信号发生器在某一频率（可以为20Hz），调节信号发生器的幅值旋钮使其输出电压为2V。调节功率放大器的幅值旋钮，逐渐增

4、大其输出功率直至从数据采集软件的显示窗口能观察到光滑的正弦波，若功率放大器输出功率已较大仍得不到光滑的正弦波，应改变信号发生器的频率。4、用数据采集软件采集10个周期正弦波，显示所包含的时间。四、实验数据整理与分析1、分别列出加速度传感器电荷灵敏度、加速度传感器与电荷放大器的通道灵敏度以及数据采集幅值读数，并换算出振动加速度，写出转换公式。2、将测量的固有频率与信号放生器的频率读数相比较，若误差较大，找出其原因。3、本测试方法能否测量非简谐振动的频率？实验二 机械振动系统固有频率测量一、实验目的以双简支梁为例，了解和掌握机械振动系统幅频特性曲线的测量方法以如何由幅频特性曲线得到系统的固有频率，

5、了解常用简单振动测试仪器的使用方法。二、实验仪器及原理 机械振动综合实验装置 1套 激振器工作 1套 加速度传感器 1只 扫频信号发生器 1台 振动测试系统DH5938 1台 信号分析软件 1套 三、实验方法及步骤1、将激振器通过顶杆连接到双简支梁上（注意确保顶杆与激振器的中心线在一直线上），激振点位于双简支梁中心偏左50mm处（已有安装螺孔），将信号发生器输出端连接到功率放大器的输入端，并将功率放大器与激振器相连接。2、用传感器磁座将加速度传感器安置在双简支梁上（中心偏左50mm）并与电荷放大器连接，将电荷放大器输出端分别与数据采集仪输入端连接。3、将信号发生器和功率放大器的幅值旋钮调至最小

6、，打开所有仪器电源。设置信号发生器输出频率为10Hz，调节信号发生器的幅值旋钮使其输出电压为2V。调节功率放大器的幅值旋钮，逐渐增大其输出功率直至双简支梁有明显的振动（用眼观察或用手触摸）。4、将信号发生器输出频率由低向高逐步调节，观察双简支梁的振动情况，若振动过大则减小功率放大器的输出功率。5、保持功率放大器的输出功率恒定，将信号发生器的频率重新由抵向高逐步调节，采集各频率值和信号幅值对应的电压数据。四、实验数据整理与分析1、绘出加速度幅频特性曲线。2、根据加速度幅频特性曲线，找出系统的固有频率。3、估算阻尼比。实验三 用李萨育法测量机械振动系统固有频率一、实验目的以双简支梁为例，了解和掌握

7、用李萨育图形法测量机械振动系统的固有频率，加深了解常用简单振动测试仪器的使用方法。二、实验仪器及原理 机械振动综合实验装置 1套 激振器工作 1套 加速度传感器 1只 扫频信号发生器 1台 振动测试系统DH5938 1台 信号分析软件 1套三、实验方法及步骤1、将激振器通过顶杆连接到双简支梁上（注意确保顶杆与激振器的中心线在一直线上），激振点位于双简支梁中心偏左50mm处（已有安装螺孔），将信号发生器输出端连接到功率放大器的输入端，并将功率放大器与激振器相连接。2、用双面胶纸（或传感器磁座）将加速度传感器粘贴在双简支梁上（中心偏左50mm）并与电荷放大器连接，将电荷放大器输出端数据采集仪的输入

8、端相连接。3、将信号发生器的幅值旋钮调至最小，打开所有仪器电源。设置信号发生器输出频率为10Hz，调节信号发生器的幅值旋钮使其输出电压为2V。调节功率放大器的幅值旋钮，逐渐增大其输出功率直至双简支梁有明显的振动（用眼观察或用手触摸）。4、将信号发生器输出频率由低向高逐步调节，同时观察采集软件的示波器的李萨育图形。当采集软件的示波器显示出稳定的正椭圆时，信号发生器的频率读数即为第一阶固有频率。再将信号发生器的频率向高调节，测出其它阶固有频率。调节信号发生器的频率时应注意观察双简支梁的振动幅度，避免振动过大损坏实验设备。四、思考1、列出固有频率，并与理论值比较。2、说出本测试方法的理论依据。3、本

9、实验能否用位移传感器？实验四 单自由度系统有阻尼受迫振动一、实验目的了解和掌握单自由度系统在简谐激振力作用下受迫振动的一般规律及现象，掌握其固有频率与阻尼的测试方法。二、实验仪器及原理 机械振动综合实验装置 1套 激振器工作 1套 加速度传感器 1只 扫频信号发生器 1台 振动测试系统DH5938 1台 信号分析软件 1套三、实验方法及步骤1、将激振器通过顶杆连接到单自由系统质量块上（注意确保顶杆与激振器的中心线在一直线上），将信号发生器输出端分别连接到功率放大器及数据采集仪的输入端上，并将功率放大器与激振器相连接。2、用双面胶纸（或传感器磁座）将加速度传感器粘贴在质量块上，并与电荷放大器连接

10、，将电荷放大器输出端分别与数据采集仪的输入端相连接。3、将信号发生器和功率放大器的幅值旋钮调至最小，打开所有仪器电源。设置信号发生器输出频率为10Hz，调节信号发生器的幅值旋钮使其输出电压为2V。调节功率放大器的幅值旋钮，逐渐增大其输出功率直至质量块有明显的振动（用眼观察或用手触摸）。4、将信号发生器输出频率由低向高逐步调节，观察质量块的振动情况，若振动过大则减小功率放大器的输出功率。5、保持功率放大器的输出功率恒定，将信号发生器的频率重新由低向高逐步调节，采集各频率值及信号幅值数据。6、将信号发生器的频率重新由低向高逐步调节，注意观察采集软件的示波器的李萨育图形。当采集软件的示波器显示出稳定

11、的正椭圆时，信号发生器的频率读数就是系统的固有频率。四、实验数据与分析1、绘出加速度幅频特性曲线。2、根据加速度幅频特性曲线以及采集软件的示波器吕沙育图形的变化，找出系统固有频率。3、估算阻尼比。实验五 双简支梁固有频率与振型测量一、实验目的 测量双简支梁的固有频率和固有振型。掌握多自由度系统固有频率和振型的简单测量方法。二、实验仪器及原理 机械振动综合实验装置 1套 激振器工作 1套 加速度传感器 1只 扫频信号发生器 1台 振动测试系统DH5938 1台 信号分析软件 1套三、实验方法及步骤1、将激振器通过顶杆连接到双简支梁上（注意确保顶杆与激振器的中心线在一直线上），激振点位于双简支梁中

12、心偏左50mm处（已有安装螺孔），将信号发生器输出端分别与功率放大器和数据采集仪的输入端连接，并将功率放大器与激振器相连接。 2、用双面胶纸（或传感器磁座）将加速度传感器A粘贴在双简支梁上5#测点（试验时固定不动，用于与其他测点比较相位），将加速度传感器连接，将电荷放大器输出端与数据采集仪的输入端连接。3、将信号发生器和功率放大器的幅值旋钮调至最小，打开所有仪器电源。设置信号发生器输出频率为10Hz，调节信号发生器的幅值旋钮使其输出电压为2V。调节功率放大器的幅值旋钮，逐渐增大其输出功率直至质量块有明显的振动（用眼观察或用手触摸）。4、将信号发生器输出频率由低向高逐步调节，观察采集软件的示波器

13、的李萨育图形。当采集软件的示波器显示出稳定的正椭圆时，信号发生器的频率读数即为第一阶固有频率。再将信号发生器的频率向高调节，测出第二阶固有频率。调节信号发生器的频率时应注意观察双简支梁的振动幅度，避免振动过大损坏实验设备。5、再将信号发生器调到第一阶固有频率值，保持功率放大器输出功率不变，测量传感器（A传感器）从双简支梁的右端等距跑点，依次记下与测量传感器相连的幅值读数。归一化即可得到第一阶振型。然后再测试第二阶振型。6、采集的数据曲线时，要注意观察采集软件的示波器上两波形（A、B传感器）的相位变化，同向为正，反向为负。四、实验数据与分析列出固有频率，绘出归一化振型。实验六 悬臂梁固有频率与振

14、型测量一、实验目的 测量悬臂梁的固有频率和固有振型。掌握多自由度系统固有频率和振型的简单测量方法。二、实验仪器及原理 机械振动综合实验装置 1套 激振器工作 1套 加速度传感器 1只 扫频信号发生器 1台 振动测试系统DH5938 1台 信号分析软件 1套三、实验方法及步骤1、将激振器通过顶杆连接到悬臂梁上，激振点位于悬臂梁靠根部1/3处，将信号发生器输出端分别与功率放大器和数据采集仪的输入端连接，并将功率放大器与激振器相连接。2、用双面胶纸（或传感器磁座）将加速度传感器A粘贴在悬臂梁上2#测点，（试验时固定不动，用于与其它测点比较相位），将加速度传感器B粘贴在悬臂梁上11#测点，再将两传感器

15、分别与电荷放大器连接，将电荷放大器输出端与数据采集仪的输入端相连接。3、将信号发生器和功率放大器的幅值旋钮调至最小，打开所有仪器电源。设置信号发生器输出频率为10Hz，调节信号发生器的幅值旋钮使其输出电压为2V。调节功率放大器的幅值旋钮，逐渐增大其输出功率直至悬臂梁有明显的振动（用眼观察或用手触摸）。4、将信号发生器输出频率由低向高逐步调节，观察采集软件的示波器的李萨育图形。当采集软件的示波器显示出稳定的正椭圆时，信号发生器的频率读数即为第一阶固有频率。再将信号发生器的频率向高调节，测出第二阶固有频率。调节信号发生器的频率时应注意观察悬臂梁的振动幅度，避免振动过大损坏实验设备。5、再将信号发生

16、器调到第一阶固有频率值，保持功率放大器输出功率不变，测量传感器（B传感器）从悬臂梁的右端等距跑点，依次记下与测量传感器相连的幅值数据。归一化即可得到第一阶振型。然后再测试第二阶振型。6、在采集信号数据时，要注意观察采集软件的示波器上两波形（A、B传感器）的相位变化，同向为正，反向为负。四、实验数据与分析列出固有频率，绘出归一化振型。实验七 多自由度系统频域法试验模态分析一、实验目的 用频域模态参数识别方法识别双简支梁的模态参数（固有频率、固有振型与阻尼比），了解与掌握频域法试验模态分析的基本方法与步骤，加深对频域法试验模态分析原理的理解。二、实验仪器及原理 机械振动综合实验装置（装配双简支梁） 1套 激振器及功率放大器 1套 加速度传感器 1只 力传感器 1只 电荷放大器 1台 数据采集系统 1套 信号分析软件 1套 模态分析软件 1套注 以上激振器、功率放大器可以用力锤替代。三、实验方法及步骤1、按图7安装与连接试验设备。2、建立试件几何图形。3、激振、测量与信号分析，获得频响函数矩阵（1行或1列）。4、对频率响应函数进行曲线拟合，确定系统各阶模态的极点和留数，再由极点和留数计算固有频率、阻尼比和振型。5、动画显示各阶振型。四、实验数据与分析1、列出各阶固有频率并绘出各阶振型图。2、本模态实验哪一环节较重要。