机械振动基础实验报告答案.docx

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机械振动基础实验报告答案

<<机械振动基础>>

实验报告

学号：

：

班级：

组别：

成绩：

实验成绩及评分标准

实验评分标准：

实验成绩按在实验室学生的实际操作情况和实验报告情况综合评分

1）实验实作成绩评分以学生在实验室中完成实验内容、实验要求和试验结果分析等给出评定成绩，实验总成绩按照各个实验成绩平均给出。

2）实验报告成绩按照学生完成实验报告、实验中对实验现象的观察、实验结果的分析等方面综合给出实验成绩，实验结果的分析等情况评定成绩，评定按：

不及格（<60）、及格（60-70）、中等（70-80）良好（80-90）、优秀（>90）

实验报告一振动测试与控制实验系统认知与使用

实验日期：

实验组别：

实验成绩：

1、振动测试与控制实验系统有哪几部分组成？

简述其各部分功能。

答：

振动测试与控制实验系统由“振动测试与控制实验台”、“激振与测振系统”、“动态采集分析系统”组成。

振动测试与控制实验台用于承载实验装置，产生振动源，收集振动信号；激振与测振系统用于调整振动源，得到需要的振动频率，测试振动大小；动态采集分析系统用于人们能清晰明了的看到振动现象，用线条表达振动的过程。

2、采用信号发生器-激振器的激振系统，在使用中应注意哪些问题？

答：

信号发生器的输出不能短路，放大器输出合适，输出电压不应过大，正常使用一般小于5V；保证接线正确；调压器的电压调节不应过高；转动过程中切记不可用手等物件碰转动件

实验完毕前或中间暂停较长时，将信号发生器的电压输出归零；调压器电压调到最小，才可关闭电源，否则带负荷关机会造成设备损坏；只有接入的传感器为IEPE（ICP）传感器时，才能选择IEPE输入方式，否则会损坏传感器。

3、本实验所用传感器如何安装？

安装时应注意哪些问题？

答：

本实验所用传感器为电涡流位移传感器，使用时将电涡流位移传感器接到专用的前置器上，用专用的连接线连接采集仪和电涡流传感器的前置器，输入灵敏度，输入方式SIN_DC，即可测量位移。

安装时应主意传感器不要和被测物体距离过近，传感器前端应与被测平面平行，要固定好传感器的位置。

4、如何根据传感器类型选用和设定通道参数？

简述通道参数设定的过程和步骤，注意哪些问题？

答：

通道参数的设置，新建项目后，首先是通道参数设置：

在一起启动前，根据不同传感器接入不同的适调器，如压电传感器，接入电荷适调器；应变传感器，接入应变适调器。

系统启动之后软件可自动识别相应通道的测量类型，并在“通用参数”下“测量类型”项对应通道位置显示所接适调器的类型或可测量类型，如果没有接入适调器，“测量类型”项对应通道显示为“电压测量”。

本实验所用传感器类型为压电式传感器（ICP）和普通压电式传感器，磁电式速度传感器和涡电流式位移传感器。

压电式加速度传感器（IEPEICP）直接接入动态采集器DH5923，（压电式加速度传感器和压电式力传感器），对应通道需接入电荷适调器再接入DH5923；其它传感器（磁电式涡电流式），对应通道，接“电压测量”，根据对应通道所用传感器对比此通道的“工程单位”和“灵敏度”项进行设置，该通道的被测物理量的大小选择合适的量程范围，如果被测物理量大小不确定时，先将量程范围设置为最大，然后进行予采样，根据所采数值大小调整测量范围；根据实验情况，设置“上线频率”、“输入方式”等子项。

只有接入的传感器为IEPE（ICP）传感器时，才能选择IEPE输入方式，否则会损坏传感器。

5、如实验对象所要求的分析频段在60Hz—270Hz，如何设定测试系统的采样频率和分析频率？

如果设定不合理会产生何种情况？

（用实验记录图表对比分析）

答：

若实验对象所要求的分析频段在60Hz—270Hz，则设定测试系统的采样频率为0.5Hz，分析频率为5Hz；如果设定过大，则会使波形过于密集，如果设定过小，则会使数据采集部完全。

6、用信号发生器发出一信号，采用测振采集分析系统，对此信号进行统计分析和简单频谱分析，并作简单说明。

答：

采集的信号为

统计得：

最大值：

545.0；最小值：

-544.1；平均值：

-9.1；有效值：

379.1；峰峰值：

1089.1；频率：

200.2；

由FFT实时谱FFT平均谱可知其FFT曲线呈周期性变化；幅值为110，周期15.2.

由频率响应图可知在时间t为193.4是得到频率响应图线，峰峰值：

1089.1；频率：

200.2；。

实验报告二机械振动基本参数测量

实验日期：

实验组别：

实验成绩：

1测振系统由哪几部分组成?

分别简述其功用。

答：

测振系统由简支梁、激振器、速度传感器、变换器、电荷适调器、动态信号采集器和计算机系统及分析软件组成。

简支梁：

承受载荷。

激振器：

信号发生器。

速度传感器：

感受被测速度并转换成可用输出信号的传感器。

变换器：

是将信源发出的信息按一定的目的进行变换，传递位移信号。

电荷适调器：

传递加速度信号。

动态信号采集器：

采集所得的信号。

计算机系统及分析软件：

将采集器所采集到的动态信号进行分析，用图表的方式直观的把速度、加速度、位移表达出来。

2设定一振动激励，用测振控制和动态采集分析系统，用加速度传感器、速度传感器和位移传感器进行振动信号的采集，对采集信号进行时域统计分析，频谱分析，光标读数等保存为Word图，并作简单说明。

3根据上图得到实验数据和图表，对比激振信号得到单一激振频率下简谐振动根据

传感器类型

频率

位移

速度

加速度

位移

速度

加速度

1）根据位移幅值

，计算速度

、加速度

。

2）根据速度

，计算位移

、加速度

。

3）、根据加速度

，计算位移

、速度

。

对比测量结果和计算结果，分析二者之间的差异

实验报告三单自由度系统强迫振动特性的测量

实验日期：

实验组别：

实验成绩：

1、如何安装组成单自由度振动系统？

应注意哪些问题？

安装激振器和传感器。

用固定台架将激振器安装在简支梁靠近端部的位置，并将压

电式力传感器串接在激振器与梁之间，使激振器顶杆保持一定的预压力，用磁性座将压电式

加速度传感器固定在简支梁适当位置。

应注意：

传感器和激振器的安装位置；信号发生器输出值需要合理设置；采样频率要保证采集的信号没有幅值失真。

2、该测试与控制系统由那几部分组成？

简述其功用。

激振器：

产生振动的仪器

力传感器：

感受外力并转换成可用输出信号

震动传感器：

监测旋转机械的振动情况

数采分析仪：

数据采集分析

激振信号源：

产生振动信号

计算机系统及分析软件：

分析激振的现象及结果

3、启动扫频激振系统应注意哪些问题？

在测试中应注意哪些问题？

启动扫频激振系统注意：

扫频起点、步进长度、扫频终点，在使用时，控制器可直接生成振动曲线。

做一个适当频谱的正弦振动，找到共振点，得物体的固有频率。

所以应该选择合适的扫描范围和扫描频率，使得振动曲线能够很好的反应实验的属性，已完成预期的结果。

测试中应注意：

在测量模态阶数比较低时，可将激振器安装在靠近固之端或简之端附近。

对于其它结构，在测试过程，应变换几次激励点的位置，检查是否有遗漏的模态.

4、将实验中采用扫频法得到强迫振动的幅频特性曲线的实验图表以WORD格式插入，并做简单说明,（无阻尼和小阻尼分别扫频强迫激振）

5、将实验数据中，关键点读出记录在表中，并以下计算。

频率（Hz）

0

14.6

15.8

16.7

12.9

0.9

15.7

2.4

16.6

17.2

13.3

0.6

振幅

0.002

0.324

0.461

0.325

0.324

0.137

0.463

0.104

0.658

0.476

0.567

0.182

1、确定系统固有频率

，其系统固有频率有哪些参数确定。

无阻尼单自由度强迫振动系统固有频率

与系统的质量和刚度有关，与系统受到的激励无关。

小阻尼单自由度强迫振动系统固有频率

与无阻尼单自由度强迫振动的频率和阻尼比

有关。

2、确定阻尼比

，找到半功率点0.707Amax，然后在幅频特性曲线上确定

、

利用式计算出阻尼比

实验报告四三自由度钢弦振动实验

实验日期：

实验组别：

实验成绩：

1、三自由度钢弦振动实验安装时应注意哪些问题？

（1）钢弦与重锤连接时应注意不要把钢弦接头弄坏；

（2）重锤底部不能与实验台接触，以免不能使钢弦张紧；

（3）重锤与钢弦连接好之后要轻放在实验仪器上，以免使钢弦损坏。

2、如何使用扫频激振系统？

正弦扫频时激励时应注意哪些问题？

安装激振器和传感器，用固定台架将激振器安装在简支梁靠近端部的位置，并将压电式力传感器串接在激振器与梁之间，使激振器顶杆保持一定的预压力，用磁性座将压电式加速度传感器固定在简支梁适当位置。

之后采集器参数设置、信号发生器参数设置、测量。

正弦扫频时激励时应注意扫频的电压不要太高，并且不要碰到实验仪器。

3、根据不同张拉质量下，计算不同张力下各阶固有频率的理论计算值与实测值

表1

弦丝张力

T=1×9.8（N）

T=2×9.8（N）

固-有频率

理论值

14.4

26.6

34.8

20.3

37.6

49.1

实测值

14.3

26.4

34.6

19.6

37.2

49.5

系统的各阶固有频率为：

一阶固有频率

二阶固有频率

三阶固有频率

式中：

弦上集中质量m=0.0045千克

弦丝长度L=0.625米　　

4、绘出观察到的三自由度系统各阶振型曲线。

一阶主振型二阶主振型三阶主振型

5、将理论计算出的各阶固有频率、理论振型与实测固有频率、实测振型相比较，是否一致?

产生误差的原因在哪里?

进一步可计算出各阶主振型A（i）,（i=1,2,3）:

由上可知，理论计算出的各阶固有频率、理论振型与实测固有频率、实测振型有误差，产生误差的原因可能是仪器的安装和测量时的误差。

6以三自由度系统一阶振型为例，影响振型的因素有哪些？

答:

以三自由度系统一阶振型为例，影响振型的因素有频率、初相值、质点的位移幅值等。

实验报告五拍振实验

实验日期：

实验组别：

实验成绩：

1、拍振实验系统由哪几部分组成？

简述功用。

答：

简支梁，调速电机，振动传感器，激振器，力传感器，数采分析仪器，计算机系统及分析软件。

简支梁起支撑作用；调速电机用于调节偏心块转速，输出振动；激振器输出振动；振动传感器和力传感器各用于接收振动及力的信号；数采分析仪器用于分析信号信息；计算机系统及分析软件用于图形或模型分析。

2、安装拍振实验系统应注意哪些问题？

具体实验步骤时应注意哪些问题？

答：

偏心电机的电源线接到调压器的输出端，调压器电源线接到调压器的输入端要防止接错，要注意调压器的输入和输出器不能接反，要注意调速电机安装在简支梁中部。

激振器固定在实验台基座上，并在简支梁上安装力传感器，通过螺杆将激振器与力传感器相连，并用螺母固紧。

加速度传感器布置在偏心电机和激振器的中间位置。

具体实验步骤时应注采样频率一般设置为采集信号的10倍至20倍，保证采集的信号没有幅值失真。

量程范围一般设置为采集信号的1.5倍，保证较高的信噪比。

3、实验数据

表1

分振动

分振动

频率

=（31）Hz

=（32）Hz

幅值

=（58.5）

=（53.5）

4、将拍振波形以WORD形式插入，分析仪上观察到的拍振波形。

5、根据实验波形读出数据计算拍振波形的

、

、

、

、

。

答：

Amax=（140.5+83.9）/2=112.2um，Amin=（89.4-78）/2=5.7um

=31.5Hz

=0.5s

=1/0.5=2Hz

6、如改变激振器频率

或电机转速

，观察拍的频率

的变化。

实验与理论是否一致？

答：

不一致，外界有干扰，会影响拍振频率。

7、对结构来讲，拍是不利的现象，如果拍的最大振幅大于允许值，则必须消除或减弱拍的现象。

你用什么方法来改变拍的现象呢？

答：

增加干扰振动，增加两振动的频率差距。

实验报告六隔振实验

实验日期：

实验组别：

实验成绩：

1、隔振实验系统由哪几部分组成？

安装时应注意哪些问题？

答：

系统组成部分：

速度传感器，加速度传感器，力传感器，螺杆，基座，激振器，DH1301接口，电脑。

安装是注意问题：

传感器与被测物体的距离适中，接入电路前关闭电源。

2、影响隔振效果的因数有哪些？

答：

有支承结构，小中间质量，刚度等

3、根据实验数据整理后填写处理下表：

频率范围

频率f

第一通道振幅

第二通道振幅

传动比T

隔振效率

39Hz

5.1

3.07

0.598

40.2%

50Hz

6.05

3.4

0.562

43.8%

60Hz

7.53

4.52

0.600

40.0%

120Hz

6.84

3.86

0.564

43.6%

240Hz

4.01

2.29

0.576

42.4%

400Hz

0.79

0.47

0.595

40.5%

4、在该实验中隔振效果应该如何评价？

答：

该实验中的隔振效果虽然有明显的效果，但是由于实验的设备问题，不能取到预期的效果。

5、将隔振实验波形以Word形式，并对结果进行分析。

6、测量本实验系统中的毛毡隔振数据，有何评价？

测量数据：

隔振前：

5.1；隔振后3.3

隔振前：

6.1；隔振后：

2.9

隔振前：

10.1；隔振后：

6.9

评价：

此隔振平均效率为39.81%，效果明显的不如理论中的，影响因数有设备的不精确，安装的不规范，调节频率时产生的误差，电路误差等等，但是依然能看到隔振的效果。