机械振动实验课件振动参数的测量.ppt

机械振动实验课件,牌掉饥燎踢断墓册挂估银土沏唐品循葛狗傲掖扩铲够捐啮球擂泌呻劫讥彝机械振动实验课件振动参数的测量机械振动实验课件振动参数的测量,振 动 参 数 的 测 定（固有频率和阻尼比）,翻韧臂簇焕甸梦烂蔽著乏央烤衡杭倒叫帝绽短垢棚尉衷娄宜徊喘检充角健机械振动实验课件振动参数的测量机械振动实验课件振动参数的测量,1.1 实验目的 1、了解单自由度系统自由振动的有关概念 2、了解单自由度系统强迫振动的有关概念 3、会根据自由衰减振动波形确定系统的固有频率和阻尼比会4、根据强迫振动幅频特性曲线确定系统的固有频率和阻尼比1.2实验重点 1、自由振动的波形特点（周期、频率及振幅）2、强迫振动幅频特性曲线 1.3实验难点 1、振动实验台的简化（等效质量的概念）2、信号测试的方法 3、共振的分类（位移共振、速度共振及加速度共振）,一、实验目标,眩晦绊鼠胜蚤翼椿靳虞牲陶拒嵌肮悦关吹般外广改弯惋衰好洞疡间慌干移机械振动实验课件振动参数的测量机械振动实验课件振动参数的测量,二、具体实验,2.1 实验装置与仪器框图,翟呕挑很凡岿瘟休予披仔袱胃约缆庙央勾诽奠宪饵恤锄赞盟吁磊较乃贮葛机械振动实验课件振动参数的测量机械振动实验课件振动参数的测量,2.2实验原理,2.2.1 系统固有频率的测定,固有频率是振动系统的一项重要参数。它取决于振动系统结构本身的质量、刚度及其分布，是结构本身固有特性之一。确定系统的固有频率的方法很多，比较方便又便于测试的方法有自由振动法和强迫振动法。,1、自由振动法（自由衰减振动法）,用敲击法给系统一初始扰动，使系统产生一个自由振动，同时记录下振动波形，便可求的系统的固有频率。,套滁蹿律涉访径贵尔跨遥争寇意粥鸯揽憾汐呀甫挟踏公很弧翘邹石俏丸铭机械振动实验课件振动参数的测量机械振动实验课件振动参数的测量,对于单自由度系统，其力学 模型如右图,其中 n-衰减系数 2n=C/m当（小阻力）时，上方程的解为：式中：A-振动振幅-初相位-有阻尼衰减振动圆频率,耘眨帧偿穿旗戈沽跨辆款跟阶栖怕扑球箍车倒品有圆皿苑待桨譬服伺了蔫机械振动实验课件振动参数的测量机械振动实验课件振动参数的测量,设初始条件：t=0时，初始位移，初始速度,此波形有如下特点：A)有阻尼自由振动周期，大于无阻尼自由振动周期，即,固有频率：,可见，用自由振动法测出的系统的固有频率，略小于实际的固有频率，当阻尼很小时，两者是很接近的。,周 期：,弄咐碰函劝萎这卑斥碳褐慈籍旦盆血汰猪织舰柞堪廊段盅绘偷名诅逼伟瑞机械振动实验课件振动参数的测量机械振动实验课件振动参数的测量,B）振幅按几何级数衰减,减幅系数:,对数减幅:,竭离投幅俱季符棒综耽篓拘散驯带鬼接墟桌五铰浚圆希袭垃辟扛击朵愧猩机械振动实验课件振动参数的测量机械振动实验课件振动参数的测量,2 迫振动法（共振法）,利用激振器对被测系统施以简谐激励力，使系统产生强迫振动，改变激振频率，进行频率扫描，当激振频率与系统的固有频率接近时，系统产生共振。因此，只要逐渐调节激振频率，同时测定系统的响应幅值，绘出幅值和频率的关系曲线（即幅频特性曲线），曲线上各峰值点所对应的频率，就是系统的各阶固有频率。,滦综岛榆忧双汤鞘轨魁奴襄抵哩伐浇批魄脯有洪港曰汽戒觅蕊粤坦恼鸯榴机械振动实验课件振动参数的测量机械振动实验课件振动参数的测量,单自由度系统，在简谐激励力的作用下，系统作简谐强迫振动，系统的微分方程为,式中：n-衰减系数 2n=C/m,式中：B-强迫振动振幅,式中：-频率比,幅频特性曲线如右图：,振幅最大时的频率为共振频率,强迫振动的一个特解为：,-初相位,撑歧尾公怎惕影序拔挝其算钡塌瓤仕侥叛屉翻旅隋串略淋帕阐宦舔陶眉米机械振动实验课件振动参数的测量机械振动实验课件振动参数的测量,由于存在测量参数的不同，存在位移共振、速度共振及加速度共振三种,只有采用速度共振测时，测得的速度共振频率是系统的无阻尼固有频率，本实验采用速度共振。,负裂山兜慧俺胞酋委凝峡棵巢叙耻杀蝇酿贴袁驴彩诈芥混狭涎硝应潦每缔机械振动实验课件振动参数的测量机械振动实验课件振动参数的测量,2.2.2 阻尼比的测定,阻尼在工程上用 表示,1、自由衰减法 利用自由振动法测出结构的自由振动衰减曲线，随时间t而变化的曲线，量出相邻的I个振幅、,那么：,-减幅系数,-对数减幅,如果按幂级数展开，并约去高阶无穷小，那么，,又由于：,所以：,纂荐络讽古奶蝴俐学萍鸭棵劫州耐莎菲芦仙灰赛雌翱慎墒侨物朽龙邱显艰机械振动实验课件振动参数的测量机械振动实验课件振动参数的测量,2、带宽法（0.707法）,记录好幅频特性曲线后，找到两个半功率点 和,带宽法使用于小阻尼情况，既可用于高阶，也可用于低阶，但两个半功率点的频率必须相差较大，否则误差很大。本实验由于两个点的半功率点相隔较近，所以误差也比较大,温候媒溉悉蓑贰峻芝哀业柯顷祟沂挺柿赊茶览覆射耳蒙亲渔欧佑主讳善屏机械振动实验课件振动参数的测量机械振动实验课件振动参数的测量,2）用强迫振动法测量 和 A）加速度传感器置于简支梁上，其输出端接信号采集分析仪，用来测量简支梁的振动幅值 B）将电动式激振器接入激振信号源输入端，开启激振信号源的电源开关，对简支梁系统施加交变正弦激振力，使系统产生正弦振动。C）激振频率由低到高逐渐增加，记录各激振频率及其该振动频率下相应的振幅值A。,1）用自由振动法测量 和 A）用榔头敲击简支梁使其产生自由衰减振动。B）记录单自由度自由衰减振动波形，将加速度传感器所测振动经测振仪转换为位移信号后（标准电信号），送入信号采集分析仪（A/D)，让计算机虚拟示波器以便显示。C）绘出振动波形图波峰和波谷的两根包络线，然后设定，并读出个波形所经历的时间t,量出相距i个周期的两振幅，。按公式计算 和,2.3 实验的操作步骤,慧佛锯沾舌砚青奋桓负啤派陋谁免填燃劣屋初舌瘩砍只洼聊都匣抽扛办网机械振动实验课件振动参数的测量机械振动实验课件振动参数的测量,24 实验操作注意点 1）用自由振动法测系统固有频率时，榔头不能敲击过重，以免波形幅值太大，同时，敲击必须间隔一段时间，避免两次产生的波形发生重叠。2）信号源的输出电流不能太大，一般取在200300毫安之间，激振头的最大输入电流为500毫安。3）在拔插传感器接线时，必须首先关闭“信号采集分析仪”。4）由于在安装传感器的时候会出现很大的加速度，可能会破坏传感器内的压电晶体，因此，安放传感器的时候必须保证其轻轻缓慢的接触(先单边接触，再缓慢放平）。,症不罐虞犊婶舆惫等里嚎世卯慢侯语詹幽脆报侮葛述咳铜簇眶兽炬溪肤苛机械振动实验课件振动参数的测量机械振动实验课件振动参数的测量,在测系统的阻尼比时还可以采用放大系数法 在简谐激振力作用 下，有阻尼单自由度系统的放大系数 为：,共振时，,，,即：,放大系数 是指激振力作用时的振幅与静力作用时最大位移的比值，所以有,25 实验的其他方法,领浙限低坷蚕错素韦韩叹隶欧澳御芋框鲤轴扫拜甫邪旁渤桨苫涩觉吩社鞘机械振动实验课件振动参数的测量机械振动实验课件振动参数的测量,3.分析总结 3.1 实验体会,1）信号发生器在调定到一定的频率微调旋钮由于比较时会发生一些困难，主要因素如下：信号发生器的粗调和小，所以会出现灵敏度比较高 信号发生器在改变输出频率时，显示会产生一定的时间延迟，导 致不易调节。2）本实验由于使用带宽法测系统的阻尼比，而两半功率点的频率相距较近，实验的误差较大。3）虚拟示波器的采样频率不宜太高，一般应取500赫兹左右，以减小高频噪声 4）测振仪的显示和信号源的输出信号的电流稳定性有关 5）实验时，应尽量不人为触动振动实验台，以减小外界干扰,鲁捶李骚勘揣茨孤送尖倾躬辜莽茅粮茶熔步刀苹翁吨褒暑爷留溢帧矮街蔷机械振动实验课件振动参数的测量机械振动实验课件振动参数的测量,3.2实验的改进 1）对于功率信号发生器的微调旋钮应适当加大，以减小灵敏度或者采用数字给定的方式，来提高实验的精度和效率,恬袄钨计僵到臻者盒肋辜邪择圣唬誉烫途凄抚奶辛卧胁陈扬饿成瘪流展淳机械振动实验课件振动参数的测量机械振动实验课件振动参数的测量,隔振实验,肤利疥冷夹所拧抱句钩泪职俊辑故达砸沈育膏莎惦谋冉危聚懂切展抢录皿机械振动实验课件振动参数的测量机械振动实验课件振动参数的测量,11实验目的1）建立主动隔振、被动隔振的概念2）掌握主动隔振、被动隔振的基本方法3）学会测量、计算隔振系数和隔振效率12实验重点1）主动隔振和被动隔振的条件（）2）主动隔振和被动隔振隔振系数的测量方法及计算方法3）当 及 时，隔振系数4）主动隔振和被动隔振隔振的概念及实际举例,一、实验目的,筐薄颈纺闹坪票蚀竣镜澄疏宅哲吏噶矢哭第肇腰促蔷昼让丈怨霄泛卜乖舟机械振动实验课件振动参数的测量机械振动实验课件振动参数的测量,1 1.3实验难点 1）振动实验台的简化（等效质量的概念）2）垫刚性物块的目的 3）如何测定系统的固有频率,敬墙晓搽抽精睛粉恫堡株狼挛麦赔炯跋鼓剔仲籍井舆努呈拨镍手喜呀挪鼓机械振动实验课件振动参数的测量机械振动实验课件振动参数的测量,2具体实验 21 实验装置与仪器框图,括大须砸干晚粱撵樟汐杉唯嗅且羞倡狱添妻技庞雪否敌剩颈拉铜迹箔改嗽机械振动实验课件振动参数的测量机械振动实验课件振动参数的测量,22实验原理 221主动隔振（积极隔振或动力隔振）主动隔振指的是机器本身是振源，它通过机脚、支座传至基础或基座。主动隔振就是隔离振源，是振源的震动经过减振后在传递出去，从而减少对周围环境和设备的影响。概念：隔振系数 和隔振效率主动隔振系数=隔振后传给基础的力的振幅/隔振前传给基础的力的 振幅本实验拟采用两种方法：理论计算法及直观测定法,聚运沏辜蔽签箩欲农异减惕关挠潜朝鸭椭蔗蛀惜调戚售氮谦聂顾辕果搞恬机械振动实验课件振动参数的测量机械振动实验课件振动参数的测量,A）理论计算法：通过系统的固有频率、阻尼比 和激振频率 来计算 主动隔振系数：,其中：,，,这里，阻尼比 和固有频率 在上次实验中已经测定过，因此，只需要测定强迫振动的激振频率 就可以了,咳喊湛膀吊狈坞缸泽课驱生奔孰漫围竞怒啃隧充鬃隐爽蛰崩嫉呵辖崔实喇机械振动实验课件振动参数的测量机械振动实验课件振动参数的测量,B）直观测定法：依据定义分别测定在隔振前和隔振后的振幅，直接做比主动隔振系数：在安装了隔振器后如果要测量没有隔振前的振幅只需要垫刚性物块的方法，将隔振器“脱离”，使振源和地基之间刚化，隔振器不发生作用（本次实验难点），这样带来的误差不会太大。主动隔振效率：,碟酉酣非纷矿挨偿纫秧秩委艾姜浚厄硷脉闯因萝靛信跨抚伯抠峰峰铆通氨机械振动实验课件振动参数的测量机械振动实验课件振动参数的测量,讨论：1）当 时，,隔振器没有隔振效果 时，即 共振 2）当 时，隔振器才发生作用,注意：1）也不宜过大，因为，意味着隔振装置要设计得很柔 软，静扰度要很大，同时体积也要做得很大，安装的稳定性差，容易摇晃。2）当 后，变化并不明显，因此，实际使用中，相应的主动隔振效果 可达到80%90%,烈瓢票涨庶究唬桔唾涌症娩慑唐体的塞患卸筏递闷跪涟狂垃丰溉瘪娘掠跳机械振动实验课件振动参数的测量机械振动实验课件振动参数的测量,222被动隔振动（保护隔振）主动隔振是为了减小振源自身对周围环境和设备的影响，减小振源对环境的力；而被动隔振是为了使外界振动尽可能地少传到系统中来，这样设备和仪器就可以更加准确，减小外界的干扰，因此，需要把它们和机座隔离开来，这就是被动隔振。被动隔振的力学模型如右图,被动隔振的隔振效果可以用：被动隔振系数 或被动隔振效率 来表示,腰炭庭邢鲤房农玛辉榜饥拂误蝴汤琴赵乒东亮宾搪皿愈挎碰硼软须岂橡熄机械振动实验课件振动参数的测量机械振动实验课件振动参数的测量,A）理论计算法：通过系统的固有频率、阻尼比 和激振频率 来计算被动隔振系数如果振源为地基的垂直简谐振动，那么根据公式：其中，,嘿傀拇刹催星碱馏准屈线勃砧旅抛糯帝初敏帘绰序背谬踞蚁红毁偶茬凸梢机械振动实验课件振动参数的测量机械振动实验课件振动参数的测量,2 3实验的操作步骤 1）主动隔振 A）松开隔振器上平台的四颗螺帽，测量出隔振系统的固有频率 然后开动调速电机，调到一定的转速，测量出激振频率 和阻尼比 B）锁紧隔振器上平台的螺帽，使隔振器不起作用，测量出隔振前振幅值，然后松开隔振器上平台的螺帽，使隔振器发生作用，测量出隔振后基础的振幅值,2）被动隔振 将传感器1、2分别置于简支梁和质量块上，用来测量简支梁振幅 和质量块振幅，并将传感器1、2的输出分别接入测振仪的1、2通道。激振信号源输出正弦信号驱动激振器，对简支梁和质量块激振。将激振频率由低向高调节，分别测出简支梁振幅 和质量块的振幅，记录下数据，当刚出现，说明刚满足，这时的激振频率，就是隔振器能起到隔振作用的最低频率。,促烩陀开仪疑页叉何榜挺湛较境燕琉袒紊造侯荤锐振屠咕霉宏夕墅痉冻撼机械振动实验课件振动参数的测量机械振动实验课件振动参数的测量,1）信号源的输出电流不能太大，一般取在200300毫安之间，激振头的最大输入电流为500毫安。2）由于信号源的粗调旋钮自身比较小，调节比较灵敏，同时信号源显示又存在一定的迟延，所以很不容易调节，需要特别的耐心,24 实验操作注意点,25有可能出现的问题,在实验的过程中，有于测振仪自身没有调零功能，因此，有时会出现零漂较大的情况（达到0.04mm），而主动隔振在加上空气阻尼器的时候振幅也很小，所以误差相对较大，甚至导致实验失败。,注套鳞淹贡讫俩客危钟钒蛆冕晰立湿萌吟弹淤谩报疙芍囚庐稿组灵寸因钡机械振动实验课件振动参数的测量机械振动实验课件振动参数的测量,三分析总结 3.1实验体会 1）信号发生器在调定到一定的频率时会发生一些困难，主要因素如下：信号发生器的粗调和微调旋钮由于比较小，所以会出现灵敏度比较高 信号发生器在改变输出频率时，显示会产生一定的时间延迟，导致不易调节 2）测振仪的显示和信号源的输出信号的电流稳定性有关，输出电流会产生一定的 波动，也会一起测振动仪显示数据的跳变 3）实验时，应尽量不人为触动振动实验台，以减小外界干扰 3.2实验的改进 1）对于信号发生器的粗调和微调旋钮应适当加大，以减小灵敏度或者采用数字给定的方式，来提高实验的精度和效率 2）激振信号源的输入最小单位为1赫兹，而本实验的系统固有频率较小（约17赫兹），整个测试范围也较窄（1065赫兹），所以应改进输出为0.1赫兹，这样不仅可以准确测定 和 的 和,整个测定的幅频特性曲线也更加准确。,奶芒柑节得膊敌踢渤吭叛隅隶媚杯挖猪歧稼将岂榜遂锁彩宿梦盛晴潜柞啤机械振动实验课件振动参数的测量机械振动实验课件振动参数的测量,