机械振动实验指导书
- 格式：pdf
- 大小：346.24 KB
- 文档页数：5
SJF－3型激振信号源是配有功率放大后的正弦激振信号源，用以推 动JZ－1型电动式激振器或JZF－1型磁电式非接触激振器。
①技术指标：频率范围10~1000Hz；最大输出功率 5W。 ②使用方法：先将输出调节旋钮左旋到最小位置，把激振器与输出 接线端相连，打开电源开关，频率计和数字电流表均发光，频率计显示 值即为激振动信号源输出频率值。调节频率选择开关以选定频率测程， 旋转频率调节电位器到所需值；调节输出电位器，使数字电流表指示值 到所期望电流值后，仪器即进入正常工作状态。
图3－2 拍振现象
根据“拍”振理论，设两个频率接近、振幅不等的振动为： （3－1）
合振动为： （3－2）
式中：A－合振动振幅；－初相角。 （3－3）
合振动的波形如图3－2所示，合振动的频率及周期为： （3－4）
实验二 拍振实验
一、实验目的
1、 观察拍振现象，建立拍振的概念； 2、 了解如何消除或减弱拍振的现象。
二、实验装置
图3－1表示实验装置框图。 图3－1 实验装置图
三、实验原理
当结构振动时，有时会产生所谓拍的现象。如对简支梁系统施加两
个频率接近、振幅不等的激振力，使系统产生振动，用测振仪测得系统
的横向水平振动波形如图3－2所示，其振幅是周期变化的，这种现象就 称为“拍”。总的来讲，两个频率接近、振幅不等的振动迭加就能形 成“拍”。
图2－1 实验装置框图
三、实验原理
二自由度系统的力学模型如图2－2所示。把两个钢质量块、（集中 质量＝＝）固定在钢丝绳上，钢丝绳张力T用不同重量的重锤来调节， 从而构成一弦上有集中质量的横振动系统。忽略钢丝绳的质量，便得到 一个二自由度无阻尼系统模型，如图2－2示。
图2－2 二自由度系统力学模型
这样一个二自由度系统具有两个固有频率。当给系统一个激振力
（3－5） 从（3－5）式可知，两个分振动的频率相差越小，拍振动的周期就 越大。
四、实验方法
1、 将传感器置于简支梁上，用来测量简支梁振幅A； 2、 用调速电机对简支梁施加频率为的激振力，使产生振幅为A1
的分振动，用虚拟式FFT分析测量出频率，记下、A1、调压 器刻度。关掉调压器。
（2）JZF－1型磁电式非接触激振器的作用方法 ①技术指标：激振频率范围10~1000Hz；最大激振力50g；可调初始 间隙 1~10mm。 ②使用方法：做二自由度系统各阶固有频率及主振型的测量时，将 激振安装在磁力表座上，根据被测激振件的刚度大小调节初始间隙。在 做实验时，还应根据各阶固有频率的高低随时调节激振器与被测激振件 的间隙，使激振器与被测激振件互相不发生碰撞。启动激振信号源，即 可实现对试件的激振。
五、实验结果与分析
1、不同张力下各阶固有频率的理论计算值与实测值： 表2－1
弦丝张力 T（N）
固有频率 （Hz）
理论计算值 （Hz）
实测值 （Hz）
T＝1×9.8
ƒ1
ƒ2
T＝2×9.8
ƒ1
ƒ2
2、绘出观察到的二自由度系统振型曲线。 3、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？如不一致，请分析产生误差的原因。
时，系统会发生振动，该振动是两个主振型的叠加。当激振频度等于某 一阶固有频率时，系统的振动就是这一阶固有频率的主振型，而另一阶 振型的影响可忽略不计。在测定系统的固有频率时，需要连续调整激振 频率，使系统出现某阶振型且振幅达到最大，此时的激振频率即是该阶 固有频率。
由振动理论知： （2－1） 式中： 质量矩阵
合振动的振幅随时间在最大振幅与最小振幅间作周期变化，就形成 了“拍”，如图3－2图中虚线所示，其中：
最大振幅： 最小振幅： 在拍振图形上，有最大振幅的一段叫拍的“腹”，有最小振幅的一段 叫拍的“腰”，“腰”和“腹”总是间隔地出现，在单位时间内“腰”和“腹”出 现的次数叫拍的频率，振幅大小改变一次的时间叫拍的周期，且有：
分振动y1
频率 （Hz）
ƒ1=
幅值 （um）
A1=
分振动y2 ƒ1= A2=
3、 绘出在示波器上观察到的拍振波形。 4、 根据表3－1数据计算。 5、 如稍微改变激振器频率或，则拍振频率和其波形的变化会怎
么样？
6、 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。你用什么方法来减弱拍振 呢？
一阶主振型 二阶主振型 图2－2 二自由度系统的主振型
四、实验方法与步骤
1、将非接触激振器接入激振信号源输出端，把激振器对准钢质量A 或B，保持一定的初始间隙（约8－10mm），使振动时激振器不碰撞质 量块；
2、用1kg或2kg的重锤调整所需张力T，张力T不同，测得的固有频率 不同；
刚度矩阵：
位移矩阵：
系统的各阶固有频率为：
一阶固有频率： （2－2） 二阶固有频率： （2－3） 式中：弦上集中质量： ；
弦丝张力： T＝（ ）N 弦丝长度： L＝0.625m； 可进一步计算出各阶主振型：
（2－4） 各阶主振型如图2－3示：
《机械振动学》实验指导书
实验一 二自由度系统各阶固有频率及主振型的
测量
一、实验目的
1、学会用共振动法确定二自由度系统的各阶固有频率及振型； 2、观察二自由度系统的各阶振型； 3、将实验所测得的各阶固有频率、振型与理论计算值比较。
二、实装置
图2－1表示实验装置框图： （1）SJF－3型激振信号源的使用方法
3、开启激振信号源的电源开关，对系统施加交变正弦激振力，使系 统产生振动，调整信号源的输出调节开关便可改变振幅大小。调整信号 源的输出调节开关时，注意不要过载；
4、激振频率由低到高逐渐增加，当观察到系统出现如图2－3所示的 第一阶振型且振幅最大时，激振信号源显示的频率就系统的一阶固有频 率。依此下去，可得到如图2－3所示的第二阶振型及二阶固有频率。
3、 用电动式激振器对简支梁施加频率为的激振力，使产生振幅 为A2的分振动。调整激振频率和幅值一，使满足。记下、A2
值。 4、 分振动频率、幅值不变，用调速电机和电动式激振器同时对
简支梁激振。传感器测得的振动经测振仪变换成位移信号后 输入示波器显示。
五、实验结果与分析
1、 实验数据 2、
表3－1
项目
①技术指标：频率范围10~1000Hz；最大输出功率 5W。 ②使用方法：先将输出调节旋钮左旋到最小位置，把激振器与输出 接线端相连，打开电源开关，频率计和数字电流表均发光，频率计显示 值即为激振动信号源输出频率值。调节频率选择开关以选定频率测程， 旋转频率调节电位器到所需值；调节输出电位器，使数字电流表指示值 到所期望电流值后，仪器即进入正常工作状态。
图3－2 拍振现象
根据“拍”振理论，设两个频率接近、振幅不等的振动为： （3－1）
合振动为： （3－2）
式中：A－合振动振幅；－初相角。 （3－3）
合振动的波形如图3－2所示，合振动的频率及周期为： （3－4）
实验二 拍振实验
一、实验目的
1、 观察拍振现象，建立拍振的概念； 2、 了解如何消除或减弱拍振的现象。
二、实验装置
图3－1表示实验装置框图。 图3－1 实验装置图
三、实验原理
当结构振动时，有时会产生所谓拍的现象。如对简支梁系统施加两
个频率接近、振幅不等的激振力，使系统产生振动，用测振仪测得系统
的横向水平振动波形如图3－2所示，其振幅是周期变化的，这种现象就 称为“拍”。总的来讲，两个频率接近、振幅不等的振动迭加就能形 成“拍”。
图2－1 实验装置框图
三、实验原理
二自由度系统的力学模型如图2－2所示。把两个钢质量块、（集中 质量＝＝）固定在钢丝绳上，钢丝绳张力T用不同重量的重锤来调节， 从而构成一弦上有集中质量的横振动系统。忽略钢丝绳的质量，便得到 一个二自由度无阻尼系统模型，如图2－2示。
图2－2 二自由度系统力学模型
这样一个二自由度系统具有两个固有频率。当给系统一个激振力
（3－5） 从（3－5）式可知，两个分振动的频率相差越小，拍振动的周期就 越大。
四、实验方法
1、 将传感器置于简支梁上，用来测量简支梁振幅A； 2、 用调速电机对简支梁施加频率为的激振力，使产生振幅为A1
的分振动，用虚拟式FFT分析测量出频率，记下、A1、调压 器刻度。关掉调压器。
（2）JZF－1型磁电式非接触激振器的作用方法 ①技术指标：激振频率范围10~1000Hz；最大激振力50g；可调初始 间隙 1~10mm。 ②使用方法：做二自由度系统各阶固有频率及主振型的测量时，将 激振安装在磁力表座上，根据被测激振件的刚度大小调节初始间隙。在 做实验时，还应根据各阶固有频率的高低随时调节激振器与被测激振件 的间隙，使激振器与被测激振件互相不发生碰撞。启动激振信号源，即 可实现对试件的激振。
五、实验结果与分析
1、不同张力下各阶固有频率的理论计算值与实测值： 表2－1
弦丝张力 T（N）
固有频率 （Hz）
理论计算值 （Hz）
实测值 （Hz）
T＝1×9.8
ƒ1
ƒ2
T＝2×9.8
ƒ1
ƒ2
2、绘出观察到的二自由度系统振型曲线。 3、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？如不一致，请分析产生误差的原因。
时，系统会发生振动，该振动是两个主振型的叠加。当激振频度等于某 一阶固有频率时，系统的振动就是这一阶固有频率的主振型，而另一阶 振型的影响可忽略不计。在测定系统的固有频率时，需要连续调整激振 频率，使系统出现某阶振型且振幅达到最大，此时的激振频率即是该阶 固有频率。
由振动理论知： （2－1） 式中： 质量矩阵
合振动的振幅随时间在最大振幅与最小振幅间作周期变化，就形成 了“拍”，如图3－2图中虚线所示，其中：
最大振幅： 最小振幅： 在拍振图形上，有最大振幅的一段叫拍的“腹”，有最小振幅的一段 叫拍的“腰”，“腰”和“腹”总是间隔地出现，在单位时间内“腰”和“腹”出 现的次数叫拍的频率，振幅大小改变一次的时间叫拍的周期，且有：
分振动y1
频率 （Hz）
ƒ1=
幅值 （um）
A1=
分振动y2 ƒ1= A2=
3、 绘出在示波器上观察到的拍振波形。 4、 根据表3－1数据计算。 5、 如稍微改变激振器频率或，则拍振频率和其波形的变化会怎
么样？
6、 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。你用什么方法来减弱拍振 呢？
一阶主振型 二阶主振型 图2－2 二自由度系统的主振型
四、实验方法与步骤
1、将非接触激振器接入激振信号源输出端，把激振器对准钢质量A 或B，保持一定的初始间隙（约8－10mm），使振动时激振器不碰撞质 量块；
2、用1kg或2kg的重锤调整所需张力T，张力T不同，测得的固有频率 不同；
刚度矩阵：
位移矩阵：
系统的各阶固有频率为：
一阶固有频率： （2－2） 二阶固有频率： （2－3） 式中：弦上集中质量： ；
弦丝张力： T＝（ ）N 弦丝长度： L＝0.625m； 可进一步计算出各阶主振型：
（2－4） 各阶主振型如图2－3示：
《机械振动学》实验指导书
实验一 二自由度系统各阶固有频率及主振型的
测量
一、实验目的
1、学会用共振动法确定二自由度系统的各阶固有频率及振型； 2、观察二自由度系统的各阶振型； 3、将实验所测得的各阶固有频率、振型与理论计算值比较。
二、实装置
图2－1表示实验装置框图： （1）SJF－3型激振信号源的使用方法
3、开启激振信号源的电源开关，对系统施加交变正弦激振力，使系 统产生振动，调整信号源的输出调节开关便可改变振幅大小。调整信号 源的输出调节开关时，注意不要过载；
4、激振频率由低到高逐渐增加，当观察到系统出现如图2－3所示的 第一阶振型且振幅最大时，激振信号源显示的频率就系统的一阶固有频 率。依此下去，可得到如图2－3所示的第二阶振型及二阶固有频率。
3、 用电动式激振器对简支梁施加频率为的激振力，使产生振幅 为A2的分振动。调整激振频率和幅值一，使满足。记下、A2
值。 4、 分振动频率、幅值不变，用调速电机和电动式激振器同时对
简支梁激振。传感器测得的振动经测振仪变换成位移信号后 输入示波器显示。
五、实验结果与分析
1、 实验数据 2、
表3－1
项目
