振动的测试剖析

第9章 机械振动的测试
常见的振动测量系统1
第9章 机械振动的测试
常见的振动测量系统2
第9章 机械振动的测试
常见的振动测量系统3
第9章 机械振动的测试
常见的振动测量系统4
第9章 机械振动的测试
振动的测试
• 概述 • 单自由度系统的受迫振动 • 振动的激励 • 激振器 • 振动测量方法和常用传感器 • 振动量的测量 • 机械系统振动参数的估计
断方面的应用
第9章 机械振动的测试
振动的危害
在大多数的情况下，机械振动是有害 的。振动常常破坏机械的正常工作，振动 的动载荷使机械加快失效，降低机械设备 的使用寿命甚至导致损坏造成事故。
精密量仪与精密机床设备应隔绝通过基础 传来的振动
第9章 机械振动的测试
机械振动的利用
主要体现在振动机械上，通过合理设计， 达到能耗少、效率高的特点，如运输、 夯实、捣固、清洗、脱水、时效、破碎 等。
➢按系统自由度分
✓单自由度系统振动 ✓多自由度系统振动 ✓连续弹性体振动
➢按系统结构参数的特性分
✓线性振动
✓非线性振动
第9章 机械振动的测试
一、单自由度系统质量块受力引起的的受迫振动
运动方程
m
d 2z dt 2
c
dz dt
kz
f (t )
频率响应、幅频特性、相频特性
第9章 机械振动的测试
➢在幅频曲线上幅值最大处的频率称为位移 10
1
2
3
-180 0
/ n
幅频曲线
0.05 0.10 0.15
0.25 0.50 1.00
1
2
相频曲线
3 / n
第9章 机械振动的测试
小结：
⑴在激振频率远小于固有频率时,输出位移随激振频 率的变化非常小；
⑵当激振频率远大于固有频率时，输出位移为零,质 量块近于静止；
⑶当激振频率接近固有频率时,系统的响应特性取决
当激振频率远远高于固有频率时， A(ω)接近1，说明质量块和壳体的 相对运动（输出）和基础的振动 （输入）近似相等。从而表明质量 块在惯性坐标系中几乎处于静止状 态。
这种现象被广泛用于测振仪器中
第9章 机械振动的测试
根据第二节的讨论，如果知道了系统的输入 （激励）和输出（响应），就可以求出系统 的动态特性。振动系统测试就是求取系统动 态特性的一种试验方法。为了完成上述测试 任务，一般说来测试系统应该包括下述三个 主要部分：
• 振动测试大致可分为两类
1.测量设备和结构所存在的振动。其目的 是了解被测对象的振动状态、评定振动等级 和寻找振源，以及进行监测、识别、诊断和 预估 ;
2.对设备或结构施加某种激励，使其产生 振动，然后测量其振动；此类振动测试的目 的是研究设备或结构的力学动态特性。
第9章 机械振动的测试
小轿车的乘坐舒适性试验框图
减振和隔振措施；
• (4) 对运动中的机器进行故障监控，以避免重大事故。
第9章 机械振动的测试
第9章 机械振动的测试
第9章 机械振动的测试
第9章 机械振动的测试
第9章 机械振动的测试
车身模态分析 （多输入多输
出）
第9章 机械振动的测试
振动研究就是对“机械系统”、“激励”和“响应” 三者已知其中两个，再求另一个的问题。振动研究可 分为以下三类：
1
2
幅频曲线
3 / n
第9章 机械振动的测试
A( ) ( )
➢不管系统的阻尼率为多少，在ω/ωn=1时位移始终落后于激振力90º，此 现象称为相位共振。
➢利用相频特性来确定固有频率比较准确
10
0
9
8
0.05
7
6
0.10
5
-90
0.15
4
0.25
3
0.50
2
1.00
1
0 0
A( )
共振频率
9
8
7
r n 1 2 2
6
5
4
✓随着的阻尼的增加，共振峰向原点移动； 3
2
✓当无阻尼时，位移共振频率ωr即为固有频率
1 0
ωn
0
✓当系统的阻尼ζ很小时，位移共振频率ωr 接近系统的固有频率ωn，可用作为的估计 值。
0.05
0.10
0.15
0.25 0.50
1.00
第9章 机械振动的测试
振动的测试
• 概述 • 单自由度系统的受迫振动 • 振动的激励 • 激振器 • 振动测量方法和常用传感器 • 振动量的测量 • 机械系统振动参数的估计
第9章 机械振动的测试
9.1振动的测试概述
• 机械的振动是工程技术和日常生活常见 的现象
• 振动的危害 • 机械振动的利用 • 振动信号在设备运行状态检测和故障诊
于系统阻尼,并随频率的变化而剧烈的变化。
第9章 机械振动的测试
二、单自由度系统由基础运动引起的受迫振动
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• 质量块绝对运动方程
m
d 2z0 dt2
c
d dt
(z0
z1)
k ( z0
z1)
0
• 质量块相对运动方程
m
d2z01 dt2
c
dz01 dt
kz01
m
d2z1 dt2
• 频率响应
H(ω) (
ω ωn
)2
1(
ω ωn
)2
2 j ξω ωn
幅频特性 相频特性
A ( ω )
(
ω ωn
)2
1(
ω ωn
)2
2 ( 2 ξω ωn )2
( ω )
a
r
c
t
g
2ξ ωn
1
ω ωn
2
第9章 机械振动的测试
• 小结 当激振频率远小于系统固有频率
时质量块相对基础的振动为0，也 就是质量块几乎随着基础一起振动；
第9章 机械振动的测试
振动的测试概述(2)
• 振动测试在生产和科研的许多方面都占有重要地位 • 振动测试的目的，归纳起来主要有以下几个方面： • (1) 检查机器运转时的振动特性，以检验产品质量； • (2) 测定机械系统的动态响应特性，以便确定机器设备
承受振动和冲击的能力，并为产品的改进设计提供依据； • (3) 分析振动产生的原因，寻找振源，以便有效地采取
(1) 振动分析，即已知激励条件和系统的振动特性， 欲求系统的响应；
(2) 系统识别，即已知系统的激励条件和系统的响应， 要确定 系统的特性，这是系统动态响应特性测试问题；
(3) 环境预测，即已知系统的振动特性和系统的响应， 欲确定 系统的激励状态，这是寻求振源的问题。
第9章 机械振动的测试
振动的测试概述(3)
第9章 机械振动的测试
➢按照振动产生的原因
振动的分类
✓自由振动 振动频率和固有频率之间的关系为
d 1 2 n
其中，ωn为系统的固有频率，ζ为阻尼率 ✓受迫振动
系统的振动频率为激振频率
✓自激振动 振动频率接近于系统的固有频率。
第9章 机械振动的测试
➢按系统的输出分
✓简谐振动 ✓瞬态振动
✓周期振动 ✓随机振动