《机械振动基础》实验报告
（2015年春季学期）
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报告提交日期
哈尔滨工业大学《机械振动基础》实验报告
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报告要求
1. 实验报告统一用该模板撰写，必须包含以下内容：
(1) 实验名称
(2) 实验器材
(3) 实验原理
(4) 实验过程
(5) 实验结果及分析
(6) 认识体会、意见与建议等
2. 正文格式：四号字体，行距为1.25倍行距；
3. 用A4纸单面打印；左侧装订；
4. 报告需同时提交打印稿和电子文档进行存档，电子文档由班长收齐，统一发送至：liuyingxiang868@。
5. 此页不得删除。
评语：
实验一成绩（9分）： 教师签名：
实验二成绩（6分）：
总分（15分）： 年 月 日 《机械振动基础》实验报告
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实验一报告正文
一、 实验名称：机械振动的压电传感器测量及分析
二、 实验器材
1、机械振动综台实验装置(压电悬臂梁) 1套
2、激振器 1套
3、加速度传感器 1只
4、电荷放大器 1台
5、信号发生器 l台
6、示波器 l台
7、电脑 l台
8、NI9215数据采集测试软件 l套
机械振动分析与抑制方法选讲
机械振动是在机械系统中普遍存在的现象，它不仅会对机械设备的正常运行产生负面影响，还可能导致设备的损坏和寿命的缩短。因此，对机械振动进行分析和抑制是非常重要的。
一、机械振动的原因和类型
机械振动的主要原因可以分为两类：强制振动和自由振动。
强制振动是由外力激励引起的，它的频率与激励频率相同或者有一个固定的关系。例如，当旋转机械的叶片与固定扇叶之间发生相对滑动时，会产生强制振动。
自由振动是机械系统在没有外力激励的情况下发生的振动，其频率和振幅由系统的初始条件决定。例如，当一根杆件在两个端点之间受到不平衡力的作用时，会发生自由振动。
根据机械振动的特点和形式，可以将其分为以下几类：自由振动、强迫振动、受迫振动和滞后振动。了解不同类型的振动有助于我们更加准确地进行分析和抑制。
二、机械振动的危害和影响
机械振动的危害和影响主要体现在以下几个方面：
1. 引起机械设备的噪声：振动会导致机械设备发出噪声，严重影响工作环境和员工的健康。
2. 加速机械零件的磨损和疲劳：振动会增加机械零件之间的接触面积，加快磨损和疲劳的速度，从而缩短设备的寿命。
3. 导致机械设备的失效：振动会使机械设备的工作精度下降，引发零部件的断裂和失效。 4. 增加能源消耗：振动会增加机械设备的摩擦和阻力，从而增加能源的消耗。
三、机械振动分析方法
为了准确分析机械振动的原因和特点，可以采取以下几种方法：
1. 物理观测法：通过使用加速度计、速度计等传感器对机械设备进行物理观测，获取振动信号的频率、振幅等参数，从而分析振动的原因和特点。
2. 数值模拟法：利用有限元分析等数值模拟方法，对机械设备进行模拟计算，预测不同工况下的振动响应，并找出引起振动的原因。
3. 动力学分析法：通过建立机械设备的动力学模型，利用动力学分析方法，计算机械设备在不同激励下的振动响应，从而分析振动的原因和特点。
四、机械振动的抑制方法
旋转机械常见振动故障及原因分析
旋转机械是指主要依靠旋转动作完成特定功能的机械，典型的旋转机械有汽轮机、燃气轮机、
离心式和轴流式压缩机、风机、泵、水轮机、发电机和航空发动机等，广泛应用于电力、石
化、冶金和航空航天等部门。
大型旋转机械一般安装有振动监测保护和故障诊断系统，旋转机械主要的振动故障有不平衡、
不对中、碰摩和松动等，但诱发因素多样。本文就旋转设备中，常见的振动故障原因进行分
析，与大家共同分享。
一、旋转机械运转产生的振动
机械振动中包含着从低频到高频各种频率成分的振动，旋转机械运转时产生的振动也是同样
的。轴系异常（包括转子部件）所产生的振动频率特征如表1。
/生频率 主要异常现象 振诃骑征
不平衡 将子轴必线周围成量蜂布不均拿； 振池题率与旋睑粒率一致，
不对中 眠魅器建窒的两糖中心携情移；
振南地率与旋转频军一莪戢与旋砖颈率 成倍
基础螺丝!&面或辅段磨撮引起的撮面； 振前原军舍春牌寝秘率的高次成分*
油境振筋 宅发生在定制笙建的滑动袖事上； 是因璃戳的力学待征引曲的振烈； 振团频军是郭前日有额率.
中濒 压力脉面 在柔、风扒辱产生匝力的纳构中，奇次 满轮通过寤壳削位，流体、压力变 当压力机构有异常时就■产生压方脉功*
I 片
通眼训 岫流式就陶心式田缩粗中，透平运行时.
由于莉静叶片间干涉；叶轮和导叶间干
选.嗖头和叶抡间干地号1起的振卸.
高领 r浊 流体机械中，由于局部隹力降圈，产堪 二［湛，气海伍力盾高，破灭股即产生高 馈振助并有音晌。
流尊音 流阵机瞬中，因压力扒构畀晓或密封机 枢界陪等产生的一伸涡流,一般是随机 高频振祐和音OR.
二、振动故障原因分析
1、旋转失速
旋转失速是压缩机中最常见的一种不稳定现象。当压缩机流量减少时，由于冲角增大，叶栅
背面将发生边界层分离，流道将部分或全部被堵塞。这样失速区会以某速度向叶栅运动的反
方向传播。 实验表明，失速区的相对速度低于叶栅转动的绝对速度，失速区沿转子的转动方向以低于工
机械振动的分析与控制
机械振动是机械工程中一个重要而常见的现象，它是机械运动中由失衡、不平衡、偏心、摩擦等因素引起的一种周期性变化。这种振动不仅会引起设备故障，也会带来安全隐患和环境污染。因此，对机械振动进行分析和控制，对于提高设备的稳定性和运行效率具有重要的意义。
一、机械振动的分类和特点
机械振动可以分为自由振动和受迫振动两种类型。自由振动是指机械系统在无外力干扰下的自然振动，受迫振动则是指机械系统受到周期性的外部激励而引起的周期性振动。自由振动和受迫振动都具有很高的周期性，表现出振动频率、振幅等特点。
机械振动的特点有以下几点：第一，机械振动有一定的周期性，振动周期一般比较固定。第二，机械振动的振幅大小是通过阻尼系数进行调节的，在外界激励等干扰下，振幅会发生变化。第三，机械振动会产生能量，能量的大小和机械系统的状态和运动速度都有关系。第四，机械振动的产生往往是由于机械系统自身的缺陷和损坏导致的。
二、机械振动的分析方法
机械振动的分析方法涉及到多个学科领域，主要包括机械力学、信号处理、控制理论等。针对不同类型的机械振动，需要选用不同的分析方法。
对于自由振动，可以通过求解系统的特征方程来计算系统的振动频率和振型。对于受迫振动，可以采用傅里叶分析或小波分析等信号处理方法，分析系统的荷载和响应信号特点。
除了单独分析机械振动外，还可以采用有限元分析和振动模拟方法对机械系统进行整体分析。这种方法可以考虑机械系统的复杂性和非线性特性，预测机械振动的发生概率和严重程度，为控制机械振动提供依据。
三、机械振动的控制技术
针对机械振动所带来的影响，需要采取一系列控制技术进行控制。机械振动的控制技术主要包括结构控制、阻尼控制、主动控制、被动控制等多个方面。
结构控制是指通过设计改变机械系统的结构，改变系统的固有频率，达到控制机械振动的目的。阻尼控制则是通过人工增加机械系统的阻尼，以减少振幅和振动能量。主动控制是指在机械系统内部增加控制装置，通过控制振动器件的电磁力、液压力等来控制机械振动。被动控制则是借助摆放在机械系统中的被动阻尼装置或者反馈装置等，通过一定的反馈机制来控制机械振动。
