機(jī)械畢業(yè)設(shè)計(jì)45基于簡(jiǎn)支梁的動(dòng)態(tài)性能測(cè)試說(shuō)明書(shū)

基于簡(jiǎn)支梁的動(dòng)態(tài)性能測(cè)試說(shuō)明書(shū) 一、 目錄 一、目錄 -1 二、 前言 -2 三、 設(shè)計(jì)任務(wù) -3 （ 一 ）設(shè)計(jì)要求 -3 （ 二 ）設(shè)計(jì)目的 -3 （ 三 ）設(shè)計(jì)題目 -4 四、設(shè)計(jì) 與試驗(yàn) -5 （一）設(shè)計(jì)內(nèi)容 -5 （二）試驗(yàn)原理 -10 五、數(shù)據(jù)處理 -20 （ 一 ） 、 簡(jiǎn)支梁振動(dòng)系統(tǒng)綜合分析 -20 （ 二 ）旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)綜合性能分析 -27 六、參考文獻(xiàn) -18 太原科技大學(xué)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 2 二、 前言 在 進(jìn)入四年級(jí)下半學(xué)期的時(shí)候，我們?cè)诶罱淌诘膸ьI(lǐng)下開(kāi)始了大學(xué)生涯的最后一次課程設(shè)計(jì) 簡(jiǎn)支梁的 振動(dòng)系統(tǒng) ,以及旋轉(zhuǎn)機(jī)械系統(tǒng)的綜合性能測(cè)試。 也是為我們的畢業(yè)設(shè)計(jì)做好必要的知識(shí) 儲(chǔ)備 和技能 培訓(xùn) 。 畢業(yè)設(shè)計(jì)是一個(gè)本科學(xué)生所有成績(jī) 的最終表現(xiàn)，所以我們有必要去親自動(dòng)手做好設(shè)計(jì)的每一步。 基于上學(xué)期我們做的動(dòng)靜態(tài)應(yīng)變測(cè)試課程設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，在做簡(jiǎn)支梁 系統(tǒng)和旋轉(zhuǎn)機(jī)械系統(tǒng)的綜合性能測(cè)試過(guò)程中，就避免了許多客觀因素所引起的問(wèn)題，比如在儀器的操作，傳感器的安裝以及接頭插件的使用上，就比較正規(guī)，避免了對(duì)儀器的損壞，同時(shí)，我們做設(shè)計(jì)出數(shù)據(jù)的效率上，也比以前有了很大的提高。 經(jīng)過(guò)這次設(shè)計(jì)，我認(rèn)真體會(huì)到了許多，比如在設(shè)計(jì)時(shí)，整體系統(tǒng)連貫性的重要性，我們 深的體會(huì)，設(shè)計(jì)思路的連貫性直接關(guān)系到試驗(yàn)?zāi)芊耥樌M(jìn)行，能夠把對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的性能測(cè)試 柔和在一起，達(dá)到一個(gè)整體 的效果。同時(shí)在實(shí)驗(yàn)態(tài)度的嚴(yán)謹(jǐn)上，我們需要加強(qiáng)，越是精度高的測(cè)試儀器，我們就得越細(xì)心，認(rèn)真的學(xué)習(xí)儀器的操作規(guī)則和章程，以免損壞儀器。對(duì)試驗(yàn)誤差的減小有很好的效果。 在這里對(duì)我的指導(dǎo)老師致以衷心的感謝，真是有了李教授和陳老師的認(rèn)真指導(dǎo)和講解才是我們的設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)階段順利完成。同時(shí)我們也為做畢業(yè)設(shè)計(jì)做好必要的的準(zhǔn)備。 太原科技大學(xué)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 3 三、 設(shè)計(jì)任務(wù) （ 1）設(shè)計(jì)要求 1） 在整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中，要求自己或幾個(gè)人合作完成簡(jiǎn)支梁和旋轉(zhuǎn)機(jī)械系統(tǒng)的綜合性能測(cè)試，同時(shí)自己動(dòng)手做完所有的實(shí)驗(yàn)以便在做完整個(gè)設(shè)計(jì)后，會(huì)給自己帶來(lái)許多收獲，同時(shí)為每個(gè) 人自己的畢業(yè)設(shè)計(jì)做好必要的知識(shí)和技能儲(chǔ)備。 2）這次設(shè)計(jì)所針對(duì)的簡(jiǎn)支梁振動(dòng)系統(tǒng)和旋轉(zhuǎn)機(jī)械系統(tǒng)是我們現(xiàn)有的設(shè)備，即采用江蘇東華 DHVTC 振動(dòng) 控制學(xué)生實(shí)驗(yàn)臺(tái)。要求認(rèn)真閱讀該試驗(yàn)臺(tái)的操作手冊(cè)，例行各項(xiàng)規(guī)則。 3）認(rèn)真做好整個(gè)設(shè)計(jì)。 （ 2）設(shè)計(jì)目的 1） 通過(guò) 真?zhèn)€實(shí)驗(yàn)的進(jìn)行，目的在于每個(gè)人都能掌握振動(dòng)測(cè)試和控制實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的組成，安裝和調(diào)整方法。 2）了解利薩如圖形的物理意義規(guī)律和特點(diǎn)。并能夠利用利薩如圖形法測(cè)量簡(jiǎn)諧振動(dòng)的頻率。 3）分析振動(dòng)信號(hào)位移，速度，加速度之間的關(guān)系，掌握各種傳感器測(cè)量簡(jiǎn)諧振動(dòng)的位移，速度，加速度 幅值。 4）掌握測(cè)量單自由度系統(tǒng)，多自由度系統(tǒng)強(qiáng)迫震動(dòng)的幅頻特性曲線， 并根據(jù)幅頻特性曲線確定系統(tǒng)的的固有頻率和阻尼比。 5）掌握隔振的基本知識(shí)和原理，并了解主動(dòng)隔振和被動(dòng)隔振效果的測(cè)量，并測(cè)算隔振系數(shù)和隔振效率。 6） 了解單式和復(fù)式動(dòng)力吸振器的結(jié)構(gòu)，掌握其安裝，調(diào)試太原科技大學(xué)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 4 方法， 并掌握吸振器的固有頻率調(diào)整，比較和驗(yàn)證動(dòng)力吸振器的理論。以及吸振器的特點(diǎn)和適用場(chǎng)合。 7） 掌握 轉(zhuǎn)子 實(shí)驗(yàn) 臺(tái)各部分的組成、安裝方法以及如何控制操作 ，了解電渦流傳感器的安裝和使用方法。熟悉儀器和操作方法。 （ 3）設(shè)計(jì)題目 1） 針對(duì)一個(gè)穩(wěn)定 的系統(tǒng) ，測(cè)出其運(yùn)動(dòng)軌跡，頻率。振動(dòng)頻率測(cè)量可以通過(guò)自己調(diào)節(jié)。 2）對(duì)一個(gè)振動(dòng)系統(tǒng)測(cè)量其各項(xiàng)指標(biāo)（ V， S， a， f， A），通過(guò)利用一次儀表和二次儀表。試驗(yàn)出其頻率和周期之間的關(guān)系。 3）分析系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)函數(shù)，響應(yīng)特性。 4）對(duì)一個(gè)穩(wěn)定的系統(tǒng)作吸振，隔振，分析隔振，吸振效果。 5）做旋轉(zhuǎn)機(jī)械的軸心軌跡的測(cè)量與分析。 太原科技大學(xué)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 5 四 設(shè)計(jì)與試驗(yàn) （一）設(shè)計(jì) 內(nèi)容 1）設(shè)計(jì)思路 我們的設(shè)計(jì)思路是采用簡(jiǎn)支梁系統(tǒng)來(lái)完成題目， 整 個(gè) 系統(tǒng) 搭 建如圖一所示 圖 1 系統(tǒng)視 圖 其中包括振動(dòng)與控制實(shí)驗(yàn)臺(tái)，激振系統(tǒng)與測(cè)振系統(tǒng)，與動(dòng)態(tài)分析儀組成，通過(guò)搭建該仿真系統(tǒng)，結(jié)合 DH1301 型正弦掃頻儀 ，通過(guò) JZ-1型電動(dòng)式接觸式激振儀對(duì)簡(jiǎn)支梁進(jìn)行激振，并配合速度傳感器，加速度傳感器，位移傳感器，對(duì)該簡(jiǎn)支梁進(jìn)行動(dòng)態(tài)測(cè)試。將傳感器采集出的信號(hào)都輸入 DH5923 動(dòng)態(tài)信號(hào)采集儀， 將動(dòng)態(tài)信號(hào)采集出通過(guò) 1394 數(shù)據(jù)接口 將實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)送入計(jì)算機(jī)內(nèi)，通過(guò)東華 DHDAS2003 數(shù)采 分析系統(tǒng) 軟件 ， 對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，采集出相應(yīng)固有頻率，速度，位移，加速度，分析出該系統(tǒng)的頻響函數(shù)。 最后結(jié)合 吸振 器對(duì)該簡(jiǎn)支梁振動(dòng)系 統(tǒng)的吸振和隔振進(jìn)行測(cè)試和分析，通過(guò)該分析得出該簡(jiǎn)支梁的固有頻率 f 和阻尼比，我們組六個(gè)人分別使用加質(zhì)量塊和變換位置進(jìn)行區(qū)分，每人采若干組太原科技大學(xué)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 6 進(jìn)行分析。進(jìn)行完試驗(yàn)，對(duì)所得數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，并作分析。 2）試驗(yàn) 系統(tǒng)和 儀器簡(jiǎn)介 1.系統(tǒng)組成 ： 如下圖 2所示 圖 2 系統(tǒng)組成 2.力學(xué)結(jié)構(gòu) : 由底座、支座、簡(jiǎn)支梁 ，如下表一所 示 3.激振系統(tǒng)： 接觸式激振器 ( 需配合DH1301 掃頻信號(hào)名稱(chēng) 功能特點(diǎn) 簡(jiǎn)支梁 不同安裝方式，可實(shí)現(xiàn)三種支承條件，完成大部分試驗(yàn)，包括振動(dòng)共振、隔振 減振和模態(tài)試驗(yàn) 固支梁 懸臂梁 振動(dòng)試驗(yàn)系統(tǒng) 力學(xué)結(jié)構(gòu) 激勵(lì)系統(tǒng) 測(cè)量分析系統(tǒng) 減振隔振系統(tǒng) 固支梁 接觸式激振器 非接觸式激振器 掃頻信號(hào)源集成功放 力傳感器（力錘中） 加速度傳感器 速度傳感器 位移傳感器 數(shù)采分析儀 控制分析軟件 主動(dòng)隔振系統(tǒng) 被動(dòng)隔振系統(tǒng) 單式動(dòng)力吸振器 復(fù)式動(dòng)力吸振器簡(jiǎn)支梁 懸臂梁 太原科技大學(xué)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 7 源 )、非接觸式激 圖 3 振器 (信號(hào)源同接觸式激振器 )、力錘 (含 05000N力傳感器 )和調(diào)速偏心電機(jī) (通過(guò)調(diào)壓器調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速 0 4000 r/min，利用偏心輪的離心慣性力，對(duì)梁體產(chǎn)生 0 60Hz內(nèi)各種頻率的激勵(lì) )， 如圖三所示。 共可產(chǎn)生接觸式正弦定頻、線性掃頻、對(duì)數(shù)掃頻、隨機(jī)和非接觸式正弦定頻、線性掃頻、對(duì)數(shù)掃頻、隨機(jī)等 激勵(lì)方式： （表 2） 名稱(chēng) 技術(shù)指標(biāo) 功能特點(diǎn) 掃頻信號(hào)源 09999Hz 定頻、掃頻及隨機(jī)信號(hào) 帶功放輸出 接觸式激振器 10N， 10Hz1kHz 接觸激勵(lì)方式由信號(hào)源設(shè)定 非接觸式激振器 10Hz1kHz 激勵(lì)方式由信號(hào)源設(shè)定 4 測(cè)量分析系統(tǒng)： 傳感器 : 力傳感器（ 05000N）； DH107 壓電式加速度傳感器一只 (0.5Hz 6kHz)；磁電式速度傳感 器 ( 1mm, 圖 4 15Hz1000Hz) 及電渦流位移傳感器 ( 1mm,010kHz)數(shù)采分析儀 : 由調(diào)理器、動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)采集器組成 太原科技大學(xué)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 8 圖 5 圖 6 控制分析軟件 :包括控制軟件和基本分析軟件 數(shù)采分析儀 : 由調(diào)理器、動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)采集器組成 控制分析軟件 :包括控制軟件和基本分析軟件 5.減振隔振系統(tǒng) ： 可模擬各種隔振減振試驗(yàn) ,包括主動(dòng)隔振系統(tǒng)、被動(dòng)隔振系統(tǒng)、單 /復(fù)式動(dòng)力吸振器等。 圖 7 （表 3） 名稱(chēng) 功能特點(diǎn) 主動(dòng)隔振系統(tǒng) 由空氣阻尼器組成，可完成主動(dòng)（積極）隔振和被動(dòng)（消極）隔振試驗(yàn) 被動(dòng)隔振系統(tǒng) 單 /復(fù)式動(dòng)力吸振器 可完成動(dòng)力吸振試驗(yàn) 6、 DH5923 動(dòng)態(tài)信號(hào)測(cè)試分析系統(tǒng) DH5923 動(dòng)態(tài)信號(hào)測(cè)試分析系統(tǒng)包含動(dòng)態(tài)信號(hào)測(cè)試所需的信號(hào)調(diào)理器（應(yīng)變、振動(dòng)等調(diào)理器）、支流電壓放大器、抗混濾波器、 A/D 轉(zhuǎn)換器、緩沖存儲(chǔ)器以及采樣控制和計(jì)算機(jī)通訊的全部硬件，并提供操作方便的控制軟件及分析軟件，是以計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)、智能化的動(dòng)態(tài)信號(hào)測(cè)試分析系統(tǒng)。 7. DHRMT 教學(xué)轉(zhuǎn)子實(shí)驗(yàn)臺(tái) 1.1 產(chǎn)品簡(jiǎn)介： DHRMT 教學(xué)轉(zhuǎn)子實(shí)驗(yàn)臺(tái)是本公司針對(duì)高等院校及科研院所中轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)及相關(guān)課程開(kāi)發(fā)的。該教學(xué)轉(zhuǎn)子實(shí)驗(yàn)臺(tái)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，太原科技大學(xué)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 9 操作方便，性能穩(wěn)定?？梢阅M轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的各種運(yùn)行狀態(tài)（包括瞬態(tài)起停機(jī)機(jī)過(guò)程，穩(wěn)態(tài)工況運(yùn)行）和多種典型故障，和本公司開(kāi)發(fā)的數(shù)采儀器和分析軟件配套使用，形成一個(gè)多用途，綜合型的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)平臺(tái) 1.2 主要組成和技術(shù)指標(biāo) 本轉(zhuǎn)子試驗(yàn)臺(tái)采用高性能的調(diào)速電機(jī)，通過(guò)聯(lián)軸節(jié)將電機(jī)和轉(zhuǎn)軸連接并驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)。該電機(jī)額定電流 1.95A，最大輸出功率148W，控制器將 220VAC 輸入 電源通過(guò)控制器調(diào)壓、整流后輸出PWM 信號(hào)供給調(diào)速電機(jī)，通過(guò)調(diào)節(jié)控制器，可以實(shí)現(xiàn)電機(jī)從 08000RPM 的無(wú)級(jí)調(diào)速 。 圖 8 轉(zhuǎn)子試驗(yàn)臺(tái) 8. DHRMT 教學(xué)轉(zhuǎn)子試驗(yàn)臺(tái) 控制器 轉(zhuǎn)子試驗(yàn)臺(tái)控制器為 DHRMT 教學(xué)轉(zhuǎn)子試驗(yàn)臺(tái)的配套產(chǎn)品，主要功能是： 1、電渦流位移傳感器信號(hào)的預(yù)處理； 2、根據(jù)不同的試驗(yàn)需要，控制轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的工作轉(zhuǎn)速； 3、將輸入電源的 220VAC太原科技大學(xué)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 10 調(diào)理為調(diào)速電機(jī)可用的 PWM 信號(hào)。該控制器操作簡(jiǎn)單、方便，能實(shí)現(xiàn)對(duì)轉(zhuǎn)子工作轉(zhuǎn)速的靈活控制。 圖 9 DHRMT 教學(xué)轉(zhuǎn)子試驗(yàn)臺(tái) 控制器前面板 圖 10 DHRMT 教學(xué)轉(zhuǎn)子試驗(yàn)臺(tái) 控制器后面板 （二） 試驗(yàn) 原理 A簡(jiǎn)支梁振動(dòng)系統(tǒng)綜合性能測(cè)試 1） 測(cè)量簡(jiǎn)諧振動(dòng)的頻率使用利薩如圖形把兩個(gè)傳感器測(cè)得的信號(hào)，一個(gè)作為 X 軸一個(gè)作為 Y 軸進(jìn)行合成得到的圖形。互相垂直，不同頻率的振動(dòng)的合成，顯示出復(fù)雜的圖形，一般情況下，圖形是不穩(wěn)定的，當(dāng)兩個(gè)振動(dòng)的頻率成整數(shù)比時(shí)，他們就合成了較穩(wěn)定的圖形 。 設(shè) 2個(gè)振動(dòng)方向相互垂直的振動(dòng)波形方程分別為 太原科技大學(xué)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 11 x=A1 cos( 1 t+1 )； y=A2 cos( 2 t+2 ) 當(dāng) 1 = 2 ， 1 =2 時(shí)；12AAxy 圖形為過(guò)原點(diǎn)的直線。 當(dāng) 1 = 2 ， A1 =A2 時(shí) 22122 s inc o s2 Ayxyx =0時(shí)， 0)( 2 yx 直線 =45時(shí)， 2/2 2122 Ayxyx 橢圓 =90時(shí)， 2/2122 Ayx 圓 =135時(shí)， 2/2 2122 Ayxyx 橢圓 =180時(shí)， 0)( 2 yx 直線 以上 合成圖形如下圖 11 所示： 圖 11 利薩如圖形 3.當(dāng) ,21 ww 1212 ,AA 太原科技大學(xué)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 12 例 如：000000001212180),225(135),270(90),315(45,0,3,2 wwww 和 時(shí)利薩如圖形如上圖 11所示，其余相差任意倍時(shí)，合成波形更為復(fù)雜。 此時(shí)的系統(tǒng)搭建如圖 12所示： 圖 12 測(cè)試固有頻率系統(tǒng)搭建 操作方法 ： 是將傳感器的信號(hào)和掃頻儀的信號(hào)同時(shí)輸入信采分析儀中，將傳感器的的信號(hào)做 y 軸 輸入 第 二 通道 ，掃頻儀的 信號(hào)作為 x 軸 輸入 第一通道 ，在計(jì)算機(jī)分析系統(tǒng)中得出此時(shí)的利薩如圖形，從而可以測(cè)出該簡(jiǎn)支梁振動(dòng)系統(tǒng)的順時(shí)頻率。 得出利薩如圖形數(shù)據(jù)分析如第五部分的圖（ 21） 2）同樣利用該簡(jiǎn)支梁系統(tǒng)做振動(dòng)幅值測(cè)量，系統(tǒng)的搭建如下圖（ 13）所示： 振動(dòng)測(cè)量中，有時(shí)往往不需要測(cè)量振動(dòng)信號(hào)的時(shí)間歷程曲線，而只需要測(cè)量振動(dòng)信號(hào)的幅值。振動(dòng)信號(hào)的幅值可根據(jù)位移，速度，加速度的關(guān)系，用位移傳感器或速度傳感器，加速度傳感器來(lái)測(cè)量。 太原科技大學(xué)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 13 設(shè)振動(dòng)位移、速度、加速度分別為 x、 v、 a，其幅值分別為 X、V、 A： ）（ -tsinx B ）（ -ts indtdxv B ）（ -ts intd xda 222 B 式中： B 位移振幅 振動(dòng)角頻率 初相位 X=B A= B2 B2f2( ） 振動(dòng)信號(hào)的幅值可根據(jù) 上 式位移、速度、加速度的關(guān)系，分別用位移傳感器、速度傳感器或加速度傳感器來(lái)測(cè)量。也可利用信號(hào)分析儀的微分、積分功能來(lái) 測(cè)量。 圖 13 簡(jiǎn)支梁振動(dòng)幅值、速度、加速度測(cè)量裝置框圖 操作方法： 按照上圖所示安裝傳感器，激振器，連接儀器。 把激振器安裝在支架上，將激振器和支架固定在實(shí)驗(yàn)臺(tái)上，并保證激太原科技大學(xué)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 14 振器頂桿對(duì)間質(zhì)量有一定的預(yù)壓力 （不要超過(guò)激振桿上的紅線）用專(zhuān)用連接線連接激振器和掃頻信號(hào)源輸出接口。 把傳感器安裝在簡(jiǎn)支梁的中部，輸出信號(hào)接到數(shù)采分析儀的振動(dòng)測(cè)試通道，同時(shí)布置速度，加速度，位移傳感器。 注意事項(xiàng)：固有頻率的測(cè)量，其中有幾種方法： 其一：手動(dòng)錘擊法，用數(shù)采儀采出其在一定力度下的衰減頻率，就跟在靜態(tài)試驗(yàn)設(shè)計(jì)中所采用的方法類(lèi)似，對(duì)其衰減幅頻圖進(jìn)行處理，即可得出該簡(jiǎn)支梁的固有頻率。即幅值判別法和相位判別法。 其二：使用利薩如圖形進(jìn)行速度判別法，加速度判別法，位移判別法， 將激振信號(hào)輸入采集儀第一通道（即 X軸） ，再將速度傳感器，加速度傳感器，位移傳感器輸出信號(hào)輸入第二通道，（即Y軸），通道相應(yīng)公式如下： 激振信號(hào)為： wtFf sin 速度信號(hào)為： )2/s in ()c o s ( wtwYwtwYy 位移信號(hào)為： )sin( wtYy 加速度信號(hào)為： )s in ()s in ( 22 wtYwwtYwy 共振時(shí)， 2/, nww，在速度信號(hào)下， X軸和 Y軸信號(hào)的相位差為 0，根據(jù)利薩如圖形可知，其為直線即為相等 ;在位移信號(hào)下 X 軸和 Y 軸的相位差為 2/ ，根據(jù)利薩如圖形可知，屏幕上的圖象將是一個(gè)正橢圓 ;加速度傳感器信號(hào)下， X軸和 Y軸的相位差為 2/ ，屏幕上的圖像將是一個(gè)正橢圓。 3） 單自由度系統(tǒng)的力學(xué)模型如圖 （ 15）所示，在正弦激振力太原科技大學(xué)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 15 的作用下系統(tǒng)做簡(jiǎn)諧強(qiáng)迫振動(dòng)，設(shè)激振力 F 的幅值 B，圓頻率0w（頻率 )2/ wf ，系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)微分方程式為： FKxdtdxCdt xdM 22 或 MFxdtdxndt xd 222 2 MFxdtdxdt xd 222 2 ( 式 1) 式中： 系統(tǒng)固有頻率 =K/M ； n 衰減系數(shù) 2n=C/M； 相對(duì)阻尼系數(shù) =n/ ； F 激振力 F= ）（ ft2s ints in0 BB 圖 14 單自由度系統(tǒng)強(qiáng)迫振動(dòng)的幅頻特性 振動(dòng)為 )2s i n ()s i n ( 0 fAAx ( 式 2) 式中： A強(qiáng)迫振動(dòng)振幅 初相位 太原科技大學(xué)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 16 2022202 4)( nMBA ( 式 3) 式 3叫做系統(tǒng)的幅頻特性。將式所表示的振動(dòng)幅值與激振頻率的關(guān)系用圖形表示，稱(chēng)為幅頻特性曲線 (如圖所示 )： 圖 15 系統(tǒng)力學(xué)模型 圖 16系統(tǒng)振動(dòng)的幅頻特性曲線 圖 16 中， Amax為系統(tǒng)共振時(shí)的振幅； of 為系統(tǒng)固有頻率， 21,ff 為半功率點(diǎn)頻率。 振幅為 Amax 時(shí)的頻率叫共振頻率。在有阻尼的情況下，共振頻率為： 221 oa ff ( 式 4) 當(dāng)阻尼較小時(shí)， oa ff 故以固有頻率 of 作為共振頻率 af 。在小阻尼情況下可得 of ff 2 12 ( 式 5) 21, ff 的確定如圖 16所示 太原科技大學(xué)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 17 4） 隨后利用該簡(jiǎn)支梁做設(shè)計(jì)振動(dòng)測(cè)試的吸振，隔振試驗(yàn)， 系統(tǒng)搭建如圖（ 17）所示 復(fù) 式動(dòng)力減振采用一個(gè)附加的特殊彈簧質(zhì)量系統(tǒng)變成為 兩自由度的系統(tǒng)，附加彈簧質(zhì)量系統(tǒng)固有頻率 aw等于主系統(tǒng)的固有頻率 w ，如果外部激振頻率等于其固有頻率時(shí)，要可起到良好的減振效果。如果外部激振頻率與主系統(tǒng)的二階或更高階固有頻率相等時(shí)，單式減振器就不能發(fā)揮作用，這時(shí)可以采用復(fù)式減振器。 圖 17 復(fù)式動(dòng)力吸振器吸振實(shí)驗(yàn) 復(fù)式減振器附加一個(gè)具有兩自由度或多自由度的彈簧質(zhì)量系統(tǒng)，減振器的一個(gè)彈簧質(zhì)量系統(tǒng)的調(diào)節(jié)螺母經(jīng)過(guò)調(diào)節(jié)，可以對(duì)應(yīng)系統(tǒng)中的某階固有 頻率，當(dāng)外部激振力引起主系統(tǒng)某階共振時(shí)，能量就轉(zhuǎn)移到附加質(zhì)量系統(tǒng)，起到減振效果。 操作注意事項(xiàng) ： 按照上圖系統(tǒng)示意圖搭建系統(tǒng)， 把激振器 ，傳感器正確 安裝在支架上， 用專(zhuān)用線連接在相應(yīng)一起上。做好相應(yīng)的儀器設(shè)置。最后采集相應(yīng)的數(shù)據(jù) 做處理。如第五部分圖（ 28）圖（ 29） 太原科技大學(xué)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 18 二旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)的綜合性能測(cè)試 旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)的綜合性能測(cè)試， 設(shè)計(jì)系統(tǒng)圖示如下圖 圖 18 轉(zhuǎn)子試驗(yàn)臺(tái) 在旋轉(zhuǎn)機(jī)械中，相位的定義為基頻信號(hào)相對(duì)于轉(zhuǎn)軸上某一確定相位標(biāo)志之間的相位差，這里的確定的相位標(biāo)志一般為鍵相槽或反光標(biāo) 簽。這樣的定義是因?yàn)樾D(zhuǎn)機(jī)械的許多故障都與基頻有關(guān)，而其余的整數(shù)倍頻和分?jǐn)?shù)諧波的相位，都可以有基頻的相位求得。 如圖 18 所示，在轉(zhuǎn)軸上某一確定位置 貼反光標(biāo)簽，另在固定平面內(nèi)選一個(gè)確定位置 安轉(zhuǎn)光電傳感器，每當(dāng)轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)至 和 重合時(shí)，給出一個(gè)標(biāo)記信號(hào)脈沖。這一脈沖信號(hào) 即為相位參考脈沖信號(hào)，如圖 18 所示。然后將任意測(cè)點(diǎn)的經(jīng)過(guò)濾波后的基頻信號(hào)描繪在同一時(shí)間軸上，這樣，我們就可以按照參考脈沖信號(hào)來(lái)定義基頻信號(hào)的相位。一般由于儀器不同或習(xí)慣要求不同，有四種相位的取值方法， 即 p 正峰點(diǎn)相位； p 負(fù)峰點(diǎn)相位； s 正斜率過(guò)零相位； s 負(fù)斜率過(guò)零相位； 太原科技大學(xué)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 19 圖 19 圖 20 無(wú)論采取何種取值方法，相位 總是指落后角。比如正峰值相位 ，是指鍵相脈沖后面第一次遇到的正峰點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的角度。盡管 角一般用 0 360 的正值表示，但指的是落后角?？梢栽谵D(zhuǎn)軸上找到四個(gè)對(duì)應(yīng)點(diǎn)： P ， S ， P ， S 這樣，當(dāng) 點(diǎn)轉(zhuǎn)到光電傳感器位置 時(shí)，振動(dòng)信號(hào)正處在正峰點(diǎn)；同樣，當(dāng) 轉(zhuǎn)至 時(shí)，振動(dòng)信號(hào)正處在負(fù)斜率過(guò)零點(diǎn)，見(jiàn)圖 20，旋轉(zhuǎn)機(jī)械軟件相位取值方法為正峰 點(diǎn)相位。 （ 三 ）試驗(yàn)部分 1）實(shí)驗(yàn)步 驟 1.實(shí)驗(yàn)開(kāi)始階段，結(jié)合設(shè)計(jì)要求和設(shè)計(jì)題目， 做出 本組的 設(shè)計(jì)流程，并分配給每個(gè)人，以便試驗(yàn)順利進(jìn)行。 2.按照流程進(jìn)行試驗(yàn) ，對(duì)簡(jiǎn)支梁振動(dòng)系統(tǒng)的速度，加速度，位移以及頻響函數(shù)分析，同時(shí)測(cè) 固有頻率，做吸振，隔振分析。 3.做設(shè)計(jì)試驗(yàn)后期處理。太原科技大學(xué)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 20 五 數(shù)據(jù)處理 （一）簡(jiǎn)支梁振動(dòng)系統(tǒng)綜合性能分析 1.測(cè)頻率 用利薩如圖形法 1） 測(cè)得圖形如下圖所示 簡(jiǎn)諧振動(dòng)頻率 yf （ HZ） 周期頻率 yx ff yx ff 2 yx ff 23 yx ff 35 圖形 圖 21 試驗(yàn)測(cè)得利薩如圖形 2） 測(cè)試分析結(jié)果 ： 觀察圖 21 所示，掃頻儀所輸入的信號(hào)頻率與傳感器所采集出的信號(hào)所成的 利薩如圖形存在一定的規(guī)律， 其所存在的比率，在圖像上與 x 軸 y軸的交點(diǎn) 成等比的現(xiàn)象。 誤差分析：從圖 21 所示的結(jié)合圖 11 中比例相對(duì)應(yīng)的圖形做比較，圖 11 所示的圖像圓滑的程度與圖 21的粗糙度，表明明顯存在誤差，這就是在動(dòng)態(tài)實(shí)驗(yàn)中存在的誤差。 這是因?yàn)橄到y(tǒng)誤差和隨機(jī)誤差導(dǎo)致的。 試驗(yàn)中存在問(wèn)題： 1.首先是人為造成的誤差，表現(xiàn)在儀器精度提高了，但操作人員本身的意識(shí)就存在問(wèn)題， 精度高本身調(diào)節(jié)范圍就比較小。 2.儀器本身所存在的問(wèn)題，靈敏度改與不改都不影響測(cè)量結(jié)果，這樣導(dǎo)致了我們同樣的試驗(yàn)重復(fù)做了好幾次，一起的穩(wěn)定 性不好。 太原科技大學(xué)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 21 2 簡(jiǎn)諧振動(dòng)幅值測(cè)量 圖 22 3004 40 圖 23 3004 60 太原科技大學(xué)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 22 圖 24 3004 80 圖 25 3004mv 100HZ 表 4 頻率 f（ HZ ） 位移 X（ m ） 速度 V（ smm/ ） 加速度（2/sm ） 40 25.15 6.14 1.64 60 31.05 10.94 4.32 80 7.27 3.44 1.80 100 3.45 2.00 1.32 如圖所示數(shù)據(jù)： 取頻率為 40 時(shí)得出的位移數(shù)據(jù) X=25.15 代入下式 太原科技大學(xué)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 23 A= B2 B2f2( ） X=B 得出 A=1.587 又0A=1.64 得 出 %23.3%100A AA 00 又取 60HZ頻率下的加速度幅值 A=4.32代入式 A= B2 B2f2( ） 得出 X=30.43 又0X=31.05 %100XXX0011.91% 綜合以上兩組數(shù)據(jù)可以看出實(shí)際測(cè)出的與理論計(jì)算出的存在一定的誤差， 誤差范圍均在 5%以下。 3 固有頻率測(cè)試 圖 26 無(wú)質(zhì)量快 太原科技大學(xué)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 24 表 5 頻率單位（ HZ） 振幅單位（ mm） 頻率 10 15 20 25 30 35 40 40.2 40.4 振幅 13.87 35.21 48.0 73.1 94.2 186.7 594.49 655.03 726.48 頻率 40.6 40.8 41 41.2 41.4 41.6 41.8 42 42.1 振幅 815.83 924.75 1056.3 1145.26 1195.91 1224.91 1241.44 1250.59 957.64 頻率 42.2 42.3 42.4 42.5 42.6 42.7 42.8 43 43.5 振幅 1252.58 994.83 1243.76 1029.81 1232.22 1061.66 1214.24 1189.27 1133.21 頻率 44.0 44.5 45.0 45.5 46 振幅 995.33 1076.80 662.4 809.77 505.14 把表 5中的數(shù)據(jù)輸入計(jì)算機(jī)，用 MATLAB做出其 幅頻曲線 圖 27 MATLAB 視圖 MATLAB程序代碼如下 clear 太原科技大學(xué)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 25 a=load(d:t1.txt); b=load(d:t2.txt); %a11 plot(a,b,r); xlabel() %x ylabel() %y 從圖 27中讀出其共振峰上最高點(diǎn)對(duì)應(yīng)的頻率