机械振动基础实验
机械振动相关实验(解析版)-2024年高考物理实验重难点
机械振动相关实验
学习目标对应题号
目标01用单摆测量重力加速度的大小2，3，4，5，6，7，8，9,10，11，12，13，14
目标02影响弹簧振子周期的物理量1，15，16，17，18
1(2023·湖南·统考高考真题)某同学探究弹簧振子振动周期与质量的关系，实验装置如图(a)所示，轻质弹簧上端悬挂在铁架台上，下端挂有钩码，钩码下表面吸附一个小磁铁，其正下方放置智能手机，手机中的磁传感器可以采集磁感应强度实时变化的数据并输出图像，实验步骤如下：
(1)测出钩码和小磁铁的总质量m;
(2)在弹簧下端挂上该钩码和小磁铁，使弹簧振子在竖直方向做简谐运动，打开手机的磁传感器软件，此时磁传感器记录的磁感应强度变化周期等于弹簧振子振动周期；
(3)某次采集到的磁感应强度B的大小随时间t变化的图像如图(b)所示，从图中可以算出弹簧振子振动周期T=(用“t0”表示)；
(4)改变钩码质量，重复上述步骤；
(5)实验测得数据如下表所示，分析数据可知，弹簧振子振动周期的平方与质量的关系是(填“线性的”或“非线性的”)；
m/kg10T/s T/s T2/s2
0.015 2.430.2430.059
0.025 3.140.3140.099
0.035 3.720.3720.138
0.045 4.220.4220.178
0.055 4.660.4660.217
(6)设弹簧的劲度系数为k，根据实验结果并结合物理量的单位关系，弹簧振子振动周期的表达式可能是
(填正确答案标号)；
A.2πm
k B.2πk
m C.2πmk D.2πk m
高中物理机械振动及单摆实验
4. 运动的图象 (1)从平衡位置开始计时，函数表达式为 x＝Asin ωt，图象如图甲所 示．
(2)从最大位移处开始计时，函数表达式 x＝Acos ωt，图象如图乙所 示．
B. 速度
C. 加速度
D. 速率
E. 动能
F. 摆线张力
(3)当在悬点正下方 O′处有一光滑水平细钉可挡住摆线，且
O′E＝14OE.则单摆周期为________s. 【点拨】 (1)根据图象和摆球的运动规律判断其参量及参量的
变化．
(2)根据公式 T＝2π gl 计算摆长． (3)分析摆动过程，计算一次全振动的时间即为周期．
二、简谐运动 1. 受力特点：F＝－kx，“－”表示回复力的方向与位移方向相反，k 是比例系数，不 一定是弹簧的劲度系数． 2. 运动特点 (1)简谐运动表达式：x＝Asin(ωt＋φ)． (2)运动的对称性：①相隔T2或2n＋2 1T(n 为正整数)的两个时刻，振子位置关于平衡位 置对称，位移、速度和加速度大小相等，方向相反． ②质点在距平衡位置等距离的两个点上具有大小相等的速度和加速度，在平衡位置左 右相等距离上运动时间也是相同的． (3)运动的周期性特征：相隔 T 或 nT 的两个时刻振子处于同一位置且振动状态相同．
机械振动实验指导书
机械振动实验指导书
基础与实验教学中心
机械与动力工程学院
上海交通大学
目录
安全注意事项 ....................................... 错误!未定义书签。实验预备知识 DHVTC振动测试与控制实验系统组成与使用方法错误!未定义书签。
实验一振动系统固有频率的测量 ..................... 错误!未定义书签。实验二无阻尼单自由度系统强迫振动特性的测量 . (11)
实验三有、无阻尼单自由度系统自由衰减的测量 (16)
实验四拍振实验 (20)
实验五三自由度系统各阶固有频率及主振型的测量 (25)
实验六动力吸振器吸振实验 (28)
实验七悬臂梁模态测试 (32)
实验八被动隔振实验 (35)
实验安全注意事项
本实验系统尽管在设计、加工和安装时已充分考虑了安全方面的问题，但强烈建议学生使用时注意如下事项：
一、通电前仔细检查各活动机械部分，如激振器、偏心电机等的连接紧固情况，确保所有螺栓、卡扣等紧固无误，避免激振或旋转。
二、查看传感器、信号源、激振器等连线正确无误，确保各仪器正常工作。
三、检查各仪器电源线是否插紧插好，各仪器是否可靠接地，以防触电。
四、调压器应放置于桌面宽敞处，尽可能远离其它仪器，并且在使用时只有经检查无误后才能通电，通电前须仔细检查电机偏心轮是否紧固、调压器与电机连线、接地是否可靠，使用完毕应立即断电。
五、激振器和偏心电机工作时，禁止手或是其它物品碰到激振器顶杆和电机偏心轮，以免受伤或物品飞落。
六、所有仪器设备工作过程中发现异常应立即断电，并请专业人员检查维修。
机械振动实验
机械振动系统幅频特性曲线测量
一、实验目的
以简支梁为例，了解和掌握机械振动系统幅频特性曲线的测量方法以如何由幅频特性曲线得到系统的固有频率，了解常用简单振动测试仪器的使用方法。
二、实验内容及原理
简支梁系统在周期干扰力作用下，以干扰力的频率作受迫振动。振幅随着振动频率的改变而变化。由此，通过改变干扰力（激振力）的频率，以其为横坐标，以振幅B为纵坐标，得到的曲线即为幅频特性曲线。测试框图如图1。
三、实验仪器及设备
△机械振动综合实验装置（安装简支梁） 1 套
△激振器及功率放大器1 套
△加速度传感器1 只
△电荷放大器1 台
△信号发生器1 台
△数据采集仪1 台
△信号分析软件1 套
△计算机1 台
四、实验方法及步骤
1、将激振器通过顶杆连接到简支梁上（注意确保顶杆与激振器的中心线在一直线上），激振点位于简支梁中心偏左50mm 处（已有安装螺孔），将信号发生器输出端连接到功率放大器的输入端，并将功率放大器与激振器相连接。
2、用双面胶纸（或传感器磁座）将加速度传感器粘贴在简支梁上（中心偏左50mm）并与电荷放大器连接，将电荷放大器输出端分别与数据采集仪输入端连接。
3、将信号发生器和功率放大器的幅值旋钮调至最小，打开所有仪器电源。设置信号发生器输出频率为10Hz，调节信号发生器的幅值旋钮使其输出电压为2V。调节功率放大器的幅值旋钮，逐渐增大其输出功率直至简支梁有明显的振动（用眼观察或用手触摸）。
4、将信号发生器输出频率由低向高逐步调节，观察简支梁的振动情况，若振动过大则减小功率放大器的输出功率。
5、保持功率放大器的输出功率恒定，将信号发生器的频率重新由抵向高逐步调节，记录调整频率的变化情况，采集各个调整频率下响应信号振动幅值对应的电压数据。
机械振动基础
第4章 机械振动基础
4-1 图示两个弹簧的刚性系数分别为k 1 = 5 kN/m ，k 2 = 3 kN/m 。物块重量m = 4 kg 。求物体自由振动的周期。
解：根据单自由度系统自由振动的固有频率公式 m
k =
n ω 解出周期 n
π
2ω=
T
图（a ）为两弹簧串联，其等效刚度 2
12
1eq k k k k k +=
所以 )
(212
1n k k m k k +=ω
2
121n
)
(π
2π
2k k k k m T +==
ω
代入数据得
s 290.03000
50003000)
4(5000π
2=⨯+=T
图（b ）为两弹簧串联（情况同a ） 所以 T = 0.290 s
图（c ）为两弹簧并联。 等效刚度 k eq = k 1 + k 2 所以 m
k k 2
1n +=
ω
2
1n
π
2π
2k k m
T +==
ω
代入数据得 T = 0.140 s
图（d ）为两弹簧并联（情况实质上同（c ））。
所以 T = 0.140 s
4-3 如图所示，质量m = 200 kg 的重物在吊索上以等速度v = 5 m/s 下降。当下降时，由于吊索嵌入滑轮的夹子内，吊索的上端突然被夹住，吊索的刚度系数k = 400 kN/m 。如不计吊索的重量，求此后重物振动时吊索中的最大张力。
解：依题意，吊索夹住后，重物作单自由度自由振动，设振幅为A ，刚夹住时，吊索处于平衡位置，以平衡位置为零势能点，当重物达到最低点时其速度v = 0。
根据机械能守恒，系统在平衡位置的动能与最低点的势能相等。即 T max = V max 其中 2max 2v m T = ， 2max 21kA V =
机械振动实验报告
机械振动实验报告
1. 实验目的
本实验旨在通过对机械振动的实验研究，掌握机械振动的基本原理和特性，深入了解振动系统的参数对振动现象的影响。
2. 实验原理
（1）简谐振动：当物体在受到外力作用下，沿着某一方向做来回运动时，称为简谐振动。其数学表达式为x(t) = A*sin(ωt + φ)，其中A 为振幅，ω为角频率，φ为初相位。
（2）受迫振动：在外力的作用下振动的振幅不断受到调节，导致振幅和相位角与外力作用间存在一定的关联关系。
（3）自由振动：在无外力作用下，振动系统的振幅呈指数幅度减小的振动现象。
3. 实验内容
（1）测量弹簧振子的简谐振动周期并绘制振幅-周期曲线。
（2）通过改变绳长和质量对受迫振动的谐振频率进行测量。
（3）观察受外力激励时的自由振动现象。
4. 实验数据与结果
（1）弹簧振子简谐振动周期测量结果如下：
振幅（cm）周期（s）
0.5 0.8
1.0 1.2
1.5 1.6
2.0 1.9
（2）受迫振动的谐振频率测量结果如下：
绳长（m）质量（kg）谐振频率（Hz）
0.5 0.1 2.5
0.6 0.2 2.0
0.7 0.3 1.8
0.8 0.4 1.5
（3）外力激励下的自由振动现象结果呈现出振幅逐渐减小的趋势。
5. 实验分析
通过实验数据处理和结果分析，可以得出以下结论：
（1）弹簧振子的振动周期与振幅呈线性关系，在一定范围内，振
幅增大，周期相应增多。
（2）受迫振动的谐振频率随绳长和质量的增加而减小，表明振动
系统的参数对谐振频率有一定的影响。
（3）外力激励下的自由振动现象符合指数幅度减小的规律，振幅
机械振动实验报告分析
实验三：简谐振动幅值测量
一、 实验目的
1、了解振动位移、速度、加速度之间的关系。
2、学会用压电传感器测量简谐振动位移、速度、加速度幅值
二、实验仪器安装示意图
三、 实验原理
由简谐振动方程：)sin()(ϕω-=t A t f
简谐振动信号基本参数包括：频率、幅值、和初始相位，幅值的测试主要有三个物理量，位移、速度和加速度，可采取相应的传感器来测量，也可通过积分和微分来测量，它们之间的关系如下：
根据简谐振动方程，设振动位移、速度、加速度分别为x 、v 、a ，其幅值分别为X 、V 、A ：
)sin(ϕω-=t X x
)cos()cos(ϕωϕωω-=-==t V t X x v )sin()sin(2ϕωϕωω-=--==t A t X x
a 式中：ω——振动角频率 ϕ——初相位
所以可以看出位移、速度和加速度幅值大小的关系是：X
V A X V 2
ωωω===,。
振动信号的幅值可根据位移、速度、加速度的关系，用位移传感器或速度传感器、加速度传感器进行测量，还可采用具有微积分功能的放大器进行测量。
在进行振动测量时，传感器通过换能器把加速度、速度、位移信号转换成电信号，经过放大器放大，然后通过AD 卡进行模数转换成数字信号，采集到的数字信号为电压变化量，通过软件在计算机上显示出来，这时读取的数值为电压值，通过标定值进行换算，就可计算出振动量的大
小。
DASP
通过示波调整好仪器的状态（如传感器档位、放大器增益、是否积分以及程控放大倍数等）后，要在DASP 参数设置表中输入各通道的工程单位和标定值。工程单位随传感器类型而定，或加速度单位，或速度单位，或位移单位等等。
机械振动实验报告
机械振动实验报告
机械振动实验报告
引言：
机械振动是物体围绕平衡位置做周期性的往复运动。振动现象广泛存在于自然
界和人类生活中，对于了解物体的动态特性和掌握工程实践中的振动控制具有
重要意义。本实验旨在通过对机械振动的实验研究，探究振动的基本特性和影
响因素。
一、实验目的
本实验的主要目的是：
1. 了解机械振动的基本概念和特性；
2. 掌握振动系统的参数测量和分析方法；
3. 研究振动系统的自由振动和受迫振动。
二、实验装置和原理
本实验使用了一台简单的机械振动装置，该装置由弹簧、质量块和振动台组成。通过改变质量块的位置和振动台的振幅，可以调节振动系统的参数。实验原理
基于振动的力学模型，包括弹簧的胡克定律、质量块的运动方程和振动台的驱
动力。
三、实验步骤和结果
1. 自由振动实验
首先，将质量块固定在振动台上，并将振动台拉到一侧，使其产生初位移。然后，释放振动台，观察振动的周期、频率和振幅。通过实验测量和计算，得到
自由振动的周期和频率随振幅的变化关系。
2. 受迫振动实验
在受迫振动实验中，我们通过改变振动台的驱动频率来激励振动系统。首先，
将振动台连接到一个电动机，调节电动机的转速，改变驱动频率。然后，测量
振动台的振幅和相位差，以及电动机的转速和驱动频率之间的关系。
3. 参数测量和分析
在实验过程中，我们还测量了弹簧的劲度系数、质量块的质量和振动台的质量。通过这些参数的测量和分析，我们可以计算出振动系统的固有频率、阻尼比和
共振频率。
四、实验结果分析
根据实验结果，我们可以得出以下结论：
1. 自由振动的周期和频率与振幅呈正相关关系，即振幅越大，周期和频率越大。
C021006机械振动学-实验大纲-罗贵火
课程编号：C021006
课程名称：机械振动学
开课单位：021（动力工程系）开课学期：秋
课程总学时：54课程总学分：3 实验总学时：4
适用专业：航空宇航推进理论与工程、机械设计及理论、动力机械及工程
预修课程：材料力学、弹性力学、机械振动基础、矩阵论
一、实验项目与内容：
*实验类型包含：演示验证性、综合性、设计性
二、主要教材、参考书：
1．胡海岩, 孙久厚，陈怀海. 机械振动与冲击. 北京：航空工业出版社，1998
2. 汪凤泉郑万泔等编著《试验振动分析》江苏科学技术出版社 1988年1月
三、考核方式：实验报告
大纲撰写负责人：罗贵火实验指导教师：饶新阳，陈茉莉
2009 年 9 月 6 日
机械振动基础实践教学大纲
机械振动基础实践教学大纲
机械振动是机械工程中的重要学科，涉及到机械系统中的振动现象和振动控制方法。在机械振动的基础实践教学中，学生需要通过理论学习和实验操作来掌握相关知识和技能。本文将从实践教学的目标、内容和方法等方面进行探讨。
一、实践教学的目标
机械振动基础实践教学的目标是培养学生对机械振动现象的认识和理解，掌握振动分析和控制的基本方法，提高解决实际问题的能力。通过实践教学，学生可以深入了解振动现象的特点和机理，掌握振动分析的基本原理和方法，培养工程实践能力和创新思维。
二、实践教学的内容
1. 实验仪器和设备的介绍：学生需要了解常用的振动测量仪器和设备，包括加速度传感器、振动传感器、振动分析仪等。通过实际操作，学生可以熟悉仪器的使用方法和注意事项。
2. 振动信号的采集与处理：学生需要学习振动信号的采集和处理方法，包括信号滤波、采样频率选择、数据处理等。通过实际操作，学生可以掌握信号采集和处理的基本技巧。
3. 振动测量与分析：学生需要学习振动测量的基本原理和方法，包括单点测量和多点测量等。通过实际操作，学生可以了解振动信号的特点和分析方法，掌握振动信号的频谱分析和时域分析等技术。
4. 振动控制与优化：学生需要学习振动控制的基本原理和方法，包括主动控制和被动控制等。通过实际操作，学生可以了解振动控制的策略和技术，掌握振动控制系统的设计和优化方法。
三、实践教学的方法
1. 实验操作：通过实验操作，学生可以亲自操作仪器和设备，采集和处理振动
信号，进行振动测量和分析。实验操作可以帮助学生理解振动现象和分析方法，培养实践能力和解决问题的能力。
机械实验之振动参数的测定
机械实验之振动参数的测定
引言
振动是机械工程中一个非常重要的概念。在机械系统中，振动会导致性能下降、损坏甚至故障。因此，准确测定振动参数对于机械系统的设计和维护至关重要。
本文将介绍机械实验中测定振动参数的方法和步骤，并使用Markdown 文本格式进行说明。
振动参数的定义
在进行振动参数测定之前，我们首先要了解振动参数的定义。常见的振动参数有以下几种：
1.振幅：振动的最大偏离量，常用单位为米（m）或毫米
（mm）。
2.频率：振动的周期数每秒所发生的次数，常用单位为赫兹（Hz）。
3.相位：描述振动在某一时刻与参考点之间的位置关系，常
用角度来表示。
4.加速度：物体在单位时间内的速度变化率，常用单位为米
每平方秒（m/s²）。
实验步骤
以下是测定振动参数的一般步骤：
1.准备实验装置和仪器：选择一个适当的实验装置，例如一
个振动台或一个振动传感器。同时需要准备振动参数测量仪器，例
如振动测试仪或加速度计。
2.安装振动传感器：将振动传感器安装在待测物体或系统上。确保传感器位置稳定且能够准确地测量振动参数。
3.启动振动系统：通过适当的激励方式，启动振动系统。可
以使用电机、震动器或其他适当的装置来激励振动。
4.测量振动参数：使用振动参数测量仪器，对振动进行测量。可以测量振幅、频率、相位和加速度等参数。
5.记录和分析结果：将测量得到的数据记录下来，并进行分析。可以使用图表等方法来直观地展示振动参数的变化。
实验注意事项
在进行振动参数的测定过程中，需要注意以下几点：
1.实验装置和仪器的选择应当与待测物体或系统的特性相匹配。
振动和振动测试的基础知识课件
有零频率响应，可测静态
接收形式：相对式 变换形式：电涡流 典型频率范围：0~20kHz 典型线性范围：0~2mm 典型灵敏度 ：8.0V/mm (对象为钢)
位移和轴承油膜厚度。 灵敏度与被测对象的电导 率和导磁率有关。 相移很小。
•振动和振动测试的基础知识
•31
涡
及 前 置 器
流 位 移 传 感
器
系统在没有激励下，由初始条件引起的振动，称为自由振动。
•振动和振动测试的基础知识
•15
单自由度系统的自由振动
自由振动的频率等于系统的固有频率。 振幅大小决定于初始条件（初始位移和初始 速度）。 系统的阻尼大，振幅衰减快；阻尼小，振幅 衰减慢。
阻尼系数 = 1 称为临界阻尼。
•振动和振动测试的基础知识
三者的幅值相应为A、A、 A 2。
相位关系：加速度领先速
ad2xA2s in t() 度90º; 速度领先位移90º。
dt2
•振动和振动测试的基础知识
•3
振动的时域波形
名称
波形
名称
波
形
•振动和振动测试的基础知识
•4
若干幅值参数的定义
瞬时值 (Instant value)
x = x(t)
振动的任一瞬时的数值。
输出阻抗低，抗干扰力
接收形式：惯性式 变换形式：磁电效应
机械振动实验部分
分组成。 激振系统是激发被测结构或机械的振动。激振系统中常用
的设备称为激振设备，如激振器、振动台等。 测试系统是将振动量加以转换、放大、显示或记录，如电
荷放大器、示波器、数据采集仪等。 分析系统是将测得的结果加以处理，根据研究的目的求得
上一页 下一页 返回
实验4机械振动系统幅频特性曲线测 量
(2)用双面胶纸(或传感器磁座)将加速度传感器粘贴在简支梁 上(中心偏左50 mm)并与电荷放大器连接，将电荷放大器输出 端与数据采集仪输入端连接。
(3)将信号发生器和功率放大器的幅值旋钮调至最小，打开 所有仪器电源。设置信号发生器输出频率为10 Hz,调节信号 发生器的幅值旋钮使其输出电压为2V调节功率放大器的幅值 旋钮，逐渐增大其输出功率直至简支梁有明显的振动(用眼观 察或用手触摸)。
受迫振动:在外部周期激励的持续作用下，系统被迫产生的 稳态振动。振动的特性与外部周期激励的大小、方向和频率 密切相关。振动曲线如图4. 1. 2所示。
上一页 下一页 返回
实验1认识机械振动
机械振动的测量是通过对运动量的测量，来实现对振动系统 动态参数的识别。其实验内容是构成悬臂梁的自由振动系统 及简支梁的受迫振动系统，观察两个振动系统振幅随时间变 化的过程。测试框图如图4. 1. 3和图4. 1. 4所示。对运动量测 试的传感器有位移传感器、速度传感器和加速度传感器。
机械工程基础实验
机械工程基础实验
概述
机械工程基础实验是一门重要的实践课程，旨
在培养学生基本的机械工程实验技能和动手能力。通过本实验的学习，学生能够巩固和应用所学的
机械工程理论知识，了解各种机械工程设备和仪
器的使用方法，并掌握相关实验技术。
目标
本实验旨在达到以下目标：
1.培养学生动手能力和实验技能；
2.了解各种机械工程设备和仪器的使用方法；
3.掌握机械工程实验的基本操作流程；
4.学会分析实验数据并撰写实验报告。
实验内容
本实验包括以下几个实验项目：
1.机械力学实验：通过实验验证力的平衡条件和力的合成、分解原理；
2.热力学实验：研究热传导、热辐射、热对流等热现象，并进行相关实验测量；
3.流体力学实验：研究流体的静力学和动力学性质，了解流体的压力、流速、流量等基本
概念；
4.机械振动实验：研究机械振动的特性、振动传递和振动控制等内容。
实验装置与仪器
本实验需要使用以下装置和仪器：
1.力学实验装置：包括各种力的测量、平衡、合成和分解的装置；
2.热力学实验装置：包括温度传感器、热传
导板、辐射计等设备；
3.流体力学实验装置：包括流体压力计、流
量计、流速计等设备；
4.机械振动实验装置：包括振动传感器、振
动控制装置等设备。
实验步骤与操作
以机械力学实验为例，简要介绍实验步骤与操作：
1.准备实验装置和仪器，确保其正常工作；
2.利用力传感器、力的合成装置等测量力的大小和方向，并记录数据；
3.利用力的分解装置，将力分解为其水平和垂直分力，并记录数据；
4.验证力的平衡条件，利用平衡装置和力的平衡实验原理；
5.分析实验数据，计算力的合成和分解结果，比较与理论值的差异。
机械振动基础
机械振动基础
机械振动是机械工程领域中一个重要的研究方向，涉及到物体在受
到外部作用力的作用下发生的周期性运动。本文将介绍机械振动的基
础知识和相关的理论模型。
一、机械振动的概述
机械振动是指物体在受到外力作用下，由平衡位置发生偏移，并随
后发生周期性的来回摆动。机械振动可以分为自由振动和受迫振动两
种情况。自由振动是指物体在无外力作用下的振动，而受迫振动则是
物体在外力作用下的振动。
二、机械振动的基本特征
1. 振幅：振幅是指物体离开平衡位置最大的偏移量。振幅大小与外
力的大小有关。
2. 周期：周期是指物体完成一个完整振动所需要的时间。
3. 频率：频率是指单位时间内完成的振动次数，用赫兹（Hz）表示，频率与周期的倒数成正比。
4. 相位：相位是指物体在某一时刻相对于某一个基准点的偏移角度。
三、机械振动的理论模型
1. 单自由度系统：单自由度系统是指由一个质点和一个弹簧组成的
振动系统。在单自由度系统中，质点的运动可以用二阶线性微分方程
描述，常见的模型包括单摆、弹簧振子等。
2. 多自由度系统：多自由度系统是指由多个质点和多个弹簧组成的振动系统。在多自由度系统中，每个质点都有自己的运动方程，质点之间通过弹簧相连。多自由度系统的振动会引发模态分析等问题。
3. 非线性振动系统：非线性振动系统是指振动系统中的力学特性不满足线性叠加原理的系统。在非线性振动系统中，物体的振动会呈现出复杂的现象，如混沌、周期倍增等。
四、机械振动的应用
机械振动的研究和应用涉及到很多领域，如工程领域的结构振动分析、振动控制、物体的动态特性研究等。机械振动的应用可以用于改善工程设计、预测结构的损伤、提高设备的可靠性等。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
机械振动基础实验实验指导书
湖南工程学院机械工程学院
2012．9
目录
振动教学实验系统组成及基本测试仪器的使用 (2)
实验一用“双踪示波比较法”测量简谐振动的频率 (11)
一、实验目的 (11)
二、实验仪器及安装示意图 (11)
三、实验原理 (11)
四、实验方法及步骤 (12)
五、实验结果与分析 (13)
实验二简谐振动的振幅的测量 (14)
一、实验目的 (14)
二、实验仪器及安装示意图 (14)
三、实验原理 (14)
四、实验方法及步骤 (15)
五、实验结果与分析 (15)
实验三机械振动系统固有频率测量 (16)
一、实验目的 (16)
二、实验仪器及安装示意图 (16)
三、实验原理 (16)
四、实验方法及步骤 (19)
五、实验结果与分析 (19)
实验四单自由度系统有阻尼受迫振动 (20)
一、实验目的 (20)
二、实验仪器及安装示意图 (20)
三、实验原理 (20)
四、实验方法及步骤 (22)
五、实验结果与分析 (22)
振动教学实验系统组成及基本测试仪器的使用
INV1601型振动教学实验系统是一套集成化的振动测试实验系统，主要由三部分组成：
1、INV1601T型振动教学实验台（以下简称INV1601T实验台）
2、INV1601B型振动教学实验仪（以下简称INV1601B实验仪）及各种传感器
3、INV1601型DASP振动教学实验软件（以下简称INV1601型DASP软件）
INV1601型振动教学实验系统方框图如下所示：
1．INV1601T型振动教学实验台
该振动教学实验台主要由弹性体系统、激振系统、隔振系统、阻尼和动力吸振器组成。弹性体系统包括简支梁、悬臂梁、等强度梁、圆板以及用于组成单自由度、二自由度和多自由度系统模型的质量块和钢丝。激振系统包括偏心电机激振、接触式激振器、非接触式激振器。隔振系统采用空气阻尼器进行隔振。阻尼采用的是油阻尼器。动力吸振采用的是可拆卸式复式吸振器，同时可以减小四个共振频率。以下对实验台的一些主要部件作详细说明。
1）偏心电动机和调压器
单相交流串激整流式电动机带动偏心质量圆盘转动，偏心质量的离心惯性力产生振动。电动机采用50Hz单相电源供电，其转速随负载或电源电压的变化而变化。通过调压器改变电压的方法来调节电动机的转速，使电动机转速可在0~4000转/分的范围内调节。产生不同频率的激振力。
2）JZ-1型电磁式激振器
使用这种激振器时，是将它放置在相对于被测试物体静止的台面上，并将顶杆顶在被测试物体的激振处，顶杆端部与被测试物体之间要有一定的预压力，使顶杆处于限幅器中间。激振前顶杆应处于振动的平衡位置。这样激振器的可动部分和固定部分才不发生相应的碰撞。
与电磁式激振器配套使用的仪器有信号发生器、功率放大器和直流稳压电源。（磁场采用永久磁铁产生时，激振器不需要直流电源。）
信号发生器是产生一定形式、一定频率范围和－定大小振动信号的设备，并向多功能
形式发展，即同一信号发生器可产生多种振动信号，如正弦、脉冲、随机和瞬态随机等多种激振信号。
功率放大器是将信号发生器输出的电压信号进行放大，给激振器提供与电压信号成正比的电流，以使电磁式激振器产生符合要求的激振力。
电磁式激振器的优点是能获得较宽频带的激振力，即产生激振力的频率范围较宽。而可动部分质量较小，从而对被测物体的附加质量和附加刚度较小，使用也方便。因此，应用比较广泛，但这种激振器的缺点是不能产生太大的激振力。
①技术指标：激振动频率范围：10Hz - 1000Hz
最大激振力：200g
最大行程：±1.5mm
②使用方法：将激振器安装支架固定在实验台基座上，把激振器安装在支架上，并保证激振器顶杆对简支梁有一定的预压力（不要露出激振杆上的红线标识），用专用连接线连接激振器和INV1601B型振动教学实验仪的功放输出接口。
3）INV型磁电式非接触式激振器
对于轻型结构、刚度很弱（如薄板）的试件，以能激起试件振动为前提，采用非接触式激振器激振为好。非接触式激振器主要由磁铁和绕在铁心上的线圈组成。线圈有两个，一个叫励磁线圈，它通以直流电流，产生恒定的偏置磁场；另一个为驱动线圈，它由外部信号源供给激励信号，当驱动线圈通以交变电流时，磁铁对试件就产生交变的吸力，从而激起试件的振动。
①技术指标：激振力频率范围：10Hz - 1000Hz
最大激振力：100g
②使用方法：将激振器安装在磁力表座上，根据被激振件的刚度调节激振器与被激振件的间隙。在做实验时，还要根据被激振件的各阶固有频率随时调节激振器与被激振件的间隙。激振器连线接到INV1601B型振动教学实验放大仪的功放输出接口。
2．INV1601B型振动教学实验仪性能及各种传感器
INV1601B型振动教学实验仪由双通道多功能振动测试仪、扫频信号发生器、功率放大器组成，并集成了数据采集器，可连接压电式加速度传感器、磁电式速度传感器和电涡流传感器，对被测物体的振动加速度、速度和位移进行测量。可将每个通道所测振动信号转换成与之相对应的0～5VAC电压信号输出，供计算机使用。扫频信号发生器的输出频率在手动档时，可通过旋钮在0.1～1000Hz范围内连续调节；在自动档时，可从10到1000Hz自动变换，扫频时间可由电位器控制，3s～240s连续可调，激振频率可由液晶显示器显示。功率放大器可直接与JZ-1型激振器或JZF-1非接触式激振器连接，对物体进行激振，其输出幅度可连续调节。
2.1 使用说明
2.1.1 “设置选择及参数选择”旋钮的意义及使用：
该旋钮是一个复用钮，既能旋转也可推压。当左右旋转时，上方的5个指示灯依次点亮。分别进入“1道”、“2道”、“显示”、“方式”、“扫频”等5个设置状态。使用推压功能时，则分别进入“1道”、“2道”、“显示”、“方式”、“扫频”5个设置状态的下一级子菜单。
“1道”、“2道”灯亮：表示参数选择进入对1通道或2通道的设置状态。此时，通过推压该旋钮可以选择加速度计，速度计或位移计测量。其中，选择加速度计及速度计测量时，通过内部的微积分电路又可分别选择测量加速度，速度或位移。推压该旋钮时，对应档的灯会点亮。
“显示”灯亮：推压该旋钮时，“Hz”、“mA”、“s”，灯循回点亮，分别表示显示窗内显示的为信号源（即功放）的频率，功放的负载电流或自动扫频时的扫频周期（秒），扫描周期可在3~240秒范围内连续可调。