机械动力学实验指导书2010

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1、《机械动力学》实验指导书机电工程学院2009年1月目录前言1实验要求2振动教学实验系统组成及基本测试仪器的使用3实验1：机械振动系统固有频率的测量12实验2：单自由度系统模型参数的测试18实验3：测试附加质量对系统频率的影响21实验4：单自由度系统的自由振动实验23实验5：单自由度系统的受迫振动实验26实验6：主动隔振实验30实验7：被动隔振实验33实验8：二自由度系统实验35实验9：多自由度系统实验39实验10：简支梁振动实验42前言随着科学技术的迅速发展，大量的工程振动问题不断地出现。如在铁路桥梁、线路、机车车辆，以及汽车、飞机

2、、船舶和各种机械设备、仪器制造、土木工程、爆破、采矿、抗震、抗爆等部门，振动和结构的动态特性研究越来越受到重视。振动工程是在数学、物理学的基础上结合近代计算技术，测量技术、控制论、信息论、系统论等新学科综合发展起来的，以解决迅速发展且日益复杂的工程技术界提出的动力学问题。机械、航空航天、船舶、铁道、车辆、土建、水力、化工、电力、地质勘探、海洋工程、生物医学工程等的发展都与振动工程这一学科紧密相关。在工程实际中存在着大量的振动学问题，但振动学概念很多、结论抽象、数学推导复杂，因此在学习中仅通过数学推导来建立相关概念比较困难，还需要结合

3、实验手段，通过观察、对比与分析来建立正确而牢固的概念，同时训练和提高解决实际问题的能力。振动与控制教学实验装置及相关实验就旨在部分满足这一需要。除振动理论外，该实验装置及相关实验还涉及了测试技术与系统、信号处理与实验模态分析等知识点。因此，该实验指导书除了帮助完成相关实验外，在《机械动力学》与《测试技术》课程学习的整个过程中都不妨作为参考，为我们观察和思考工程中的动态问题提供一些启发。11实验要求一、分组1、2-3人一组，每组同学紧密配合、互相帮助；2、在每次实验课，每位同学都要主导完成一个/次实验，其他同学辅助。二、实验报告1、实

4、验报告内容包括：实验目的、实验仪器及安装框图、实验原理、实验步骤、实验结果和分析；2、“实验原理、实验步骤”部分，要求根据自己的理解简写；3、每次实验课前事先预习相关内容，并写好实验目的、实验仪器及安装示意图、实验原理等内容；4、每位同学只对自己主导完成的实验撰写实验报告；其中，“实验结果和分析”包括数据记录、处理及简要分析，本部分是实验报告成绩评定的重要内容。“简要分析”主要为：实验结论、对本实验方法进行简要总结、实验体会。三、自我约束1、注意文档的整理，集中体现在实验报告上，要求布局美观、书写认真、内容完整；2、爱护设备、保持实

5、验台与实验室的整洁、实验室的安静，实验过程中注意言行文明有度，本部分也作为成绩评定的重要依据。四、成绩评定实验过程占50％，实验结果占50％。11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

6、框图如下所示：振动教学实验台激振器T传感器BA/DCPU显示器打印机硬磁盘软磁盘光盘硬拷贝各种结果INV1601T实验台INV1601B实验仪INV306系统与DASP软件图1INV1601型振动教学实验系统方框图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

7、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。与采集仪组合使用，可完成振动与振动控制方面的三十多个教学实验。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

8、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