《机械振动》实验教学大纲

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课程名称：机械振动/Mechanical Vibration

实验总学时：2

适用专业：机械设计制造及其自动化、物流工程

一、实验教学的目的和任务

   1.实验教学目的：

机械振动课程是机械设计制造及其自动化专业基础选修课。通过本课程的实验教学，加深学生对机械振动的基本理论与机械振动规律的认识和了解，巩固课堂教学内容。通过实验教学使学生掌握机械振动基本的实验方法和手段；了解实验测试设备的基本原理和使用方法，培养学生有效地处理港口机械中有关振动问题的实验能力。

2.实验教学要求：

要求学生在做实验之前，掌握实验内容、实验仪器设备的使用方法及实验步骤，明确实验的目的和要求。在实验中，听从指导老师的安排，按实验项目内容和实验步骤，正确操作实验仪器设备，独立完成实验，并做好实验记录和实验报告整理工作。要求每个学生必须遵守实验室安全规章制度和实验仪器设备操作规程，确保人身安全和实验仪器设备安全。

二、实验项目及学时分配

三、每项实验的内容和要求

1. 单自由度线性系统谐波激励振动试验

实验内容：观测单自由度线性系统的振动特性，测试单自由度线性系统的自由振动与强迫振动时系统频率、振幅等参数。

实验要求：试验台工作原理，频率、幅值的分析方法，掌握单自由度线性系统有关振动参数的测试方法。

主要仪器设备：悬臂梁振动试验台；加速度传感器；动态信号测试分析系统。

四、实验改革与特色

通过实验教学使学生掌握机械振动基本的实验方法和手段；了解实验测试设备的基本原理和使用方法，培养学生有效地处理港口机械中有关振动问题的实验能力。

五、教材及实验指导书

 教材：师汉民主编：《机械振动系统》（上），华中科技大学出版社，2004出版

六、实验指导书

1. 实验内容

观测单自由度线性系统自由振动与强迫振动的振动特性，测试单自由度线性系统的振动频率、振幅等参数。

• 实验要求
• 掌握悬臂梁振动试验台工作原理，将该试验台抽象简化为单自由度线性系统，掌握建立单自由度线性系统振动模型的方法。
• 掌握应用加速度传感器测试系统的频率、幅值的方法。
• 掌握单自由度线性系统自由振动与强迫振动的有关振动参数的测试方法和分析方法。
• 主要仪器设备

悬臂梁振动试验台；加速度传感器；动态信号测试分析系统。

• 试验步骤
• 悬臂梁振动试验台在试验前的各项准备工作：调节悬臂长度，固定质量元件；安装加速度传感器；连接并调试动态信号测试分析系统。
• 记录振动系统的相关参数：质量元件质量；悬臂长度；悬臂梁断面宽度与厚度（表1）。
• 测试振动系统的静变形：测量悬臂梁振动试验台在静止状态下梁端的挠度；记录于表1。
• 测试悬臂梁系统的自由振动相关参数：给定系统初始位移并记录；测试系统振动频率和加速度幅值，每组数据由三次试验所确定。记录于表2。
• 重复步骤4三次，将表2中不同初始位移下的系统振动频率和加速度幅值填入。
• 根据加速度幅值计算系统自由振动的位移幅值；计算各项测试参数的均值。
• 测试悬臂梁系统在冲击激励下的响应特性：在不同的锤击力锤击质量；观测系统响应的加速度时间曲线；记录最大加速度值于表3。
• 试验数据分析与试验报告。
• 试验报告的内容与试验思考题
• 建立悬臂梁振动试验台作为单自由度线性系统的振动模型。
• 利用静变形法计算系统的固有频率。
• 用试验验证单自由度线性系统在初始位移激励下的响应是谐波响应，且响应频率为系统的固有频率。
• 分析系统自由振动的位移幅值随着初始位移的变化趋势。
• 分析系统在在不同冲击激励下的最大加速度的变化趋势。
• 简要分析系统测试误差及其产生的原因。

表1  单自由度线性系统的系统参数

表2  单自由度线性系统自由振动试验的测试数据

表3  单自由度线性系统冲击振动试验的测试数据

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