机械工程测试技术振动测试PPT教案

1、会计学1机械工程测试技术振动测试机械工程测试技术振动测试第1页/共34页振动研究所涉及的问题振动研究所涉及的问题 测量设备运行时的振动参量，了解被测对象的振动测量设备运行时的振动参量，了解被测对象的振动状态，寻找振源；状态，寻找振源；对设备激振，测试其受迫振动，以求得被测对象的对设备激振，测试其受迫振动，以求得被测对象的动态性能，如固有频率、阻尼、机械阻抗等。动态性能，如固有频率、阻尼、机械阻抗等。第2页/共34页机械振动测试系统的一般组成框图机械振动测试系统的一般组成框图 第3页/共34页 第4页/共34页力作用在质量块上的单自由度系统力作用在质量块上的单自由度系统质量质量m在外力的作用下的

2、运动方程为在外力的作用下的运动方程为 )(22tfkzdtdzcdtzdm c粘性阻尼系数；粘性阻尼系数； k弹簧刚度；弹簧刚度；(t)系统的激振力，即系统的输入；系统的激振力，即系统的输入；z(t)系统的输出。系统的输出。 拉氏变换拉氏变换 ms2z(s)+csz(s)+kz(s)=f(s) 传递函数为传递函数为 kcsmssfszsH 21)()()(1)单自由度系统的受迫振动单自由度系统的受迫振动 第5页/共34页kcsmssfszsH 21)()()(令令s=jw w，则，则 力作用在质量块上的单自由度系统力作用在质量块上的单自由度系统122/11)()()(22 kmkmcjkmkk

3、jcmjfjzjHw ww ww ww ww ww ww w)/(2)/(1112nnjkw ww w w ww w mkn/ w wkmc2 系统的固有频率 系统的阻尼率 第6页/共34页1230123456A(w) =0.05 =0.10 =0.25 =0.50 =1.00 =0.15 2222)/(4)/(111)(nnkAw ww w w ww ww w 2)/(1)/(2)(nnarctgw ww ww ww w w w 幅频曲线幅频曲线 相频曲线相频曲线 mkn/ w wkmc2 1230-900w /wn (w) =0.05 =0.10 =0.25 =0.50 =1.00 =0.

4、15-180第7页/共34页1230123456A(w)w /wn =0.10 =0.25 =0.50 =1.00 =0.15在在幅频曲线幅频曲线上幅值最大处的频率称上幅值最大处的频率称为为位移共振频率位移共振频率 221wwnr随着的阻尼的增加，共振峰向随着的阻尼的增加，共振峰向原点移动；原点移动； 幅频曲线幅频曲线 当无阻尼时，位移共振频率当无阻尼时，位移共振频率w wr即即为固有频率为固有频率w wn 当系统的阻尼当系统的阻尼 很小时，位移共振很小时，位移共振频率频率w wr接近系统的固有频率接近系统的固有频率w wn，可，可用作为的估计值。用作为的估计值。 第8页/共34页不管系统的阻

5、尼率为多少，在不管系统的阻尼率为多少，在w w /w wr =1时位移始终落后于激时位移始终落后于激振力振力90，此现象称为，此现象称为相位共振相位共振。 相频曲线相频曲线 利用相频特性来确定固有频率比较准确利用相频特性来确定固有频率比较准确 幅频曲线幅频曲线 1230123456A(w) =0.05 =0.10 =0.25 =0.50 =1.00 =0.15第9页/共34页单自由度系统的基础振动单自由度系统的基础振动 力作用在质量块上的单自由度系统力作用在质量块上的单自由度系统第10页/共34页单自由度系统的基础振动单自由度系统的基础振动 设基础的绝对位移为设基础的绝对位移为Z1，质量，质量

6、m的绝对位移为的绝对位移为Z0，则系统的振动可用方程式表示为：，则系统的振动可用方程式表示为： 21201012012dtZdmkZdtdZcdtZdm 拉氏变换并，令拉氏变换并，令s=jw w ，得系统的幅频，得系统的幅频特性和相频特性特性和相频特性 22222)/(4)/(1)/()(nnnAw ww w w ww ww ww ww w 2)/(1)/(2)(nnarctgw ww ww ww w w w 第11页/共34页 22222)/(4)/(1)/()(nnnAw ww w w ww ww ww ww w 2)/(1)/(2)(nnarctgw ww ww ww w w w 幅频曲

7、线幅频曲线 相频曲线相频曲线 第12页/共34页第13页/共34页机械系统框图机械系统框图 第14页/共34页被测对象传感器测量电路振动分析仪显示记录激振器功率放大器信号发生器机械振动测试系统组成框图机械振动测试系统组成框图第15页/共34页第16页/共34页第17页/共34页minmaxmin( )sin2 ()f tFtftffT 快速正弦扫频信号及其频谱TfftftAtpminmaxmin)(2sin)(第18页/共34页特点：特点：阶跃函数的导数是脉冲函数，阶跃函数引起的响阶跃函数的导数是脉冲函数，阶跃函数引起的响应的导数是脉冲响应函数，所以这种方法也是一种宽频带应的导数是脉冲响应函数

8、，所以这种方法也是一种宽频带激励方法。激励方法。p阶跃松驰激励阶跃松驰激励实现：实现：在实际应用中，常常是用一根刚度很大质量很轻的在实际应用中，常常是用一根刚度很大质量很轻的张力弦通过力传感器对系统预加载，然后突然切断张力弦。张力弦通过力传感器对系统预加载，然后突然切断张力弦。第19页/共34页第20页/共34页00( )siniiFlnBI tFlnBItw电动式激振器电动式激振器1-弹簧；弹簧；2-壳体；壳体；3-磁钢；磁钢；4-顶杆；顶杆；5-磁极；磁极；6-铁心；铁心；7-驱动线圈驱动线圈第21页/共34页电磁激振器电磁激振器1-底座；底座；2-铁心；铁心；3-励磁线圈；励磁线圈；4-

9、衔铁；衔铁；5-力检测线圈；力检测线圈；6-位移传感器位移传感器第22页/共34页 T2 /w，w是所感兴趣的频率上限。脉冲锤脉冲锤第23页/共34页第24页/共34页 22222)/(4)/(1)/()(nnnAw ww w w ww ww ww ww w 2)/(1)/(2)(nnarctgw ww ww ww w w w 惯性式拾振器的力学模型 =0.3 =0.5 =0.707 =1 =2 =5 =10235-900w /wn (w)-180141230w /wn12345A(w) =0.10 =0.50 =0.707 =1.00 =0.25幅频曲线幅频曲线 相频曲线相频曲线 第25页/

10、共34页幅频曲线幅频曲线 相频曲线相频曲线 第26页/共34页1-顶杆;2-弹簧片;3-磁钢;4-线圈;5-引出线;6-壳体磁电式相对速度计第27页/共34页当光程差每变化半个光波波长时，明暗条纹变化一次。设当光程差每变化半个光波波长时，明暗条纹变化一次。设一个振动周期内，计得干涉条纹变化数为一个振动周期内，计得干涉条纹变化数为N，则：，则：428mmNXNX迈迈克克尔尔逊逊干干涉涉仪仪第28页/共34页激光多普勒测振原理第29页/共34页第30页/共34页汽车平顺性测试系统框图汽车平顺性测试系统框图 第31页/共34页汽车的平顺性测试过程框图汽车的平顺性测试过程框图 40km/h稳速直线行驶驾驶员座椅各方向的加速度曲线稳速直线行驶驾驶员座椅各方向的加速度曲线 第32页/共34页矩形窗、汉宁窗和海明窗归一化频谱特性图矩形