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1、太原科技大学课程设计说明书基于简支梁的动态性能测试说明书一、目录一、目录 -1二、前言 -2三、设计任务-3（一）设计要求-3（二）设计目的-3（三）设计题目-4四、设计与试验-5（一）设计内容-5（二）试验原理-10五、数据处理-20（一）、简支梁振动系统综合分析-20（二）旋转系统综合性能分析-27六、参考文献-18二、前言 在进入四年级下半学期的时候，我们在李教授的带领下开始了大学生涯的最后一次课程设计简支梁的振动系统,以及旋转机械系统的综合性能测试。也是为我们的毕业设计做好必要的知识储备和技能培训。毕业设计是一个本科学生所有成绩的最终表现，所以我们有必要去亲自动手做好设计的每一步。基于
2、上学期我们做的动静态应变测试课程设计的基础上，在做简支梁系统和旋转机械系统的综合性能测试过程中，就避免了许多客观因素所引起的问题，比如在仪器的操作，传感器的安装以及接头插件的使用上，就比较正规，避免了对仪器的损坏，同时，我们做设计出数据的效率上，也比以前有了很大的提高。经过这次设计，我认真体会到了许多，比如在设计时，整体系统连贯性的重要性，我们深的体会，设计思路的连贯性直接关系到试验能否顺利进行，能够把对整个系统的性能测试柔和在一起，达到一个整体的效果。同时在实验态度的严谨上，我们需要加强，越是精度高的测试仪器，我们就得越细心，认真的学习仪器的操作规则和章程，以免损坏仪器。对试验误差的减小有很
3、好的效果。 在这里对我的指导老师致以衷心的感谢，真是有了李教授和陈老师的认真指导和讲解才是我们的设计实验阶段顺利完成。同时我们也为做毕业设计做好必要的的准备。三、设计任务（1）设计要求1）在整个设计过程中，要求自己或几个人合作完成简支梁和旋转机械系统的综合性能测试，同时自己动手做完所有的实验以便在做完整个设计后，会给自己带来许多收获，同时为每个人自己的毕业设计做好必要的知识和技能储备。2）这次设计所针对的简支梁振动系统和旋转机械系统是我们现有的设备，即采用江苏东华DHVTC振动控制学生实验台。要求认真阅读该试验台的操作手册，例行各项规则。3）认真做好整个设计。（2）设计目的1）通过真个实验的进
4、行，目的在于每个人都能掌握振动测试和控制实验系统的组成，安装和调整方法。2）了解利萨如图形的物理意义规律和特点。并能够利用利萨如图形法测量简谐振动的频率。3）分析振动信号位移，速度，加速度之间的关系，掌握各种传感器测量简谐振动的位移，速度，加速度幅值。4）掌握测量单自由度系统，多自由度系统强迫震动的幅频特性曲线，并根据幅频特性曲线确定系统的的固有频率和阻尼比。5）掌握隔振的基本知识和原理，并了解主动隔振和被动隔振效果的测量，并测算隔振系数和隔振效率。 6）了解单式和复式动力吸振器的结构，掌握其安装，调试方法，并掌握吸振器的固有频率调整，比较和验证动力吸振器的理论。以及吸振器的特点和适用场合。7
5、）掌握转子实验台各部分的组成、安装方法以及如何控制操作，了解电涡流传感器的安装和使用方法。熟悉仪器和操作方法。（3）设计题目1）针对一个稳定的系统，测出其运动轨迹，频率。振动频率测量可以通过自己调节。2）对一个振动系统测量其各项指标（V，S，a，f，A），通过利用一次仪表和二次仪表。试验出其频率和周期之间的关系。3）分析系统的动态响应函数，响应特性。4）对一个稳定的系统作吸振，隔振，分析隔振，吸振效果。5）做旋转机械的轴心轨迹的测量与分析。四 设计与试验（一）设计内容 1）设计思路我们的设计思路是采用简支梁系统来完成题目，整个系统搭建如图一所示 图1 系统视图其中包括振动与控制实验台，激振系统
6、与测振系统，与动态分析仪组成，通过搭建该仿真系统，结合DH1301型正弦扫频仪，通过JZ-1型电动式接触式激振仪对简支梁进行激振，并配合速度传感器，加速度传感器，位移传感器，对该简支梁进行动态测试。将传感器采集出的信号都输入DH5923 动态信号采集仪，将动态信号采集出通过1394数据接口将实时数据送入计算机内，通过东华DHDAS2003 数采分析系统软件，对实验数据进行分析，采集出相应固有频率，速度，位移，加速度，分析出该系统的频响函数。最后结合吸振器对该简支梁振动系统的吸振和隔振进行测试和分析，通过该分析得出该简支梁的固有频率f和阻尼比，我们组六个人分别使用加质量块和变换位置进行区分，每人
7、采若干组进行分析。进行完试验，对所得数据进行整理，并作分析。2）试验系统和仪器简介1.系统组成： 如下图2所示振动试验系统力学结构激励系统测量分析系统减振隔振系统固支梁接触式激振器非接触式激振器扫频信号源集成功放力传感器（力锤中）加速度传感器速度传感器位移传感器数采分析仪控制分析软件主动隔振系统被动隔振系统单式动力吸振器复式动力吸振器简支梁悬臂梁 图2 系统组成 2.力学结构: 由底座、支座、简支梁，如下表一所示名称功能特点简支梁不同安装方式，可实现三种支承条件，完成大部分试验，包括振动共振、隔振减振和模态试验固支梁悬臂梁 3.激振系统：接触式激振器(需配合DH1301扫频信号源)、非接触式激
8、 图3振器(信号源同接触式激振器)、力锤(含05000N力传感器)和调速偏心电机(通过调压器调节电机转速0 4000 r/min，利用偏心轮的离心惯性力，对梁体产生0 60Hz内各种频率的激励)，如图三所示。共可产生接触式正弦定频、线性扫频、对数扫频、随机和非接触式正弦定频、线性扫频、对数扫频、随机等激励方式：（表2）名称技术指标功能特点扫频信号源09999Hz定频、扫频及随机信号带功放输出接触式激振器10N，10Hz1kHz接触激励方式由信号源设定非接触式激振器10Hz1kHz激励方式由信号源设定 4测量分析系统：传感器: 力传感器（05000N）； DH107压电式加速度传感器一只(0.5
9、Hz 6kHz)；磁电式速度传感器(1mm, 图415Hz1000Hz) 及电涡流位移传感器(1mm,010kHz)数采分析仪: 由调理器、动态数据采集器组成 图5 图6控制分析软件:包括控制软件和基本分析软件数采分析仪: 由调理器、动态数据采集器组成控制分析软件:包括控制软件和基本分析软件5.减振隔振系统：可模拟各种隔振减振试验,包括主动隔振系统、被动隔振系统、单/复式动力吸振器等。 图7（表3）名称功能特点主动隔振系统由空气阻尼器组成，可完成主动（积极）隔振和被动（消极）隔振试验被动隔振系统单/复式动力吸振器可完成动力吸振试验6、DH5923 动态信号测试分析系统DH5923 动态信号测试
10、分析系统包含动态信号测试所需的信号调理器（应变、振动等调理器）、支流电压放大器、抗混滤波器、A/D转换器、缓冲存储器以及采样控制和计算机通讯的全部硬件，并提供操作方便的控制软件及分析软件，是以计算机为基础、智能化的动态信号测试分析系统。7. DHRMT教学转子实验台1.1产品简介：DHRMT教学转子实验台是本公司针对高等院校及科研院所中转子动力学及相关课程开发的。该教学转子实验台结构简单，操作方便，性能稳定。可以模拟转子系统的各种运行状态（包括瞬态起停机机过程，稳态工况运行）和多种典型故障，和本公司开发的数采仪器和分析软件配套使用，形成一个多用途，综合型的实验系统平台1.2主要组成和技术指标本
11、转子试验台采用高性能的调速电机，通过联轴节将电机和转轴连接并驱动转轴转动。该电机额定电流1.95A，最大输出功率148W，控制器将220VAC输入电源通过控制器调压、整流后输出PWM信号供给调速电机，通过调节控制器，可以实现电机从08000RPM的无级调速。 图8 转子试验台8. DHRMT教学转子试验台控制器转子试验台控制器为DHRMT教学转子试验台的配套产品，主要功能是：1、电涡流位移传感器信号的预处理；2、根据不同的试验需要，控制转子系统的工作转速；3、将输入电源的220VAC调理为调速电机可用的PWM信号。该控制器操作简单、方便，能实现对转子工作转速的灵活控制。 图9 DHRMT教学转
12、子试验台控制器前面板 图10 DHRMT教学转子试验台控制器后面板（二）试验原理 A简支梁振动系统综合性能测试1）测量简谐振动的频率使用利萨如图形把两个传感器测得的信号，一个作为X轴一个作为Y轴进行合成得到的图形。互相垂直，不同频率的振动的合成，显示出复杂的图形，一般情况下，图形是不稳定的，当两个振动的频率成整数比时，他们就合成了较稳定的图形。设2个振动方向相互垂直的振动波形方程分别为x=Acos(t+)；y=Acos(t+) 当=，=时；图形为过原点的直线。当=， A=A时=0时， 直线=45时， 椭圆=90时， 圆=135时， 椭圆=180时， 直线以上合成图形如下图11所示： 图11 利萨如图形3.当例如：时利萨如图形如上图11所示，其余相差任意倍时，合成波形更为复杂。此时的系统搭建如图12所示： 图12 测试固有频率系统搭建操作方法：是将传感器的信号和扫频仪的信号同时输入信采分析仪中，将传感器的的信号做y轴输入第二通道，扫频仪的信号作为x轴输入第一通道，在计算机分析系统中得出此时的利萨如图
