《理论力学》实验大纲精要.doc

《理论力学实验》 一、本实验课程的教学目标与任务 《理论力学》课程是机械类各专业的学科基础课。其主要任务是使学生掌握物体机械振动的一般规律。《理论力学实验》是本课程的实践环节和重要组成部分，其目的是通过这样一组实践教学环节的实施，加强《理论力学》的工程概念，了解这门课程与工程实际的紧密关系，培养和训练学生分析问题、解决问题的能力，培养和训练学生的实践动手能力，培养、锻炼学生的创新思维和科研能力。 二、本课程与其他课程的联系和分工 《理论力学是的第一门，它的任务研究经典力学的普遍规律，使学生比较系统地掌握经典力学的基础知识，培养学生解决力学问题的能力，为学习。 本实验指导书及相关教材。 实验一：简谐振动幅值测量 一、实验目的 1．了解振动信号位移、速度、加速度之间的关系。 2．学会用速度传感器测量简谐振动的位移、速度、加速度幅值。 二、实验装置框图 实验装置与仪器框图见图1。 图1 实验装置框图 三、实验原理 在振动测量中，有时往往不需要测量振动信号的时间历程曲线，而只需要测量振动信号的幅值。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、加速度传感器来测量。 设振动位移、速度、加速度分别为x、?、a，其幅值分别为X、V、A： (1) 式中：B——位移振幅 ?——振动角频率 ?——初相位 X= 故： (2) 振动信号的幅值可根据式(4-2)中位移、速度、加速度的关系，分别用位移传感器、速度传感器或加速度传感器来测量。也可利用虚拟式信号分析仪和测振仪中的微分、积分功能来测量。 四、实验步骤 1．激振信号源输出端接电动式激振器，用电动式激振器对简支梁激振。 2．用速度传感器拾振，速度传感器的输出端接测振仪。 3．开启激振信号源的电源开关，对系统施加交变的正弦激振力，使系统产生简谐振动，调整信号源的输出调节开关便可改变振幅大小。调整信号源的输出调节开关时注意不要过载。 4．分别用测振仪的位移X、速度V、加速度A各档进行测量和读数。 五、实验结果与分析 1．实验数据 表2－1 频率f 位移X (?mm) 速度V(cm/s) 加速度A(cm/s2) 20 25 30 35 40 55 60 65 2．根据位移X，按公式(2)计算速度V、加速度A。 3．根据速度V，按公式(2)计算位移X、加速度A。 4．根据加速度A，按公式(2)计算位移X、速度V。 5．位移、速度、加速度幅值的实测值与计算值有无差别?若有差别原 因是什么? 实验二：机械振动系统固有频率的测量 一、实验目的 1．了解共振前后李萨如图形的变化规律和特点。 2．学会用“共振相位判别法”测量机械振动系统的固有频率。 二、实验装置框图 图1 实验装置框图 三、实验原理 用简谐力激振，造成系统共振，以寻找系统的固有频率，是一种常用的方法。这种方法可以根据振动量的幅值共振来判定共振频率。但在阻尼较大的情况下，用不同的幅值共振方法测得的共振频率略有差别，而且用幅值变化来判定共振频率有时不够敏感。 相位判别法是根据共振时的特殊相位值以及共振前后的相位变化规律所提出来的一种共振判别法。在简谐力激振的情况下，用相位法来判定共振是一种较为敏感的方法，而且共振时的频率就是系统的无阻尼固有频率，可以排除阻尼因素的影响。 以下对这两种方法分别加以说明： 1．位移判别共振 设激振信号为F，振动体位移、速度、加速度信号为Y、、； 测量位移拾振时，测振仪—上所反映的是振动体的位移信号。将位移信号输入虚拟式示波的“Y通道，激振信号输入“X”通道，此时两信号分别为： (1) 将示波揣置于“X-Y”显示档位上，以上两信号在屏幕上显示出一个椭圆图像。共振时，即X轴信号与Y轴信号的相位差为，根据李萨如图形原理知，屏幕上的图像将是一个正椭圆。当?略大于?n或略小于?n时，图像都将由正椭圆变