实验4摆振系统的结构固有频率和运转时共振频率的测量 1.实验概述 本实验的布置如图4(a)所示。摆架3(包括装在它上面的偏心轮5)和两个弹簧2 组成一个可以绕转轴1摆动的摆振系统,如图4(b)所示。 当系统静止时,击打 摆架3的任意部位,使摆 架3绕转轴1自由摆振, 加速度传感器4将测点自 由振动的加速度转为电 荷信号送给电荷放大器 (图中没有画出),由电 荷放大器转换为电压信 号,再送给虚拟动态分析 仪处理,得到该信号的功 (a)实验系统(b)实验系统的振动力学模型 1、转轴2、弹簧3、摆架 率谱,显示在屏幕上。由 4、加速度传感器5、偏心质量 此可以读出该系统摆振 的固有频率,它就是该系 图4摆振系统的结构频率特性 和运转时的共振频率测量 统运转时共振频率的近 似值。 运转实验如下。由电动机通过皮带轮拖动带有偏心质量m的转子5,转子离心惯 性力的大小为meu2,方向如图4(b)所示。它对转轴O的力矩按余弦规律变化,从 而使摆架在此简谐力矩作用下做受迫振动(摆动)。加速度传感器4测出的这个这个受 迫振动,振动的频率等于电动机的每秒转数。在屏幕上可以观察到受迫振动加速度信 号的波形及其功率谱,读出振动的频率。 缓慢增加电动机的转速,当电动机的每秒转数等于系统摆振的固有频率时,发生 共振。由于先做了静态结构自由振动实验,知道了摆振系统的固有频率,这就避免了 电机调速的盲目性 2.实验要求 (1)记录自由振动的加速度波形及其功率谱,读出固有频率 (2)记录共振前后和共振时的加速度波形及其功率谱;记录观察到的现象,作出 解释; (3)假设图4(b)力学模型的有关尺寸、物理参数均为已知,试推导该系统绕轴1 转动的运动微分方程,并结合本实验作出讨论