实验八 主动隔振和被动隔振(2H)
实验三十三：主动隔振和被动隔振实验
实验三十三：主动隔振和被动隔振实验振动的干扰对人、建筑物以及仪表设备都会带来直接的危害，因此振动的隔离涉及到很多方面。
隔振的作用有两个方面：一、减少振源振动传至周围环境；二、减少环境振动对物体或设备的影响。
二者原理相似，性能也相似。
原理就是在设备和底座之间安装适当的隔振器，组成隔振系统，以减少或隔离振动的传递。
有两类隔振，一是隔离机械设备通过支座传至地基的振动，以减少动力的传递，称为主动隔振；另一种是防止地基的振动通过支座传至需保护的精密仪器或仪器仪表，以减少运动的传递，称为被动隔振。
【实验目的】1 .学习隔振的基本知识。
2 .学习隔振的基本原理。
3 .了解主动隔振和被动隔振效果的测量 【仪器和用具】ZJY -601A 型振动教学试验仪、计算机、空气阻尼器 【实验原理 】 1.主动隔振在一般隔振设计中，常常用振动传递比T 和隔振效率η来评价隔振效果。
主动隔振传递比等于物体传递到底座的振动与物体的振动比，被动隔振传递比等于底座传递到物体的振动与底座的振动之比，两个方向的传递比相等。
一般，由物体传递到底座时常用力表示，由底座传递到物体时则用位移、振动速度或振动加速度表示，这样便于应用。
隔振效率：()%1001⨯-=T η (33-1)传动比T ：()22222211u D u u D T +-+=(33-2)式中D 为阻尼比，u=激振频率和共振频率的比。
只有传递比小于才有隔振效果。
因此T<1的区域称为隔振区。
由图中的曲线可知：当002f f f <<时，T<1。
系统有放大作用；当0f f =时，系统发生共振，传递比极大；当0032f f f <<时，作用有限；0063f f f <<时，隔振能力低（20—30dB ）；00106f f f <<时，隔振能力中等（30—40dB ）；010f f >时，隔振能力强（>40dB ）;阻尼比D 对T 的影响。
机械振动实验课件——隔振实验
2）当 / 0 5 后， a 变化并不明显，因此，实际使用中 / 0 3 ~ 5，
相应的主动隔振效果
a 可达到80%~90%
2.2.2 被动隔振动（保护隔振）
主动隔振是为了减小振源自身对周围环境和设备的影响，减小振源对环 境的力；而被动隔振是为了使外界振动尽可能地少传到系统中来，这样设备和 仪器就可以更加准确，减小外界的干扰，因此，需要把它们和机座隔离开来， 这就是被动隔振。 被动隔振的力学模型如右图 被动隔振的隔振效果可以用：
隔振后： 地基所受到的力包括两部分，弹簧的弹性力和阻尼器产生的力
Mx cx Kx me 2sin t
特解为：
x Bsin( t - )
2
(1 - 2 ) 2 (2) 2
me 其中：B M
2 tg 1 2
1
通过系统的固有频率 0 、阻尼比 和激振频率 来计算
这里，阻尼比 和固有频率
主动隔振效率： a
(1 a ) 100%
0 共振
讨论：1）当 0 2 时， a 1, FT F0 ,隔振器没有隔振效果
1 时，即
2）当 2 时 FT F0
隔振、吸振、主振型(简zzh)
被动隔振、动力吸振及 连续弹性梁特性测定
力学基础教学实验中心
一、被动隔振实验
1.概 述： 仪器振幅B
激振器 传感器
2
地基 振幅
仪
器
1
H
▲
激振信号源
地基 隔振器
●
测振仪
计算机
被动隔振实验装置及测试框图
2、特性参数的计算
隔振系数：
B 仪器隔振后的振幅B H 振源振幅H
E 隔振效率： (1 ) 100%
k1 m1 2
k1
1
h 0
h k1 m1 2 = k1 ( )
当 k1 m1 时，主系统的振幅 B 0。这时△( ) k12 ，吸振器的振幅 为 B1 h/k1 ，可见质量 m 上受到的激振力恰好被来自吸振器弹簧的弹性恢 复力 k1B1 所平衡。 实验数据表 频率 Hz) 20 22 （ 振幅B( m )
●
m1
m
k
m
F h sin t
kx
单式动力吸振器 被测对象
h sin ρt
单式动力吸振力学模型
该二自由度系统的运动微分方程为：
m k1( x1 x ) kx h sin t x
m1 k1 ( x1 x) x1
3、系统稳态响应的振幅为：
B k k1 m 2 B1 = k1
25
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30
31
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33
35
40
三、连续弹性悬臂梁横向振动
悬臂梁
实验装置及测试框图 当激振频率与梁的某阶固有频率相同时，梁便产生共振，并呈现出特定的振型。
主动隔振和被动隔振传递系数的异同点
主动隔振和被动隔振传递系数的异同点在现代生活中，我们常常会遇到各种振动和噪音，比如火车经过、轰鸣的发动机，甚至是邻居那台老旧的洗衣机发出的“咯吱咯吱”声。
为了让我们的生活更舒适，科学家们发明了主动隔振和被动隔振这两种神奇的技术。
今天，就让我们轻松聊聊这两种隔振方式的传递系数，看看它们之间有哪些异同。
1. 主动隔振1.1 定义主动隔振，听起来是不是有点高大上的感觉？其实它就像个超级英雄，专门对抗各种振动。
它通过一些传感器来实时监测振动情况，然后用反向振动来抵消这些振动。
简单来说，就是在你耳边说：“别怕，我来保护你！”想象一下，就像一个勇敢的骑士，时刻准备着为你挡住那些烦人的震动。
1.2 工作原理主动隔振的工作原理挺简单的。
首先，传感器会捕捉到振动信号，然后控制系统会计算出需要多大的力量来抵消这些振动。
最后，发出一个相反的信号，这样就能在一定程度上减少振动的传递。
想象一下，就像在舞会上，舞者们如果都踩着节拍，舞会就会变得非常和谐美妙；如果有一个人走错了节拍，大家的舞步就会乱套。
主动隔振就像是那个能让大家都回到正轨的人。
2. 被动隔振2.1 定义相比之下，被动隔振就显得有点“老派”了。
它主要依靠物理材料来吸收振动，就像一个懒洋洋的熊猫，静静地坐在那里，不想多动一下。
它通过弹簧、阻尼器等设备，将振动能量转化为热能，从而减少振动的传递。
就像你在沙发上窝着，听着音乐，周围的吵闹声完全与我无关，惬意得很。
2.2 工作原理被动隔振的工作原理其实也不复杂。
它主要依靠材料的特性，比如弹性、密度等来减弱振动。
换句话说，就是通过物理手段来阻止振动的传播。
就像一个大门，关上之后，外面的喧嚣就被挡在了门外。
虽然被动隔振的效果不如主动隔振来得灵活和精准，但在某些场合，它却是个老实可靠的选择。
3. 主动隔振与被动隔振的传递系数3.1 相同点主动隔振和被动隔振在传递系数上有一些共同点，首先，它们都旨在减少振动的影响。
无论是采用高科技的主动隔振，还是经典的被动隔振，最终目标都是为了让环境更加宁静。
关于被动隔振及其隔振效率的研究 2
中南大学关于被动隔振及其隔振效率的研究作者：李志亮指导老师：刘静目录1.摘要及引言 (1)2.被动隔振实验仪器及原理 (2)3.被动隔振实验数据处理及图表 (3)4.频率比对隔振效果影响的分析 (5)5.阻尼比对隔振效果影响的分析 (5)6.固有频率的计算与测量 (6)7.隔振的原理及方法 (8)8.参考资料 (10)【摘要】振动普遍存在于人们的生产生活中，影响着人们生活的方方面面。
振动既有其有利的一面，如振动筛的使用极大地提高了工业生产的效率；但振动也有其有害的一面，振动会影响精密设备和精密仪器、影响机械设备的控制与加工，也会影响建筑的寿命与安全，如1940年由于共振而引起塔科马大桥的风毁事故，造成了极大的人员伤亡与财产损失，危害人们的生产生活。
因此，对振动的研究亟不可待，只有掌握了振动的一般规律及有效的隔振方法，人们才能避免振动引发的各种危害。
本论文从被动隔振的实验出发，通过分析所采集的数据，绘制相关的图像，得出被动隔振的一般规律，并研究阻尼比和频率比对隔振效果的影响，得出相应结论。
最后介绍实际工业生产中所采用的隔振方法。
【关键词】被动隔振隔振（系数）效率隔振方法引言振动影响人们生产生活方方面面，为了研究振动及被动隔振效果的一般规律，并根据研究所得出的结论指导工程设计和减震器的相关设计，减少振动所产生的危害。
在进行的被动减振实验，首先测量隔振系统的固有频率，再调节激振频率，测出相应的振源振幅和物体隔振之后的振幅，分别计算各激振频率下的隔振系数和隔振效率，根据数据计算的结果绘制和曲线，分析得出相应结论，并研究阻尼比和频率比对隔振效果的影响。
一．被动隔振实验仪器及原理减少环境振动对设备的影响，在设备和基础之间安装适当的隔振器，组成隔振系统，以阻止振动的输入。
隔振的效果通常用隔震系数η和隔振效率E 来衡量。
21A A η=（1A ：振源振幅；2A ：物体隔振后的振幅） 若振源为基础的垂直简谐振动，为11sin x A t ω=。
第七章_噪声控制技术——隔振共15页文档
无论阻尼大小，只有当频率比 2 T 时， ＜1，
才有隔振效率，而 且随着
的增f 加n ， 意n 味着
（
）减小。可采取加大设备质量m或减小隔振器刚度k
来达到。若刚度太小隔振系统 稳定性差，实际中取 ＝2.5
－5已足够。
增大阻尼可 减小2 在起 动T 和停车过程中经过共振区间的最大振
1/2时，设备振动能量的传播降低6dB
10
消极隔振
对于消极隔振的振源是基础的振动。隔振效果用设备
隔振后的振幅（或振动速度、加速度）与振源的振幅
（或振动速度、加速度）的比值 表示，也称隔振
系数。若振源为基础 T的垂直简谐振 xj asinjt
动
T ，则消极隔振系统的隔振系数
的计算与积极隔振的计算相同。
F
F
1
A
k 12222
T
N F
122 12 2 22
j n
n
k m
c
2
m
2 n
7
由上式计算可得隔振系数的关系曲线。由图可知 T 主要与设备激振频率j ，隔振系统固有频 n 率 及 系统的阻尼有关
隔振系数变化曲线
另一类是专用隔振器，使用时可作为机械零件装配。常 见的有金属弹簧隔振器，阻尼材料隔振器（橡胶隔振器） 和由二者合成的隔振器及空气弹簧隔振器等。
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二、隔振设计步骤
通过计算，测量或根据统计算资料，确定被隔振的机械设备所受到 的激振振源的大小，方向，频率和频谱。
确定被隔振的机械设备尺寸，重心和中心主惯性轴的位置，计算其 质量和惯性矩。重心位置应尽可能低。
按频率比 ≥2.5－5的要求，计算隔振系统的固有频率（若振源
主动隔振试验实验报告
一、实验目的1. 了解主动隔振的基本原理和操作方法。
2. 掌握主动隔振系统的组成和功能。
3. 分析主动隔振系统的性能指标，评估其隔振效果。
二、实验原理主动隔振是一种利用反馈控制技术，通过调节系统的阻尼和刚度来抑制振动传递的方法。
主动隔振系统主要由传感器、控制器和作动器组成。
传感器用于检测振动信号，控制器根据传感器反馈的信号，利用预设的算法进行实时计算和分析，输出控制信号给作动器，作动器根据控制信号调节隔振系统的刚度和阻尼，从而实现对设备的主动减震和稳定。
三、实验设备1. ZJY-601A型振动教学试验仪2. 计算机3. 空气阻尼器四、实验步骤1. 安装振动教学试验仪，调整其振动频率和振幅。
2. 将传感器安装在试验仪上，连接计算机和传感器，确保数据采集和传输正常。
3. 启动振动教学试验仪，使系统产生振动。
4. 观察传感器采集到的振动信号，并记录相关数据。
5. 利用计算机对传感器采集到的振动信号进行处理，分析振动特性。
6. 根据分析结果，设置控制器参数，调节作动器，进行主动隔振实验。
7. 观察和记录主动隔振实验过程中的振动信号，分析隔振效果。
8. 比较主动隔振前后振动信号的差异，评估主动隔振系统的性能。
五、实验结果与分析1. 振动教学试验仪产生的振动信号经过传感器采集后，计算机实时显示振动波形，如图1所示。
图1 振动信号波形2. 经过分析，振动信号的频率为f1，振幅为A1。
3. 在未进行主动隔振实验前，振动信号经过处理后的频率为f2，振幅为A2。
4. 进行主动隔振实验后，振动信号的频率为f3，振幅为A3。
5. 比较主动隔振前后振动信号的频率和振幅，分析主动隔振系统的性能。
（1）频率变化：主动隔振前后，振动信号的频率变化不大，说明主动隔振系统对振动频率的抑制效果不明显。
（2）振幅变化：主动隔振后，振动信号的振幅明显减小，说明主动隔振系统对振动的抑制效果较好。
六、结论1. 通过主动隔振实验，掌握了主动隔振的基本原理和操作方法。
主被动隔振研究
实例分析
橄榄景医院在1971年圣费尔南多地震 中受到较大损害，10年后重建，并增加了抗 震强度。 在此次地震中，剪力墙产生剪切裂缝，设 备机器、医疗机械及家具等翻倒，病历等资料 掉下、散乱。而且水管破裂，各层浸水，建筑 物不能使用，完全丧失了医院的功能。
橄榄景医院（抗震结构）
一九九四年九月十六日，台湾海峡发生了7.3级地震，震源距离汕头市约 200公里， 汕头市烈度为6度，各类房屋摇晃厉害，居民惊惶失措，水桶里的水溅出了1/3左右……而 陵海路隔震楼上的人并没有感到晃动，听到毗邻楼房和邻街喧闹声后下楼才知道发生了地 震。
实例分析
抗震
抗震结构一般是采用 加固节点、提高建筑 结构整体性、增加建 筑整体刚度的做法， 使建筑在受到地震荷 载作用下不至于发生 过大的变形导致结构 失效，房屋坍塌。地 震所产生的能量在建 筑构件的变形中被消 耗。
隔震
减震
一种新型的建筑结构 耐震形式，通过在房 屋的某层柱顶设置隔 震垫，如橡胶隔震支 座和弹性滑板支座， 阻止地震作用向上传 递，从而达到减弱结 构地震反映的效果。 分为基础隔震结构与 层间隔震结构。
1.早期隔震技术
• 河合浩藏的“地震时不受大震动的结构”
右图是1891年河合浩藏的“地震时不受大 震动的结构”。其隔震思路是在地基上并排 铺设了数层圆木，并且把建筑物周围挖空， 从而地震时可对上部建筑起到隔震。
实例分析
• J.A.Calantarients提出的隔震结构
右 图 是 J.A.Calantarients 于 1909 年 提 出 的隔震结构(Base-isolated building )方案 。这种隔震结构在建筑物结构与基础之间用 滑石层隔开，地震时建筑物可以滑动。
下图分别是世界上第一栋采用铅芯橡胶支座隔震的建筑(The William Clayton Building, New Zealand)和世界上使用铅芯橡胶支座中基底面积最大的建筑(日本)。
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机械工程基础实验
实验报告书
实验项目名称: 主动隔振和被动隔振
学年：学期：
入学班级：
专业班级：
学号：
姓名：
联系电话：
指导老师：
实验八主动隔振和被动隔振（2H）一、实验目的
二、实验装置与仪器框图
三、实验结果与分析
1. 主动隔振 1） 实验数据
表 1
2） 根据主动隔振方法1）按公式（2）、（4）计算出隔振系数a η和隔振效率a ε。
3）根据主动隔振方法2）按公式（3）、（4）计算出隔振系数a η和隔振效率a ε
4）对两种结果进行对比分析
2． 被动隔振 1）实验数据
隔振系统固有频率0f =（ ）Hz
表 2
（注：激振频率可调在10、15、20、25、30、35、40、50、70、100HZ(附近），但必须另有使1λ=
2）根据表2绘制λη-p 曲线和λε-p 曲线（要求用坐标纸绘制）。