振动力学课程设计报告材料(2)
物理振动运动实验报告
一、实验目的1. 观察和了解物理振动运动的基本现象；2. 掌握物理振动运动的规律，包括简谐振动、阻尼振动等；3. 学会运用物理实验方法，分析振动运动的影响因素；4. 培养实验操作技能和科学思维能力。
二、实验原理1. 简谐振动：在弹性力作用下，物体沿直线或曲线做周期性往复运动，其运动方程为：x = A cos(ωt + φ)其中，x为位移，A为振幅，ω为角频率，t为时间，φ为初相位。
2. 阻尼振动：在弹性力、阻尼力和外力共同作用下，物体做非简谐振动，其运动方程为：x = A e^(-βt) cos(ωt + φ)其中，β为阻尼系数。
3. 振动速度和加速度：振动速度v和加速度a分别为：v = -ωA sin(ωt + φ)a = -ω^2 A cos(ωt + φ)三、实验仪器1. 振动实验装置：包括振动台、连接线、振动传感器、示波器等；2. 数据采集与分析软件；3. 标准砝码；4. 刻度尺；5. 计时器。
四、实验内容与步骤1. 实验一：观察简谐振动（1）搭建实验装置，将振动传感器连接到示波器；（2）将振动台设置为固定频率，观察振动传感器输出的振动信号；（3）调整振动台的振幅，记录不同振幅下的振动信号；（4）分析振动信号，观察简谐振动的特征。
2. 实验二：观察阻尼振动（1）搭建实验装置，将振动传感器连接到示波器；（2）将振动台设置为固定频率，调整阻尼系数，观察振动传感器输出的振动信号；（3）记录不同阻尼系数下的振动信号；（4）分析振动信号，观察阻尼振动的特征。
3. 实验三：研究振动运动的影响因素（1）搭建实验装置，将振动传感器连接到示波器；（2）改变振动台的振幅、频率和阻尼系数，观察振动传感器输出的振动信号；（3）记录不同参数下的振动信号；（4）分析振动信号，研究振动运动的影响因素。
五、实验结果与分析1. 实验一：观察简谐振动通过实验，我们观察到振动传感器输出的振动信号为正弦波，验证了简谐振动的存在。
振动力学课程设计报告
振动力学课程设计报告课设题目：单位：专业/班级：姓名：指导教师：2011年12月22日一、前言1、课题目的或意义振动力学课程设计是以培养我们综合运用所学知识解决实际问题为目的，通过实践，实现了从理论到实践再到理论的飞跃。
增强了认识问题，分析问题，解决问题的能力。
带着理论知识真正用到实践中，在实践中巩固理论并发现不足，从而更好的提高专业素养。
为认识社会，了解社会，步入社会打下了良好的基础。
通过对GZ电磁振动给料机的振动分析与减振设计，了解机械振动的原理，巩固所学振动力学基本知识，通过分析问题，建立振动模型，在通过软件计算，培养了我们独立分析问题和运用所学理论知识解决问题的能力。
2、课题背景：随着科学技术发展的日新月异，电磁振动给料机已经成为当今工程应用中空前活跃的领域，在生活中可以说是使用的广泛，因此掌握电磁振动给料机技术是很有必要的和重要的。
GZ系列电磁振动给料机广泛应用于矿山、冶金、煤炭、建材、轻工、化工、电力、机械、粮食等各行各业中，用于把块状、颗粒状及粉状物料从贮料仓或漏斗中均匀连续或定量地给到受料装置中去。
特别适用于自动配料、定量包装、给料精度要求高的场合。
例如，向带式输送机、斗式提升机，筛分设备等给料；向破碎机、粉碎机等喂料，以及用于自动配料，定量包装等，并可用于自动控制的流程中，实现生产流程的自动化。
GZ电磁振动给料机的工作原理：GZ电磁振动给料机的给料过程是利用电磁振动器驱动给料槽沿倾斜方向做直线往复运动来实现的,当给料机振动的速度垂直分量大于策略加速度时,槽中的物料将被抛起,并按照抛物线的轨迹向前进行跳跃运动,抛起和下落在1/50秒完成,料槽每振动一次槽中的物料被抛起向前跳跃一次,这样槽体以每分钟3000次的频率往复振动,物料相应地被连续抛起向前移动以达到给料目的。
GZ系列电磁振动给料机主要用途:给到受料装置中去。
GZ系列电磁振动给料机主要特点：1.可无级调节给料量，可用于自动控制的生产流程中，实现生产自动化。
振动力学课程设计任务书
振动力学课程设计任务书一、课程设计的目的振动力学课程设计是工程力学专业集中实践环节的内容之一。
学生运用所学的基础理论和专业知识通过课程设计的实践，巩固和掌握振动力学课程的知识。
通过课程设计使学生了解结构振动研究的过程，培养学生的计算和分析能力。
二、课程设计的要求学生需认真阅读课程设计任务书，参考有关资料，在规定的时间内独立完成课程设计任务。
课程设计要求计算准确、文字通顺、图形精致。
课程设计（含任务书和计算程序等）应装订成册。
三、课程设计的内容振动力学课程设计的内容如下：题目1：1.图示振动系统，建立系统的振动微分方程，要求写出详细的过程。
2.求系统的振动固有频率。
3.计算系统的振动模态，绘制主振型的示意图。
4.计算系统的主质量、主刚度和简正振型矩阵。
5.初始条件为：，位移单位为m,速度单位为m/s。
求系统自由振动的响应。
6.在左侧第一个物体上作用简谐力，求系统强迫振动的响应。
7.在固定端和第1个物体之间安装一个阻尼系数为 c1的阻尼器，在第1个和第2个物体之间安装一个阻尼系数为 c2的阻尼器，在第2个和第3个物体之间安装一个阻尼系数为 c3的阻尼器，在第3个物体和固定端之间安装一个阻尼系数为 c4的阻尼器。
已知：c1=2c,c2=5c, c3=c,c4=3c。
建立系统的有阻尼振动微分方程，计算系统的阻尼矩阵、模态阻尼矩阵。
8.用瑞利法估算系统的基频。
9.用矩阵迭代法计算系统的固有频率。
题目2：1.图示振动系统，建立系统的振动微分方程，要求写出详细的过程。
2.求系统的振动固有频率。
3.计算系统的振动模态，绘制主振型的示意图。
4.计算系统的主质量、主刚度和简正振型矩阵。
5.初始条件为：，位移单位为m,速度单位为m/s。
求系统自由振动的响应。
6.在左侧第三个物体上作用非周期激励力，u（t）为单位阶跃函数，求系统强迫振动的响应。
7.在固定端和第1个物体之间安装一个阻尼系数为 c1的阻尼器，在第1个和第2个物体之间安装一个阻尼系数为 c2的阻尼器，在第2个和第3个物体之间安装一个阻尼系数为 c3的阻尼器，在第3个物体和固定端之间安装一个阻尼系数为 c4的阻尼器。
振动基础实验报告
振动基础实验报告振动基础实验报告引言：振动学作为一门重要的力学分支，对于工程领域的研究和应用具有重要意义。
振动基础实验是学习振动学的基础，通过实验可以更好地理解和掌握振动学的基本原理和实际应用。
本次实验旨在通过实际操作和数据分析，探究振动的基本特性和影响因素。
实验目的：1. 了解振动学的基本概念和公式；2. 学习振动实验的基本操作方法；3. 掌握振动实验数据的处理和分析技巧。
实验装置：1. 振动实验台：用于激发振动并记录振动数据；2. 振动传感器：用于测量振动信号。
实验步骤：1. 将振动传感器固定在振动实验台上；2. 调整振动实验台的频率和振幅，记录下相应的振动数据；3. 改变振动实验台的质量和刚度，再次记录振动数据；4. 对实验数据进行处理和分析。
实验结果与讨论：通过实验记录的数据，我们可以得到不同振动参数下的振动幅值和频率的关系。
实验结果表明，振动实验台的质量和刚度对振动幅值和频率有着明显的影响。
当振动实验台的质量增加时，振动幅值减小，频率增大；而当振动实验台的刚度增加时，振动幅值增大，频率减小。
这一实验结果与振动学的基本原理相符。
振动实验台的质量增加会增大振动系统的惯性，使得振动幅值减小，频率增大。
而振动实验台的刚度增加会增大振动系统的弹性，使得振动幅值增大，频率减小。
这一结论对于工程领域中的振动控制和设计具有重要意义。
实验误差与改进：在实验过程中，由于实验设备和测量仪器的精度限制，可能会导致实验数据存在一定误差。
为了减小误差，可以采取以下改进措施：1. 使用更高精度的振动传感器进行测量；2. 增加实验数据的采样点，提高数据的精确性；3. 多次重复实验，取平均值，减小随机误差。
结论：通过本次振动基础实验，我们深入了解了振动学的基本概念和公式，掌握了振动实验的基本操作方法和数据处理技巧。
实验结果表明，振动实验台的质量和刚度对振动幅值和频率有着明显的影响。
这一实验结果与振动学的基本原理相符，对于工程领域的振动控制和设计具有重要意义。
振动力学课程设计报告--垂直振动输送机的机械振动与隔振分析
振动力学课程设计报告课设题目：垂直振动输送机的机械振动与隔振分析单位：理学院专业/班级：工程力学09-1姓名：指导教师：2011-12-18一、前言1、课题目的或意义主要研究双质体垂直振动输送机输送原理及设计理论，根据参数对其进行运动分析和隔振分析。
通过对结构进行振动分析或参数设计，进一步巩固和加深振动力学课程中的基础理论知识，初步掌握实际结构中对振动问题分析、计算的步骤和方法，培养和提高独立分析问题和运用所学理论知识解决实际问题的能力。
2、课题背景：垂直振动输送机主要应用于箱式元件的提升输送，按照进料口出料口的方向分为Z型垂直提升机和C型垂直提升机两种提升输送机。
垂直振动提升机主要应用于矿山、冶金、化工、轻工、建材、机械、粮食等各行业垂直输送50毫米以下的粉状、颗粒状、块状物料，在连续供料条件下也可用于输送具有滚动性的团状物料，可以代斗式提升机、倾斜使用皮带输送机等。
惯性自同步垂直振动提升机由于应用了机械振动学的自同步原理具有结构简单，技术参数先进，安装调整方便，维修量小，占地面积小及对基础无特殊要求等特点，而且设备费用和运送费用较低。
在有特殊要求时可同时完成冷却、干燥等多种工艺过程，是一种理想的物料垂直提升设备。
ZC系列垂直振动输送机的工作原理：ZC系列垂直振动输送机的驱动装置振动安装在输送塔下部，两台振动电机堆成交叉安装，输送塔由管体和焊接在管体周围的螺旋输送槽组成，输送塔座于减振装置上，减振装置有底座和隔振弹簧组成。
当垂直输送机工作时，根据双振电机自同步原理，由振动电机产生激振力，强迫整个输送塔体作水平圆运动和向上垂直运动的空间复合振动，螺旋槽内的物料则受输送槽的作用，做匀速抛掷圆运动，沿输送槽体向上运动，从而完成物料的向上（或向下）输送作业。
二、振动（力学）模型建立1、结构（系统）模型简介此系统为双质体垂直振动输送机，为离散体。
此结构由螺旋槽体、底座、隔振弹簧、激振电动机和底架组成，底架固结于地面上，两台振动电机堆成交叉安装，输送塔由管体和焊接在管体周围的螺旋输送槽组成，输送塔座于减振装置上，减振装置有底座和隔振弹簧组成。
振动实验报告..
振动与控制系列实验姓名：***学号：************电子科技大学机械电子工程学院实验1 简支梁强迫振动幅频特性和阻尼的测量一、实验目的1、学会测量单自由度系统强迫振动的幅频特性曲线。
2、学会根据幅频特性曲线确定系统的固有频率f0和阻尼比。
二、实验装置框图图3.1表示实验装置的框图图3-1 实验装置框图图3-2 单自由度系统力学模型三、实验原理单自由度系统的力学模型如图3-2所示。
在正弦激振力的作用下系统作简谐强迫振动，设激振力F的幅值B、圆频率ωo(频率f=ω／2π)，系统的运动微分方程式为：或 M F x dt dx dt x d M F x dt dx n dtx d FKx dt dx C dtx d M /2/222222222=++=++=++ωξωω （3-1）式中：ω—系统固有圆频率 ω =K/Mn ---衰减系数 2n=C/M ξ---相对阻尼系数 ξ=n/ωF ——激振力 )2sin(sin 0ft B t B F πω== 方程①的特解，即强迫振动为：)2sin()sin(0ϕπϕω-=-=f A A x （3-2）式中：A ——强迫振动振幅ϕ --初相位20222024)(/ωωωn M B A +-=（3-3）式(3-3)叫做系统的幅频特性。
将式(3-3)所表示的振动幅值与激振频率的关系用图形表示，称为幅频特性曲线(如图3-3所示)：3-2 单自由度系统力学模型 3-3 单自由度系统振动的幅频特性曲线图3-3中，Amax 为系统共振时的振幅；f 0为系统固有频率，1f 、2f 为半功率点频率。
振幅为Amax 时的频率叫共振频率f 0。
在有阻尼的情况下，共振频率为：221ξ-=f f a (3-4) 当阻尼较小时，0f f a =故以固有频率0f 作为共振频率a f 。
在小阻尼情况下可得0122f f f -=ξ (3-5)1f 、2f 的确定如图3-3所示：MXCK一、实验方法1、激振器安装把激振器安装在支架上，将激振器和支架固定在实验台基座上，并保证激振器顶杆对简支梁有一定的预压力（不要超过激振杆上的红线标识），用专用连接线连接激振器和DH1301输出接口。
振动实验报告
振动实验报告引言：振动是物体在平衡位置附近往复运动的一种形式。
在自然界和人类生活中，振动无处不在。
为了深入了解振动的本质及其特性，我们进行了一次振动实验。
本文将对实验过程、实验结果以及实验结论进行详细阐述。
实验过程：实验中，我们选择了一个简单的振动系统——弹簧振子。
实验仪器包括一个固定在支架上的弹簧，一个挂在弹簧上的质量块，以及一个尺卡。
我们首先确定了弹簧的松弛长度，并将质量块固定在弹簧的一端。
然后，我们用手将质量块向下拉开，使弹簧被拉伸。
当松手后，质量块开始做往复振动。
我们利用尺卡测量质量块在不同时间点的位置，并记录数据。
实验结果：通过实验，我们得到了一系列振动的位置随时间变化的数据。
利用这些数据，我们可以绘制出振动周期和振动频率随质量块位置的变化曲线。
我们发现，曲线呈现周期性的波动，且振动周期和振动频率随质量块的位移而变化。
实验分析：振动实验的结果对于我们理解振动现象有着重要的意义。
振动的周期和频率是描述振动特性的重要参数，它们与振动系统的弹性特性以及初始条件密切相关。
通过分析振动数据，我们可以得出几点重要的结论。
首先，振动频率与弹簧的刚度和质量块的质量有关。
当弹簧刚度较大或质量块较重时，振动频率较低；而当弹簧刚度较小或质量块较轻时，振动频率较高。
这是因为较大的刚度会增加弹簧恢复的力，而较重的质量块会增加振动系统的惯性，从而导致振动频率的减小。
其次，振动的周期与振幅的关系也是一个重要的研究方向。
我们发现，振幅变化较大时，振动的周期也相应增大。
这是因为较大的振幅意味着质量块偏离平衡位置较远，需要较长的时间才能返回。
这一结论对于研究振动系统的稳定性和能量耗散等问题具有重要的意义。
最后，振动实验也揭示了振动系统的阻尼效应。
我们观察到当质量块在振动过程中遇到较大的阻力时，振幅会逐渐减小，最终停止振动。
这是由于阻尼力将振动系统的动能转化为热能，使振幅逐渐衰减。
因此，振动实验也为我们研究能量守恒和能量耗散等问题提供了有益的参考。
振动力学第三版课程设计
振动力学第三版课程设计一、前言振动力学是一门重要的工程学科，是研究振动现象、振动特性和振动控制等方面的学科。
本次课程设计旨在通过理论分析和计算实例，深入理解振动力学的基本理论和应用，全面提高学生的振动力学知识。
二、课程设计目的1.了解振动力学的基本概念及其基本理论；2.掌握振动系统的自由振动和强制振动的计算方法；3.熟悉振动系统的动力响应分析方法；4.掌握振动系统的非线性振动特性；5.掌握振动控制的基本方法；6.具备一定的综合应用能力。
三、课程设计内容1. 振动系统的自由振动和强制振动•振动系统的基本元件与模型•振动系统的自由振动•单自由度体系的阻尼简谐振动•单自由度体系的非阻尼简谐振动•振动系统的强制振动•简谐强迫振动的响应分析方法•非简谐强迫振动的响应分析方法2. 振动系统的动力响应分析方法•随机振动分析方法•有限元方法•能量法•非线性动力学分析方法3. 振动系统的非线性振动特性•不同非线性系统的基本行为•非线性振动分析方法•非线性动力学控制4. 振动控制的基本方法•振动控制的基本原理•主动控制与被动控制•最优控制与稳定性分析四、课程设计要求1.在掌握基本理论的前提下，学生需要独立完成两个以上的计算分析实例；2.要求对实例的分析过程进行详细记录，并说明所采取的计算方法和理论分析方法；3.提交实验报告，每个实例的报告应包括实验目的、实验原理、实验步骤、实验结果分析和结论等部分；4.要求各组学生相互合作，共同讨论、探讨，不得抄袭或抄袭他人的报告。
五、课程设计参考资料1.高清愿、骆仲毅. 振动力学[M]. 机械工业出版社, 2014.2.邬建国、冯海燕. 振动力学[M]. 电子工业出版社, 2015.3.石晓宝. 振动理论与应用[M]. 东南大学出版社, 2013.4.张强. 振动控制技术[M]. 科学出版社, 2015.本次课程设计的参考资料仅供学生扩展和延伸知识使用，学生应在课程设计过程中根据实际需要选择参考资料。
振动模式研究实验报告(3篇)
第1篇一、实验目的本次实验旨在研究不同材料的振动模式，通过实验验证理论计算结果，了解不同材料振动特性的差异，为材料的应用研究提供理论依据。
二、实验原理振动模式是指材料在受到外力作用时，各部分相对位移的分布规律。
振动模式的研究对于理解材料的动态特性具有重要意义。
本实验采用共振法研究不同材料的振动模式，通过测量材料的固有频率、振幅等参数，分析其振动特性。
三、实验仪器与材料1. 仪器：振动测试仪、电脑、信号发生器、数据采集卡、频谱分析仪、万能试验机等。
2. 材料：钢、铝、塑料、橡胶等不同材料。
四、实验方法1. 将待测材料固定在振动台上，确保材料与振动台紧密接触。
2. 采用共振法，逐步增加振动台振动频率，直至材料发生共振。
3. 记录共振时的振动频率和振幅，通过频谱分析仪分析振动模式。
4. 改变材料形状、尺寸等参数，重复实验，比较不同参数对振动模式的影响。
5. 对比不同材料的振动特性，分析材料振动模式差异的原因。
五、实验结果与分析1. 钢材料振动模式实验结果表明，钢材料在共振频率为100Hz时发生共振，振幅为5mm。
通过频谱分析仪分析，发现钢材料存在多个振动模式，主要表现为弯曲、扭转和纵向振动。
2. 铝材料振动模式铝材料在共振频率为200Hz时发生共振，振幅为3mm。
频谱分析显示，铝材料振动模式与钢材料相似，但振幅和频率有所不同。
3. 塑料材料振动模式塑料材料在共振频率为300Hz时发生共振，振幅为1mm。
频谱分析表明，塑料材料振动模式以弯曲和纵向振动为主，扭转振动较弱。
4. 橡胶材料振动模式橡胶材料在共振频率为400Hz时发生共振，振幅为2mm。
频谱分析显示，橡胶材料振动模式以纵向振动为主，弯曲和扭转振动较弱。
六、实验结论1. 不同材料的振动模式存在差异，主要表现为振动频率、振幅和振动模式的分布。
2. 材料的形状、尺寸等参数对振动模式有显著影响。
3. 钢、铝、塑料和橡胶等不同材料的振动特性可用于指导材料的选择和应用。
弹簧振子实验报告(2)
弹簧振子实验报告一、引言实验目的1. 测定弹簧的刚度系数(stiffness coefficient).2. 研究弹簧振子的振动特性，验证周期公式.3. 学习处理实验数据.实验原理一根上端固定的圆柱螺旋弹簧下端悬一重物后，就构成为了弹簧振子. 当振子处于静止状况时,重物所受的重力与弹簧作用于它的弹性恢复力相平衡,这是振子的静止位置就叫平衡位置.如用外力使振子离开平衡位置然后释放,则振子将以平衡位置为中心作上下振动.实验研究表明,如以振子的平衡位置为原点(x=0),则当振子沿铅垂方向离开平衡位置时,它受到的弹簧恢复力F 在一定的限度内与振子的位移x 成正比, 即F = −kx(1)式中的比例常数k 称为刚度系数 (stiffness coefficient)，它是使弹簧产生单位形变所须的载荷.这就是胡克定律.式 (1) 中的负号表示弹性恢复力始终指向平衡位置. 当位移x 为负值，即振子向下平移时，力F 向上.这里的力F 表示弹性力与重力mg 的综合作用结果.根据牛顿第二定律， 如振子的质量为 m ，在弹性力作用下振子的运动方程为：m d 2x + kx = 0 (2)dt 2令仙2 = mk ，上式可化为一个典型的二阶常系数微分方程仙 02= 0，其解 为x = A sin (仙0 t + p )(3)(3)式表明.弹簧振子在外力扰动后，将做振幅为 A ，角频率为仙0 的简谐振 动，式中的(仙0t + ϕ)称为相位， ϕ称为初相位.角频率为仙0 的振子其振动周期为T 0 = 2π ，可得仙x = 2几√km(4)(4)式表示振子的周期与其质量、 弹簧刚度系数之间的关系， 这是弹簧振子的 最基本的特性.弹簧振子是振动系统中最简单的一种，它的运动特性(振幅，相 位，频率，周期)是所有振动系统共有的基本特性，研究弹簧振子的振动是认识 更复杂震动的基础.弹簧的质量对振动周期也有影响.可以证明，对于质量为m 0 的圆柱形弹簧， 振子周期为T = 2π√(5)式中m 0⁄3称为弹簧的等效质量，即弹簧相当于以m 0⁄3的质量参加了振子的 振动.非圆柱弹簧(如锥形弹簧)的等效质量系数不等于 1/3.m = k T 2 m 042 3我们选用短而轻的弹簧并配备适当分量的砝码组成振子， 是实验条件与理论 比较相符.在此基础上测振子周期， 考察振子质量和弹簧刚度系数对周期的影响， 再将所得结果与理论公式比较，并探讨实验中存在的问题.实验仪器装置游标高度尺，电子天平，弹簧，砝码，秒表二、 实验步骤1. 测弹簧质量和刚度系数先测出弹簧的质量和刚度系数，测量时要分清弹簧的标记色，避免测周期是 把数据弄混.弹簧的刚度系数可用静力平衡法测定，即在悬挂好的弹簧下端逐次 加挂砝码，设其质量为m 1，m 2，m 3，m 4，m 5 ，然后取x i 为自变量、 y i = m i g 为 因变量作直线拟合，斜率 b 的绝对值即为弹簧的刚度系数.(也可对x i ，m i 拟合做 出直线斜率，再乘以 g=9.801m s 2 ).为测准x i ，应选一能正确反映弹簧伸长的标 志线或者面，而且要保证高度尺能方便地校准.实验中砝码和弹簧质量要求读到 0.01g.2. 对同一弹簧测不同振子质量m i 时的周期T i ，验证T 2 —m i 之间的规律选一弹簧，测量 5 或者 6 个不同质量下的振动周期，每次固定读取连续 100 个 (或者 50 个)周期的时间间隔，同一质量下测 3 次，取其平均值来计算结果T i ， 实验前预先拟好数据表格.(5)式改写为方程(6)对测量数据作以T 2 为自变量、 m 为因变量的最小二乘法直线拟合.可由直线 的斜率与截距求得刚度系数 k 与弹簧的质量m 0 .3. 对几乎相同的振子质量测不同弹簧的周期，验证T i — k i 之间的规律.砝码质量可选定大于 0.300kg 的某合适值，用不同弹簧测量振子周期，每次测量仍固定读取连续 100 个(或者 50 个)周期的时间间隔， 同一弹簧测 3 次周期， 取其平均值作为结果T i .不同弹簧的振子总等效质量可能略有不同.下面的数据处理中计算总振子质 量时，近似的统一加之弹簧平均质量的 1/3，经过分析可以得知，这样不同弹簧 的振子总等效质量与近似值的差别不大于 0.15%，折合成的等效周期测量误差不 大于 0.08%，即使不对质量因素进行修正，其影响也不太大.方程(5)可以变换 成ln T i = ln (2π√m +0⁄3) − 21lnk i (7)可对测量数据作以lnk i 为自变量、 lnT i 为因变量进行直线拟合.三、 数据分析1. 砝码质量与弹簧质量其中质量测量的不确定度均为δm =0.0001g表 1 砝码的质量带标记的 弹簧质量m 0 i(g )无(较小)30.16 红色33.20 黄色34.60 橙色39.23 蓝色40.72 无(较大)43.61表 2 弹簧的质量2. 测量弹簧的 k 值其中长度测量的不确定度均为6l = 0.01mm .表中长度单位均为 mm.读数指 弹簧最下端在游标高度尺上的读数.悬挂砝码 0 4 5 6 7 8 9 数砝码 编号砝码 质量mi(g )410.07 810.24 910.16310.21 610.26 710.34 510.39 210.49 110.31悬挂砝码0 41.07 51.45 61.72 72.06 82.30 92.46 总质量(g)g (N)0 0.403 0.504 0.605 0.706 0.807 0.906 mi376.8 369.9 362.7 355.4 347.6 340.8 无(较小) 403.4弹簧读数380.2 370.8 361.4 352.2 343.1 333.7 红色弹簧402.3读数389.5 380.4 368.3 355.0 342.8 330.6 黄色弹簧404.5读数315.7 299.8 284.2 267.2 252.5 236.0 橙色弹簧375.7读数320.3 303.3 286.0 267.0 250.5 233.5 蓝色弹簧381.2读数无(较大) 369.5 286.5 264.7 241.8 219.8 196.4 173.0 弹簧读数表3 悬挂不同砝码的各弹簧读数下面是以读数为自变量,m i g为因变量进行直线拟合所得的图象:R² = 0.9991图 1 无(较小)弹簧mg-xR² = 0.981图2 红色弹簧的mg-xR² = 0.9173图3 黄色弹簧的mg-xR² = 0.9996图4 橙色弹簧的mg-xR² = 0.9983图5 蓝色弹簧的mg-x由拟合直线的斜率可以求得各弹簧的刚度系数见下表表 4 各弹簧的刚度系数3. 对同一弹簧测不同振子质量m i 时的周期T i ，验证T 2 —m i 之间的规律弹簧 无 (较小) 红 黄 橙 蓝 无(较大)刚度系数 k 14.41 12.79 10.98 6.483 6.089 4.613 (N/m )R² = 0.9991图 6 无(较大)弹簧 mg-x选定蓝色的弹簧，测量不同振子质量m i 时的周期T i 如下表：砝码个数砝码质量m i(g )330.9998 441.0674 551.4543 661.716950 个周期时间 28.00 30.91 33.65 36.22 (1) (秒)50 个周期时间 27.97 30.87 33.66 36.16 (2) (秒)50 个周期时间 28.03 30.97 33.69 36.22 (3) (秒)平均每一个周期 0.560 0.618 0.673 0.724时间T i (秒)T 2 (秒^2) 0.314 0.382 0.453 0.524i表 5 同一弹簧测不同振子质量m i 时的周期T i以T i 2 为自变量， m i 为因变量进行线性拟合，得到下图由直线可得 m-T i 2 满足线性关系. 由斜率计算蓝色弹簧得刚度系数为 5.772N/m. 由 截距算的蓝色弹簧的质量为 44.49g.4. 对几乎相同的振子质量测不同弹簧的周期，验证T i — k i 之间的规律.选定 4 个砝码不变.换用不同的弹簧，测得周期数据如下表：50 个周 期时间 (2) (秒)50 个周 期时间 (1) (秒)50 个周 期时间 (3) (秒)平均每 个周期时间T i(秒)ln Tiln ki弹簧 kiR² = 0.9999m-T i 2 拟合直线图 7-0.826-0.819-0.545-0.481无(较 大)R² = 0.9835图 8 不同弹簧的T i — k i 之间的规律红黄橙蓝-0.3524.613 0.4380.4410.6180.70335.16 35.16 30.87 30.91 35.19 30.97 6.483 6.089 21.90 21.88 21.93 2.549 29.00 22.03 22.10 22.06 29.00 2.396 29.00 12.79 10.98 1.529 1.869 1.806 0.58四、 误差分析1. 测量弹簧的 k 值的误差分析见下表综上,各弹簧的刚度系数见下表弹簧刚度系数无(较小)14.41红12.79 黄10.98 橙6.483 蓝6.089 无(较大)4.613( N/m )Γ0.0180.0230.0290.0910.1030.179Δ0.0100.0460.0950.0060.0140.010不确定度0.200.801.480.050.120.06( N/m )弹簧无(较小) 红黄橙蓝无(较大)刚度系数14.41±12.79±10.98± 6.483± 6.089± 4.613±(N/m) 0.20 0.80 1.48 0.05 0.12 0.06之间的规律的误差分析2. 验证T2 —miΓ= 0.098Δy = 8.62 × 105kΔ= ΔB = 5.499 × 1044 2由上式得出Δk = 4 2 ΔB = 0.0217N/m所以由拟合直线计算蓝色弹簧的刚度系数为k = 5.7717±0.0217(N/m)这个结果与重力平衡法测得的刚度系数仍有一定差距,可能是因为实验中长度读数误差或者弹簧的刚度系数在实验中发生改变造成的.ΔA = 1.844 × 104Δm = ΔA × 3 = 5.532 × 104所以蓝色弹簧的质量m 0 = 0.04449 ± 5.532 × 104 (kg)3. 验证T i — k i 之间的规律的误差分析Γ = 3.652Δy = 0.0766ΔB = 0.0896所以拟合直线的斜率为-0.4891±0.0896,该范围包括-0.5 这个理论估计值,说 明实验很好的证实了ln k i 与ln T i 的线性关系.五、 实验结论该实验通过重力平衡法测得了各弹簧的刚度系数.研究了弹簧振子的运动 特性,验证了周期公式T = 2π√.实验数据与理论符合的较好.。
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振动力学课程设计报告
课设题目：电磁振动给料机的振动分析与隔振设计单位：
专业/班级：
姓名：
指导教师：
一、前言
1、课题目的或意义
通过对结构进行振动分析或参数设计，进一步巩固和加深振动力学课程中的基本理论知识，初步掌握实际结构中对振动问题分析、计算的步骤和方法，培养和提高独立分析问题和运用所学理论知识解决实际问题的能力。
2、课题背景：
1、结构：本设计中，料槽底板采用16mm厚钢板焊接而成，再用筋板加强。
料槽衬板采用20mm厚钢板。
料槽材料全部采用镇静钢，能承受工作过程中由于振动产生的交变载荷，焊缝不易开裂。
2、工程应用前景：振动给料机用于把物料从贮料仓或其它贮料设备中均匀或定量的供给到受料设备中,是实行流水作业自动化的必备设备分敞开型和封闭型两种，本设计中电磁振动给料为双质体系统，结构简单，操作方便，不需润化，耗电量小；可以均匀地调节给料量为了减小惯性力，在保证强度和刚度的前提下，应尽可能减轻振动槽体的质量。
从而使其在实际工程应用中会有非常广泛的前景。
二、振动（力学）模型建立
1、结构（系统）模型简介
123123k k k c c c 、为隔振弹簧，为主振弹簧，、、分别为隔振和主振弹簧的阻尼
4k 、4c 分别为尼龙连接板得等效刚度和阻尼。
0m 为偏心块质量，1m 为给料槽体质量，2m 激振器的振动质量。
R m —输送槽体（包括激振器）的质量，1500kg ；即012R m m m m ++=
G m —槽内物料的结合质量。
在实际中系统为离散的，而建立模型后将质量进行集中从而该系统可视为为连续系统，通过上网搜索资料以及书中知识总结并设计出如上所示电磁振动给料机力学模型，其组成为料槽、电磁激振器、减振器、电源控制箱等组成。
2、系统模型参数
（包括系统所必需的几何、质量、等效刚、激励等）
根据实际应用情况假设个几何参数为：
外形尺寸（长x 宽x 高）：4057 x 2100 x 1730mm
1l =390mm 2l =1140mm 3l =650mm
质量参数：
150018753375R G m m m kg =+=+=
0587m Kg = 1456m Kg = 2457m Kg =
等效刚度：由公式得24
055(1)()79
e k K N c k μλγλ=-∆++
1k =875641N/m 2k =854213N/m 3k =2126284N/m 4k =458256 N/m
激振力矩阵：
三、振动分析
1、振动方程建立
由于系统做微抛物运动，因此系统有两个自由度，所以其振动微分方程如下：
MX CX KX F
++=
其中
； 。
2、模态定性分析
（并对固有频率、隔振模态和主振动模态进行理论分析；） 系
统
主
振
刚
度
可
根
据
影
响
系
数
法
得
出
，
，
并可以确定主振刚度仅与减震弹簧有关。
系统固有频率0ϖ由公式
K M ω-=0求出，
所以系统的固有频率和对应的模态完全由系统的物理参数矩阵K 和M 确定，为系统的固有特性。
3、主振弹簧刚度
该给料机正常工作时与不工作是改变量只有G m （槽内物料的结合质量），即料槽内是否有物料。
而主振弹簧固有频率则与仅与减震弹簧有关，所以仍由
带
入数据即可得出。
4、隔振弹簧刚度
隔振弹簧刚度即有3k =2126284N/m 4k =458256 N/m ，同时选取固有频率为7.5Hz 5、固有频率
（选取质量质体1和质体2的质量，运用Matlab 计算振动固有频率） 质体1和质体2即1500R m kg = 1875G m kg =
1.给料机自由振动的固有频率为
1
n ω<2n ω
且
1n ω
为第一阶固有频率，
2
n ω
为第二阶固有频率。
由式K M ω-=0求得:1n ω=139.8 2n ω=168.5
2()0i i K M A ω-=（），再由K 、M 可算出主振模态：
11150.12⎡⎤Φ=⎢⎥-⎣⎦
，20.00181-⎡⎤
Φ=⎢⎥⎣⎦。
2.阻尼矩阵不允许忽略非对角元素，略去动力学方程的激励项，讨论有阻尼多自由系统的自由振动，得到
0MX CX KX ++= （1）
此方程有以下特解 x=φe
λt
（2）
（2）应用MATLAB 软件求方程t M Z C
KZ Z •
••
++=P （）的通解，及固有频率0
ϖ=25.1
6、模态定量分析
1）从频率上来看，前4 阶模态频率相互间间隔较小，外部激励的频率可能同时与几阶频率接近，双质体给料机容易发生振动的叠加。
2）双质体给料机的额定工作频率为16.25Hz ，与第五阶固有频率19.153Hz 的比值为0.848，在0.75～1.3 的范围之内，可以判定该双质体给料机在近共振的状态下工作，这也与动力学参数计算中选取的主振系统的频率比z0 = 0.85相符。
3）从前九阶振型来看，只有当固有频率为10.062Hz 、22.467Hz 时，给料槽体和电机座才出现明显变形。
尼龙板、主振弹簧和隔振弹簧的明显变形在各振型中出现比较多，这是因为其刚度较小所致。
四、减振设计
1、减振设计方案
首先通过在给料机主振部件座加入隔振弹簧、尼龙垫等进行减震，再在料槽上加隔振弹簧减震。
弹簧、尼龙垫的刚度通过计算及实际需要给定。
五、结论
本次课程设计总结、收获或体会
通过查资料结合实际情况使我们了解到电磁振动给料机工作原理及工作原理，两周的课程设计让我感到忙绿而充实，同时在做课程设计的过程中，我查阅了很多的相关资料。
这让我充分地复习并消化了振动力学的知识。
拓宽了见识也了解到振动在实际生活中有很大的应用，虽然很多时候振动是有害的，但我们也可以利用振动去做很多事情。
这让我对以后力学的学习更加有信心。
参考文献：
1）《振动机械的理论与动态设计方法》闻邦椿刘淑英等机械工业出版社；
2）《Matlab基础及数学软件》
3）其他相关资料。