本發(fā)明涉及一種結(jié)構(gòu)固有頻率測(cè)量裝置，特別是一種用于教學(xué)高階振型振動(dòng)的實(shí)驗(yàn)裝置。

背景技術(shù)：

在機(jī)械工程領(lǐng)域中振動(dòng)現(xiàn)象無處不在，無論是設(shè)備正常運(yùn)行還是設(shè)備存在故障，都會(huì)通過振動(dòng)形式表現(xiàn)出來。有些振動(dòng)是有利的，可以加以利用；大多數(shù)振動(dòng)則是對(duì)設(shè)備不利的，會(huì)增加設(shè)備故障發(fā)生率；振動(dòng)也可以作為診斷信息提供給使用者，使人們便于了解設(shè)備的運(yùn)行情況?！稒C(jī)械振動(dòng)學(xué)》是機(jī)械工程學(xué)科的一門專業(yè)課程，其具有一定的理論深度，特別是對(duì)于高階振型的振動(dòng)系統(tǒng)來說，單純通過學(xué)習(xí)課本知識(shí)和課堂講解學(xué)生難以理解和掌握該振動(dòng)現(xiàn)象，重要的是學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)和實(shí)踐環(huán)節(jié)的訓(xùn)練。

目前的振動(dòng)學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置主要為一階振型系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)上相當(dāng)于一根簡(jiǎn)支梁，即一橫梁的兩端被兩立柱支撐著，連接方式為固定連接，立柱與底板也采用固定連接方式連接；激振器安裝于橫梁的下方，其與橫梁和底板的連接方式均為固定連接。該裝置的不足之處是其僅僅能夠測(cè)取出結(jié)構(gòu)在自由振動(dòng)和受迫振動(dòng)下的一階固有頻率，不能測(cè)取結(jié)構(gòu)的理論固有頻率，因此不能夠很好地與理論聯(lián)系起來，且現(xiàn)有的裝置不能觀測(cè)結(jié)構(gòu)共振時(shí)的振型，對(duì)于學(xué)校教學(xué)來講，設(shè)計(jì)一臺(tái)用于教學(xué)的高階振型振動(dòng)實(shí)驗(yàn)裝置是非常必要的。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

基于上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明提供一種能夠測(cè)取結(jié)構(gòu)理論固有頻率、自由振動(dòng)和受迫振動(dòng)下的固有頻率，并在結(jié)構(gòu)共振時(shí)觀測(cè)結(jié)構(gòu)振型的用于教學(xué)的高階振型振動(dòng)實(shí)驗(yàn)裝置。

本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的。

一種用于教學(xué)的高階振型振動(dòng)實(shí)驗(yàn)裝置，包括底板、左側(cè)板、右側(cè)板、上橫梁、中橫梁、下橫梁、立柱及頻閃儀；其特征在于：所述左側(cè)板和所述右側(cè)板固定在所述底板上，所述上橫梁固定在所述左側(cè)板和所述右側(cè)板之間，且與所述左側(cè)板和所述右側(cè)板的頂端對(duì)齊，所述中橫梁固定在所述左側(cè)板和所述右側(cè)板之間，且在所述上橫梁的下方，所述下橫梁固定在所述左側(cè)板和所述右側(cè)板之間，且在所述中橫梁的下方，所述立柱固定在所述底板上，構(gòu)成所述高階振型振動(dòng)實(shí)驗(yàn)裝置。

本發(fā)明在所述左側(cè)板和所述右側(cè)板上設(shè)置有若干通孔，在所述左側(cè)板上設(shè)置有若干通孔，在所述右側(cè)板上設(shè)置有掛環(huán)。

本發(fā)明在所述上橫梁、中橫梁和下橫梁內(nèi)部設(shè)置有塞塊，所述塞塊由螺母和焊板焊接而構(gòu)成。

本發(fā)明在所述左側(cè)板上設(shè)置有數(shù)顯千分表，在所述掛環(huán)上設(shè)置有砝碼。

本發(fā)明在所述左側(cè)板上設(shè)置有傳感器ⅰ，所述傳感器ⅰ與采集儀連接。

本發(fā)明在所述左側(cè)板上設(shè)置有傳感器ⅱ，所述傳感器ⅱ與采集儀連接，在所述左側(cè)板上設(shè)置有激振器，所述激振器與信號(hào)發(fā)生器連接。

本發(fā)明在所述左側(cè)板上設(shè)置有激振器，所述激振器與信號(hào)發(fā)生器連接。

本發(fā)明在所述高階振型振動(dòng)實(shí)驗(yàn)裝置設(shè)置有柔度法求固有頻率和主振型應(yīng)用程序。

本發(fā)明相對(duì)于現(xiàn)有用于教學(xué)的高階振型振動(dòng)實(shí)驗(yàn)裝置，首先，能夠測(cè)得結(jié)構(gòu)理論固有頻率計(jì)算所需的柔度矩陣和質(zhì)量矩陣，可以計(jì)算出結(jié)構(gòu)的理論固有頻率；其次，能夠測(cè)取結(jié)構(gòu)在自由振動(dòng)和受迫振動(dòng)下的高階固有頻率，進(jìn)而和理論固有頻率比較；同時(shí)，還能夠觀察到結(jié)構(gòu)共振時(shí)的振型，進(jìn)一步提高了學(xué)生對(duì)振動(dòng)的認(rèn)識(shí)。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是圖1中左側(cè)板的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3是圖1中右側(cè)板的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4是圖3中右側(cè)板的俯視結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5是圖1中上橫梁、中橫梁、下橫梁結(jié)構(gòu)示意圖。

圖6是圖4中上橫梁、中橫梁、下橫梁結(jié)構(gòu)側(cè)視圖。

圖7是圖5中塞塊結(jié)構(gòu)示意圖。

圖8是權(quán)利要求4的使用結(jié)構(gòu)狀態(tài)圖。

圖9是權(quán)利要求5的使用結(jié)構(gòu)狀態(tài)圖。

圖10是權(quán)利要求6的使用結(jié)構(gòu)狀態(tài)圖。

圖11是權(quán)利要求7的使用結(jié)構(gòu)狀態(tài)圖。

圖12是本發(fā)明柔度法計(jì)算理論固有頻率應(yīng)用程序界面。

圖中：1：底板；2：左側(cè)板；3：右側(cè)板；4：上橫梁；5：中橫梁；6：下橫梁；7：立柱；8：通孔；9：掛環(huán)；10：塞塊；11：螺母；12：焊板；13：數(shù)顯千分表；14：砝碼；15：傳感器ⅰ；16：采集儀；17：第二傳感器ⅱ；18：采集儀；19：激振器；20：信號(hào)發(fā)生器；21：頻閃儀；22：激振器；23：通孔；24：信號(hào)發(fā)生器。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式作出進(jìn)一步的說明。

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

如附圖1所示，實(shí)施用于教學(xué)的高階振型振動(dòng)實(shí)驗(yàn)裝置，包括底板1、左側(cè)板2、右側(cè)板3、上橫梁4、中橫梁5、下橫梁6、立柱7，所述左側(cè)板2和所述右側(cè)板3固定在所述底板1上，方向如附圖所示，所述上橫梁4固定在所述左側(cè)板2和所述右側(cè)板3之間，且上橫梁的頂端與左側(cè)板2和右側(cè)板3的頂端對(duì)齊，所述中橫梁5固定在所述左側(cè)板2和所述右側(cè)板3之間，且在所述上橫梁4的下方，所述下橫梁6固定在所述左側(cè)板2和所述右側(cè)板3之間，且在所述中橫梁5的下方，三根橫梁之間的距離相等，所述立柱7固定在所述底板1上。

如附圖2、附圖3和附圖4所示，在所述左側(cè)板2和所述右側(cè)板3上開有與橫梁固定位置對(duì)應(yīng)的通孔8，用于固定三根橫梁；在所述的左側(cè)板2上設(shè)置有若干通孔23，用于安裝激振器；在所述右側(cè)板3的通孔之間設(shè)置有掛環(huán)9，用于懸掛砝碼14。

如附圖5、附圖6和附圖7所示，在所述上橫梁4、中橫梁5和下橫梁6內(nèi)部設(shè)置有塞塊10，用于三根橫梁與左右側(cè)板的連接；所述塞塊10由螺母11和焊板12焊接而成。

如附圖8所示，在所述左側(cè)板2上設(shè)置有數(shù)顯千分表13，用于測(cè)取結(jié)構(gòu)的變形，進(jìn)而得到結(jié)構(gòu)的柔度矩陣；在所述的掛環(huán)9上設(shè)置有砝碼14，用于使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生變形。

如附圖9所示，在所述左側(cè)板2上設(shè)置有傳感器15，所述傳感器15與采集儀16連接，用于測(cè)取結(jié)構(gòu)自由振動(dòng)時(shí)的振動(dòng)波形，進(jìn)而分析出結(jié)構(gòu)自由振動(dòng)下的固有頻率。

如附圖10所示，在所述左側(cè)板2上設(shè)置有傳感器17，所述傳感器17與采集儀18連接，在所述左側(cè)板2上設(shè)置有激振器19，所述激振器19與信號(hào)發(fā)生器20連接，用于使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生受迫振動(dòng)，測(cè)取結(jié)構(gòu)受迫振動(dòng)時(shí)的振動(dòng)波形，進(jìn)而分析出結(jié)構(gòu)受迫振動(dòng)下的固有頻率。

如附圖11所示，包括頻閃儀21，在所述的左側(cè)板2上設(shè)置有激振器22，所述激振器22與信號(hào)發(fā)生器24連接，用于使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生共振，觀察結(jié)構(gòu)共振時(shí)的振型。

如附圖12所示，將測(cè)得的柔度矩陣和質(zhì)量矩陣輸入到“柔度法求固有頻率和主振型”應(yīng)用軟件對(duì)應(yīng)的方框中，點(diǎn)擊計(jì)算，即可計(jì)算出結(jié)構(gòu)的理論各階固有頻率和振型。

上述用于教學(xué)的高階振型振動(dòng)實(shí)驗(yàn)裝置的實(shí)施，在用于教學(xué)過程中，直觀簡(jiǎn)單地表現(xiàn)了高階振型振動(dòng)實(shí)驗(yàn)，學(xué)生一目了然，收到了積極的教學(xué)效果，實(shí)用證明該裝置能夠測(cè)取結(jié)構(gòu)的理論固有頻率、自由振動(dòng)和受迫振動(dòng)下的固有頻率，并在結(jié)構(gòu)共振時(shí)觀測(cè)結(jié)構(gòu)振型。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所做的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。