航太工程實驗
動態平衡實驗
















時間：3/25(三) 17：00－20：00
任課老師：田 豐教授
助教：林漢翔助教
組別：第二組
組長：航太三B　　林楷昇　　495430802
組員：航太三B　　蘇友志　　495430422
航太三B　　江柏逸　　495430182
航太三B　　陳俊彥　　495430166
航太三B　　陳信友　　495430521
航太三B　　戴嘉輝　　495380981
航太三B　　林哲偉　 495430489
航太三B　　林世斌　　495430380
航太三B　　張湧易　　495431206
航太三B 林瑋哲 495430406
目錄
零、目錄--------------------------------------------------(1)

一、實驗目的--------------------------------------------(2)

二、實驗理論--------------------------------------------(2)

三、實驗儀器--------------------------------------------(2)

四、實驗步驟--------------------------------------------(3)

五、動態平衡與靜態平衡的差別-------------------(3)

六、實驗圖形---------------------------------------(4 - 18)

七、問題與討論----------------------------------------(19)

八、心得-------------------------------------------(20 - 21)

一、實驗目的
分析一個不平衡的轉動在軸承上的合力，並嘗試平衡一個不穩定之系統，使結構不因振動
而損壞。
二、 實驗理論:
一般而言造成不平衡轉動的原因，不是質量中心不在轉動軸上就是 products of
inertia 不等於零，換個角度來看，假如一個對稱體(products of inertia=0)，但是將
轉軸放在偏心處，則一定會有不穩定的轉動，因此想辦法在其它地方配重，使全系統的質
量中心位於轉軸上，否則軸承處會有力的產生，使結構損壞。若products of inertia 不
等於零，表示此結夠為一不對稱物體，因此轉動時必定不平衡，所以想辦法配重，令
products of inertia等於零，否則在軸承處也會產生力造成振動而損壞結構。
三、 實驗儀器:
1.加速規 2.多通道頻譜分析儀

3.配重物(膠帶 ,螺絲) 4.電腦


四、實驗步驟:
1.將加速規 , 多通道頻譜分析儀與電腦的線路連接並開啟。
2.將頻譜分析軟體開啟並將無配重時的動態圖形拍下。
3.藉由觀查其動態圖形及實際轉動狀況選擇配重物擺放位置。
4.藉由配重物之不同放的位置及重量始結構達到最穩定的狀態，並依序將其頻譜分析
圖形記錄下來。

五、Dynamical balance與 statically balanced的差別
物體要維持在平衡的狀態，必須要此物所受的合力及合力矩為零，合力為零時會達到移
動平衡，而合力矩為零時會達到轉動平衡。要平衡，兩個條件都得同時滿足。
滿足後會有靜態和動態兩種情況出現。靜態的平衡是指既沒有移動又沒有轉動，就像是我
們平常所說的靜止不動；而動態平衡是指物體作均勻的直線運動或是均勻的角速度轉動。

七、問題與討論:
1.本實驗是屬於Dynamical balance 還是 statically balanced？
ANS：Dynamical balance，觀察實驗時轉軸一直呈現轉動的狀態，且觀察本次實驗的名稱
也為動態平衡實驗，因此為Dynamical balance。
2.實驗儀器中的配重，為何除了不同的螺絲之外還要給予膠帶?
為了找到最理想的平衡點，因此給予幾種不一樣重量的螺絲，但是羅思能放置的
位子只有四個洞，因此可以利用膠帶黏螺絲的方式，給予螺絲放置的地方有更大的彈性，
且膠帶也可以作微調的工作，始得實驗數據更為精準。
3.怎樣才是最理想的實驗結果? 為何做出來的實驗不夠理想?
最理想的實驗結果應該是一條線吧!!但是要完全不震動實際上是非常困難的，因
此實驗上的理想波型應該是一個平滑的正弦波，且周期越大越好振福越小越佳。但是實驗
時由於做不出完美的動態平衡，且實驗時的桌子有著些許的振動干擾，因此無法達成最理
想的狀態。
4.動態平衡在生活上的應用
生活上動台平衡罪常見的應用，無非是汽車輪胎的配重。再來就是許多工廠機械、電
腦….等。只要是有旋轉運動狀態的精密機械，大多數都會經過動態平衡的實驗來確保其
正常運作。
5.外在的擾動,例如電腦的振動或是組員的講話聲等等,會不會影響動態平衡?
會影響加速規的動態平衡,電腦的振動就是很好的例子,因為電腦的電源供應器,也會
讓周圍有所振動,自然影響到加速規所顯示出來的波形,而且這也有可能讓波形有所小改變
的原因。
6.如果動態不平衡產生的影響?
如果動態不平衡則在軸承的地方會產生力，始得轉軸被破壞，而且如果不平衡轉軸會
產生振動，而震動也可能造成結構損壞，假使振動頻率恰巧與機械的自然頻率相同時，也
會產生共振。這些都是造成機械損壞的原因，而為了確保機械能正常、順暢且壽命長久的
使用下去，因此都會做動態平衡的實驗檢測。
7.為何要固定馬達的轉速
因為改變馬達的轉速間接也改變了波型的振幅，轉速快，震動大因此震幅 相對也較大，
而轉速慢，震動小波型振幅也較小。如果同時改變配重與轉速，這樣實驗就有兩個變因，
如此便無法得知改變配重的方式是否使的轉動更穩定。




八、心得
林楷昇

一開始聽到動態平衡感覺好像遊樂園的遊樂器材，有那種酷炫的感覺，但一到實驗
室，看到器材感覺有很精密，聽完助教講解，才清楚知道器材的使用，雖然有寫預報，但
畢竟只是文字的描寫跟見到實體感覺還是有點距離；實驗當中，我們有點像遊戲一樣，在
不斷的常是平衡的位子和方式，讓人留下深刻的印象！

江柏逸

此次的實驗為動態平衡，實驗方法是讓我們用螺絲放置在不同的地方，使加速規在
轉動時達成平衡，由於螺絲的重量有大有小，加上位置不同所造成的轉動慣量也不同，輔
以黏膠帶的方式來微調，到處平衡其實還蠻有趣的，需注意的是在操作儀器的時候，要小
心不要振動到桌面，破壞到原量測到的圖形，另外也要注意儀器上面的膠帶最好不要在轉
動時撞到儀器本身，否則就算是找到了穩定的擺放位置與重量，也可能因振動而損害結構
。

陳信友

這次的實驗，感覺還挺好玩的，而且感覺也很精密，因為只要改變螺絲的位置，實
驗結果就會不同，甚至是增加幾片膠帶的重量都可以稍微改變實驗結果的波長，不過也因
為儀器很精密，所以根本做不到完全的轉軸平衡。不過這樣也好，多做幾個這種差距很細
微的實驗，可以讓我們更加細心也更加有耐心一點。機會做其他的實驗。

林哲偉
這次的動態平衡實驗，使我們了解物體轉動時的振動頻率的圖形和透過程式掩飾圖形知道
物體的第一自然頻率的位子，和在配重盤上放重物看看頻率圖的變化，做一些調整使得振
動頻率降到最小，或者使振動頻率加到最大，對每張物同配重位子觀察不同配重位子上的
頻率變化等等。


張湧易

這次的實驗我們很意外的在一開始就讓儀器達到較為平衡的狀態，第一次使用這套震盪測
試的軟體，其實一開始看病不是很懂該如何正確解讀，只會看那震盪波的變大變小，經過
助教解說和同學的討論才比較瞭解如何去看那些震盪波。第一次的平穩狀態似乎是誤打誤
撞所找到的，之後我們也是過許多配重方法來平衡，但用膠帶的微調配重似乎就沒有很明
顯，必須用比較多的膠帶進行微調才有明顯的改變。這次實驗感覺主要是學習到如何去判
讀那震盪圖，而如何去配重似乎是其次的目的了。

林世斌

這次實驗目的是測量高速旋轉的圓盤，並分析其旋轉中所產生的波形和振幅，之後再以配
重的方式降低它的振動，讓振幅減小，以得到較穩定的旋轉效果。途中我們嘗試以螺絲和
膠帶分別置於圓盤不同的位置，來達到所要求的穩定效果，且作多組的搭配和嘗試，最後
終於在十幾組實驗結果中，找到較穩定的平衡。
讓我們非常興奮，也對靜態平衡和動態平衡有初步的認識，另外也認為一台小小的儀器，
竟然可以証實出這些理論，實在深感驚訝！

戴嘉輝

利用配重的東西來改善轉軸的穩定度,雖然所給的重量都很小,所造成的變化也比較小,所
以在做實驗的時候,也用了不一樣的配重物,來增加實驗在配重間的差距,讓數值及反應產
生較大的改變,以方便記錄波形圖,但是總覺得在看波型圖時,都覺得如果差異沒有很大,波
形間的差異也不會有太大的變化,所以這是這次實驗要我們注意的地方

蘇友志

這次的實驗非常的簡單也非常的有趣，由於我們一開始的運氣不錯，很快的便能找到最穩
定的擺放位置，而且雖然螺絲的種類不多只有三種，但是提供膠帶真的是非常的人性化，
因為膠帶除了能做微調之外，還能使螺絲擺放的位置有更多的選擇。
這次實驗的原理以前也在動力課本上學過，在此也由實驗對轉軸中心有更加的了解，雖然
無法利用課本上的公式計算出完美的位置，但卻經由實際實驗得到課本上學不到的經驗與
樂趣。

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