第十章.阻尼减振降噪技术
减振降噪工程方案
减振降噪工程方案引言减振降噪工程是一项重要的技术工程，它的目标是在噪声较大的环境下，减少或排除噪声，并为人们提供舒适的工作和生活环境。
减振降噪工程的实施需要对噪声源、噪声传播路径和受体进行认真分析，并根据特定条件制定相应的工程方案。
本文将从减振和降噪的角度出发，探讨减振降噪工程方案实施的关键问题。
一、噪声源分析减振降噪工程的第一步是对噪声源进行分析。
噪声源可以分为机械噪声、空气噪声和结构噪声等。
机械设备和车辆的运行和振动是机械噪声的主要来源，由于机械部件的运动而产生的摩擦、碰撞和震动会导致机械噪声。
空气噪声是由风、雨、雷电以及空气振动等引起的噪声，结构噪声是由建筑物、管道、桥梁和其他工程结构的运动振动所引起。
针对不同的噪声源，需要采取相应的减振和降噪措施。
二、减振措施1. 机械噪声的减振机械噪声的减振措施主要包括降低机械设备的振动传播、减小机械部件之间的摩擦、改变机械设备的结构或工况等。
对于机械设备的振动传播，可以通过安装减振器、使用吸振垫、改变机械设备的位置等方式来减轻振动传播，从而达到减振的效果。
减小机械部件之间的摩擦可以通过润滑、减少机械零部件的运动摩擦面、减小传动链的张紧力等方法来实现。
改变机械设备的结构或工况需要对机械设备的设计进行优化或改造，以减小机械噪声的产生。
2. 空气噪声的减振空气噪声的减振措施主要包括声音吸收和隔声、改变声源的位置或方向、加装隔音屏障等。
声音吸收和隔声是通过在声音传播路径上加装吸音材料或隔音墙、板等结构来吸收或反射声波，从而达到降低空气噪声的目的。
改变声源的位置或方向可以通过改变建筑物的朝向、布置新的隔音设施或几何造型来减小声源产生的噪声传播。
加装隔音屏障是在声源和受体之间设置隔音屏障，阻碍声波传播，达到减振的效果。
3. 结构噪声的减振结构噪声的减振措施主要包括减小结构振动、改变结构的设计和工艺等。
减小结构振动可以通过加装隔离器、增加结构强度和刚度、采用减振支座等方式来实现。
科技成果——金属橡胶阻尼减振技术
科技成果——金属橡胶阻尼减振技术成果简介
金属橡胶阻尼减振技术是技术含量很高的关键技术，利用该技术可以制备出不同结构参数和性能特点的金属橡胶隔振器。
金属橡胶隔振器中的弹性阻尼元件是以金属丝为原材料，不含有任何普通橡胶，但经过特殊工艺成型后，阻尼元件却具有普通橡胶一样的弹性，工作中通过弹性元件变形产生的结构阻尼和元件内部金属丝接触点产生的干摩擦实现阻尼减振，具有良好的抗冲击和过临界性能，是高低温、大温差、强辐射及腐蚀环境下普通橡胶隔振器的最佳替代品。
技术指标适用的工作温度-80℃到1000℃，固有频率小于30Hz，阻尼系数可达0.35，承载能力高，范围广，能够承受空间载荷作用。
金属橡胶隔振器的刚度具有非线性，改变其预变形量，可以使隔振器具有良好的过临界性能。
应用领域金属橡胶隔振器适用于各种民品特殊工况下的阻尼减振，在高温、低温、大温差、高真空、强辐射及腐蚀环境下具有优良的阻尼减振性能。
作为我国金属橡胶技术研究领域最具研发实力的团队，与俄罗斯具有联合实验室和良好的合作关系。
主要应用成果
1、2003年，获黑龙江省科学技术二等奖和国防科工委科学技术三等奖各一项；
2、已获中国发明专利和俄罗斯发明专利各1项，实用新型专利5项；
3、已开发研制多种规格尺寸和不同性能特点的金属橡胶隔振器，可供不同工况选用。
减振降噪措施
减振降噪措施嘿，大家好呀！今天咱就来好好聊聊减振降噪措施。
为啥要搞这些措施呢？你想想啊，要是你住在一个整天吵吵闹闹的地方，那得多闹心啊！所以呢，减振降噪很重要哦！首先说说从声源处减振降噪的办法。
就好比一个大嗓门的人，咱得让他小点声不是。
对于那些发出噪声的机器设备啊，咱可以给它们进行改良优化。
比如说给机器加上一些减震的垫子、安装消音器啥的，就像给大嗓门戴上口罩一样，让声音小下来。
具体操作呢，就是找到合适的减震垫和消音器，然后技术人员像个小工匠一样，把它们安装在机器的关键部位，让机器工作的时候不那么闹腾啦。
预期效果嘛，那就是能大大降低声源发出的噪声，让周围环境安静不少呢！再来讲讲在传播途径上采取的措施。
这就像是声音这个调皮的小淘气在跑的路上被我们拦住啦。
可以用一些隔音材料来建一堵“隔音墙”。
比如说用隔音板、隔音毡这些东西，把声音给挡住。
具体咋操作呢？嘿，就像搭积木一样，把这些隔音材料按照要求安装在需要隔音的地方，比如房间的墙壁上、天花板上。
然后呢，声音就像遇到了一堵坚固的城墙，过不去啦！这样一来，在这个房间外面就听不到里面的吵闹声啦。
还有一种有趣的办法就是种植树木。
哈哈，想不到吧！这些大树就像是一群绿色的卫士，能把声音给削弱。
具体怎么做呢？那就选一些合适的树种，种在噪声源和需要安静的区域之间。
这些大树的枝叶会把声音给分散、吸收一部分，就像给声音挠痒痒，让它没力气闹腾啦。
然后说说在接收处的措施。
这就好比给自己戴上耳塞，把耳朵保护起来。
可以使用耳塞、耳罩这些小玩意儿。
具体操作就是把耳塞塞进耳朵里，或者把耳罩戴在头上。
这就像给耳朵穿上了一层厚厚的棉袄，声音就不容易钻进耳朵啦。
效果嘛，当然是能让我们自己感觉安静许多啦。
不过啊，在实施这些措施的时候，可得注意一些小细节哦！比如说安装那些减震垫、消音器的时候，可得安装牢固了，别松松垮垮的，不然可就没效果啦。
还有选择隔音材料的时候，要选质量好的，不然用不了多久就坏了，那不就白折腾啦。
第十章 消声器
管式消声器是一种最简单的消声器，它仅在管壁内周 贴上一层吸声材料，故又称“管衬”。特点是制作方便， 阻力小，但只适用于较小的风道，直径一般不大于400mm。 管式消声器仅对中、高频率吸声有一定的消声作用．对低 频性能很差。
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单通道直管式阻性消声器 消声量的计算
• 经验公式
P L ( ) l S
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3．折板式和声流式消声器
折板式
声流式
折板式消声器实际上是片式消声器的变种。为了提高其 高频消声性能，把直片做成折弯状，这样能增加声波在消声 器内反射次数，即增加吸声层与声波的接触机会，从而提高 消声效果。 声流式消声器是由折板式消声器改进的，这种消声器把 吸声层制成正弦波形。与折板式比较，它能使气流通畅流过， 减少阻损。其缺点是加工复杂，造价高。 23
15
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四、消声器的分类
阻性消声器
按消声机理
抗性消声器
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10.2
消声原理
阻性消声器
阻性消声器的消声原理与多孔性吸声材 料（玻璃纤维、泡沫塑料、烧结金属、烧结陶瓷 等）相似：在气流通道管壁衬以吸声材料， 利用声波在多孔性吸声材料中传播时通过 摩擦将声能转化为热能。
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1.单通道直管式阻性消声器
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扩散消声器： 适用于流速极高的放空排气 – 小孔喷注消声器：
原理：小喷口代替大喷口，提高喷气速度，使 噪声移到人耳不敏感的范围
气动马达消音器 多孔陶瓷
fp
v 0.2 D
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微穿孔板消声器
一般是用厚度小于1mm的纯金属薄板 制作，在薄板上用孔径小于1mm的钻头穿 孔，穿孔率为1％一3％。其消声原理实 质上是一个共振式消声器，对低频消声 效果较显著。
阻尼降噪原理
阻尼降噪原理
阻尼降噪是指利用某些物质的弹性势能来消耗振动能量的方法，其实质是利用物质的某些特性，在结构中形成一个阻尼层，以降低振动速度和幅度。
例如，在有弹性夹层的梁中，当一阶弯曲振动通过弹性夹层时，由于有一定的阻尼作用，使梁中振动速度衰减较慢。
又如，在一个刚性圆板内装一块橡胶板和一块金属板，金属板置于圆板中。
当一阶弯曲振动通过圆板时，金属板会被压缩变形而与橡胶板一起向外运动。
此时如果在金属板面贴上橡胶板或在金属板面上涂上一些粘性流体（如水），当这两种物质混合在一起时会使金属板产生明显的阻尼力，从而使振动速度下降。
利用这种方法可以制造出具有消声效果的建筑物。
这种消声作用主要是由于建筑结构中某些部位采用了阻尼材料引起的。
阻尼降噪方法是利用某些物质的弹性势能来消耗振动能量，这种能量可以分为弹性、粘弹性和粘弹三种。
其中，弹性势能是通过阻尼材料本身的粘弹性而消耗振动能量；而粘弹性则是通过粘结在结构中的粘性流体（水）来消耗振动能量。
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混凝土减震降噪处理方法
混凝土减震降噪处理方法一、前言混凝土结构在建筑工程中得到广泛应用，但其刚性较大，容易产生噪声和振动，影响人们的生活和工作。
为了减少建筑物的震动和噪声，需要采用一些有效的减震降噪处理方法。
本文将为大家介绍几种常用的混凝土减震降噪处理方法。
二、减震处理方法1. 弹性支座减震法弹性支承法是一种常见的减震处理方法，其原理是将结构与地基之间添加弹性支承，使结构能够在地震或其他外部荷载作用下发生相对位移，从而将地震或其他外部荷载的能量消耗掉，减少结构的震动反应。
弹性支承法的主要优点是易于施工，并且可以根据需要进行调整。
2. 防震支撑减震法防震支撑法是一种通过支撑结构的方式来减小结构受到的地震或其他外部荷载的振动反应的方法。
其基本原理是在结构的支撑点处设置弹性支座或弹簧，使结构能够在地震或其他外部荷载作用下发生相对位移，从而将地震或其他外部荷载的能量消耗掉，减少结构的震动反应。
防震支撑法的主要优点是施工简单、可调性好、减震效果显著。
3. 隔震层减震法隔震层减震法是一种通过在结构下方设置隔振层的方式来减小结构受到的地震或其他外部荷载的振动反应的方法。
其基本原理是在结构下方设置一层隔振材料，例如橡胶、弹簧、减震橡胶、防震垫等，使结构能够在地震或其他外部荷载作用下发生相对位移，从而将地震或其他外部荷载的能量消耗掉，减少结构的震动反应。
隔震层减震法的主要优点是减震效果好、适用范围广、施工方便等。
4. 阻尼器减震法阻尼器减震法是一种通过设置阻尼器来减小结构受到的地震或其他外部荷载的振动反应的方法。
其基本原理是在结构的支撑点处设置阻尼器，当地震或其他外部荷载作用于结构时，阻尼器会产生阻尼力，将地震或其他外部荷载的能量消耗掉，减少结构的震动反应。
阻尼器减震法的主要优点是减震效果好、结构稳定性高、施工方便等。
三、降噪处理方法1. 隔音墙隔音墙是一种常见的降噪处理方法，其主要原理是通过设置具有吸声性能的材料来隔离声源和接收器，从而减少声波的传播和反射。
幕墙设计中的减振与降噪技术创新
幕墙设计中的减振与降噪技术创新幕墙作为现代建筑设计的重要组成部分，不仅美化了建筑外观，还具备了保温、隔热等功能。
然而，在大城市中，尤其是高密度建筑区域，城市噪音污染和地震风险成为了幕墙设计中需要解决的问题。
因此，如何通过技术创新来减振和降噪，成为了幕墙设计的重要课题。
一、减振技术的创新幕墙受到地震等外力作用时，会出现振动现象，这对于建筑结构的稳定性和幕墙的使用寿命都带来了挑战。
因此，在幕墙设计中采用减振技术是必不可少的。
1. 阻尼器技术的应用阻尼器是一种能够吸收和消耗能量的装置，可以有效减小幕墙振动的幅度。
传统的阻尼器主要采用阻尼器盘式结构，但这种结构存在重量大、体积大的问题。
近年来，一种新型的阻尼器材料——形状记忆合金，逐渐应用到幕墙设计中。
这种合金可以根据外界条件的变化，自主调节形状，从而实现良好的减振效果。
相比传统的阻尼器，形状记忆合金具有更小的体积和更轻的重量，可以提高幕墙的使用寿命。
2. 弹簧隔振器技术的应用弹簧隔振器是一种常用的减振技术，通过将弹簧装置嵌入幕墙系统内部，能够有效减少建筑结构和幕墙受到的振动。
同时，弹簧隔振器还可以提高幕墙的耐风能力和抗震能力，使建筑更加安全可靠。
二、降噪技术的创新城市噪音对人们的生活和健康造成了很大的影响，而高层建筑的幕墙往往是噪音传播的重要通道。
因此，在幕墙设计中采用降噪技术是十分重要的。
1. 窗户降噪技术的应用窗户是幕墙中噪音传播的主要通道，因此采用降噪技术来减少窗户传导的噪音是非常有效的。
一种常见的降噪技术是在窗户上安装多层玻璃，通过吸音膜、空气隔离层等结构，将噪音的传导和透射都大大减少，从而实现降噪效果。
2. 声学吸音材料的应用在幕墙设计中，通过使用声学吸音材料来减少噪音的反射和传播是一种常见的做法。
这些吸音材料可以通过吸收和散射噪音的能量，来减少噪音对建筑物内部的影响。
近年来，一种新型的声学吸音材料——纳米微孔陶瓷板，开始应用到幕墙设计中。
它具有良好的吸音性能和耐候性能，可以有效地减少噪音的传播，创造一个更加安静舒适的室内环境。
第十章 隔振技术与阻尼减
（3）当f/f0＞21/2时，即干扰力频率大于隔振系统的 固有频率的21/2 倍，即CD段的T小于1，隔振系 统才真正起隔振作用。
当考虑体系有阻尼情况时，即在体系中安装阻 尼器，如橡皮垫等，则体系的传振系数为：
T
1 f
1 4 f0
2
2 2
4
f
f0
2
2
f
f0
其中：f为干扰力频率，f0为系统的固有频率。 对上式的讨论： （1）当f/f0＜1时，即干扰力的频率小于隔振系统 的固有频率，在书中图10-7中的AB段的T＝1， 说明干扰力全部通过隔振装臵，即隔振系统不 起作用。
（2）当f/f0＝1时，即干扰力的频率等于或接近隔 振系统的固有频率，即BC段的T大于1，说明隔 振系统不但不起隔振作用，反而放大了振动的 干扰，甚至产生共振现象。
综合上述两种讨论，可知：
1）欲得到好的隔振效果，必须设计较低的f0，并 且只有当f/f0＞21/2，才能获得好的隔振效果；
2）如果干扰频率f比较低，或者因其他原因，只 能做到f/f0＜21/2时，此时可采取增加阻尼来限制 干扰力的放大作用。
实际应用举例：
1. 拖拉机空负荷时要比有负荷时振动大，是何原因？
传递力 T 干扰力
系数越小，隔振元件传递的力越小，隔振 效果越好。
振动级：
1 L 20 lg T
如：当干扰力通过隔振系统后，其振幅降低到 原来的1/10时，即T＝0.1，则干扰力的振动级降 低了20dB.
隔振效率：
1 T 100%
传振系数越小，隔振效率越高。
对于一个单向自由振动（不考虑体系阻尼）， 则体系的固有频率为：
其中：X－振动的位移，m Xm－振幅，即最大的位移，m ω－角频率，等于2πf φ－相位
阻尼减振
4
大的宇航器、发射器在发射阶段往往受到激烈的 发动机噪声干扰。
某大型发射器发射时在壳体外部测得的声压级
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7.1 阻尼的定义与作用 7.2 阻尼减振的原理 7.3 阻尼材料 7.4 阻尼基本结构及其应用
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7.1 阻尼的定义与作用
7.1.1 阻尼的定义
阻尼 是指系统损耗能量的能力。从减振的
角度看，就是将机械振动的能量转变成热能或其 它可以损耗的能量，从而达到减振的目的。 视频
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【例】
其底座内所填充的 混凝土的内摩擦阻力较 高，再配上封泥芯的床 身，使机床有较高的抗 振性。
DEN480L型数控车床底座和床身示意图
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（5）磁电效应阻尼
机械能转变为电能的过程中，由磁电效应产生阻尼。 在磁极中间设置金属导磁片，磁片旋转时切割磁力 线而形成涡流，涡流在磁场作用下又产生与运动相反的 作用力以阻止运动，由此而产生的阻尼称为涡流阻尼。 涡流阻尼的能量损耗由电磁的磁滞损失和涡流通过电阻 的能量损失组成。
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常用材料的损耗因子ຫໍສະໝຸດ 材料钢、铁 有色金属
玻璃 塑料 有机玻璃 木纤维板 混凝土 砂（干砂） 粘弹性材料
损耗因子
1 × 10 -4 ~ 6 × 10 -4 1 × 10 -4 ~ 2 × 10 -3 0.6 × 10 -3 ~ 2 × 10 -3 5 × 10 -3 ~ 1 × 10 -2 2 × 10 -2 ~ 4 × 10 -2 1 × 10 -2 ~ 3 × 10 -2 1.5 × 10 -2 ~ 5 × 10 -2 1.2 × 10 -1 ~ 6 × 10 -1
2 × 10 -1 ~5
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从物理现象上区分，阻尼可以分为以下五类： （1）工程材料内阻尼
“阻尼材料”在减振降噪方面的应用——医院设计(十一)
“阻尼材料”在减振降噪方面的应用——医院设计（十一）随着现代工业的持续发展，产生剧烈振动的工具和大功率机械不断增多，各种机械设备在运转及工作过程中带来的振动危害也日益严重。
为了减少这类振动和噪声给人们的生活和工作带来影响，使用阻尼材料进行减振降噪成为了解决上述问题有效的手段之一。
那阻尼材料是一种什么材料？这个需要先从阻尼说起。
什么是阻尼？指任何振动系统在振动中，由于外界作用或系统本身固有的原因引起的振动幅度逐渐下降的特性。
从减振角度看，就是将机械振动的能量转变成热量和其他可消耗的能量，从而达到减振的目的。
< 阻尼示意图>而在振动物体产生高的共振振幅前，先将一部分振动能在自身中消耗，以达到减少振幅、降低振幅为目的的材料，我们统称为阻尼材料。
在市面上，其种类繁多，概括起来可分为以下几种：1、黏弹性阻尼材料（即高聚物阻尼材料）2、复合阻尼材料3、陶瓷类耐高温阻尼材料4、智能型阻尼材料因不同阻尼材料的阻尼性能相差极大，大多数结构材料如金属材料的损耗因子较小，高聚物黏弹材料的损耗因子则较大。
< 高分子阻尼材料：Soundbox隔声毡>其中，高聚物阻尼材料作为一类新的功能材料，其阻尼性能比高阻尼合金要高出1-2个数量级。
具有一定优势的阻尼性能，已广泛应用于民用建筑、尖端武器装备、航天飞行器、航海、环境保护等各个方面。
那高聚物阻尼材料到底是一种怎样的材料，有什么作用？主要用在哪里？什么是高聚物阻尼材料？高聚物阻尼材料是以高分子量的聚合物制成的一种高分子阻尼材料，也可以说聚合度很高的聚合物是高分子，属于功能性阻尼材料。
< 高聚合物是高分子，高分子不局限于聚合物>它是一种具有吸声、隔热、防振等功能，多用在使用温度、使用频率下有较大内耗峰的材料。
如聚丙烯酸酯、聚氨酯、环氧树脂、丁基橡胶及丁腈橡胶等。
按使用方法可分喷涂型、自粘型和胶片型3种：1.喷涂型可直接通过喷涂或辊涂、刮涂的方式附着在结构基材表面上，如水性阻尼涂料；2.自粘型阻尼材料可直接粘在结构件表面；3.胶片型则用作垫片或用热压、涂施胶黏剂等方法粘接。
阻尼减振降噪技术
第十章．阻尼减振降噪技术A、教学目的1.隔振及其原理(C：理解)2.阻尼降噪及其原理(C：理解)3.阻尼降噪的量度(B：识记)4.阻尼材料和结构的特性及选用(B：识记)B、教学重点隔振原理、阻尼降噪原理及其量度、阻尼材料和结构的特性及选用。
C、教学难点阻尼降噪原理及其量度、阻尼材料和结构的特性及选用。
D、教学用具多媒体——幻灯片E、教学方法讲授法F、课时安排2课时G、教学过程声波起源于物体的振动，物体的振动除了向周围空间辐射在空气中传播的声(称”空气声”)外，还通过其相连的固体结构传播声波，简称“固体声”，固体声在传播的过程中又会向周围空气辐射噪声，特别是当引起物体共振时，会辐射很强的噪声。
振动除了产生噪声干扰人的生活、学习和健康外，特别是1~100Hz的低频振动，直接对人有影响。
长期暴露于强振动环境中，人的机体将受到损害，机械设备或建筑结构也会受到破坏。
对于振动的控制应从以下两方面采取措施：一是对振动源进行改进以减弱振动强度；二是在振动传播路径上采取隔振措施，或用阻尼材料消耗振动的能量并减弱振动向空间的辐射。
从而，直接或间接地使噪声降低。
一. 振动对人体的危害从物理学和生理学角度看，人体是一个复杂系统。
如果把人看作一个机械系统。
振动的干扰对人、建筑物及设备都会带来直接的危害。
振动对人体的影响可分为全身振动和局部振动：全身振动是指人直接位于振动体上时所受的振动；局部振动是指手持振动物体时引起的人体局部振动。
可听声的频率范围为20～20000 Hz，而人能感觉到的振动频率范围为1～100 Hz。
振动按频率范围分为低频振动(30Hz以下)、中频振动(30-100Hz)和高频振动(100 Hz以上)。
实验表明人对频率为2—12 Hz的振动感觉最敏感。
对于人体最有害的振动频率是与人体某些器官固有频率相吻合(即共振)的频率。
这些固有频率是：人体在6 Hz附近；内脏器官在8Hz附近；头部在25 Hz；神经中枢则在250Hz左右。
汽车减振降噪控制技术
汽车减振降噪控制技术随着生活水平的提高,人们对汽车的噪声、震动和舒适性要求越来越高,为了提高车辆的舒适性,世界各大汽车公司都对汽车内噪声水平制定了严格的控制标准,将车内噪声控制作为重要的研究方向. 因此掌握车内噪声产生机理,采用相应的减振降噪技术加以控制是十分必要的,也是衡量现代汽车制造质量的一个综合性技术指标.1 汽车噪声产生的机理汽车内噪声的来源可以从2 个传播途径加以分类,即固体传播和空气传播. 具体来讲,根据车内噪声齿轮噪声的产生的不同震动源,噪声源又可分为以下3 种:1. 1 变速器产生的振动汽车变速器噪声是汽车的主要声源之一. 首先,变速器振动常常会诱发与其相连接部件的振动,影响整车的工作性能;其次,齿轮噪声的频率一般处于200 Hz～5000 Hz 的范围内,对这一频率范围的噪声人耳尤为敏感;此外,由于变速器载荷和速度的提高,由此产生的齿轮噪声比其他声源的噪声更突出. 因此,从某种程度上说,控制了汽车变速器齿轮振动噪声,也就大大提高了汽车乘坐舒适性,解决汽车变速器的振动噪声问题,比以往显得更迫切一般来说,变速器的振动噪声主要是齿轮噪声, 齿轮系统的噪声强度不仅与齿轮啮合的动态激励力有关,而且还与轮体、传动轴、轴承及箱体等的结构形式、动态特性以及动态啮合力在它们之间的传递特性有关.1. 2 动力传动系统产生的噪声发动机燃烧和惯性力引起的震动传至车身引起弯曲振动和扭曲振动,向车内辐射中、低频噪声;传动系由于质量不平衡及齿轮啮合产生的振动,发动机运行产生的排气噪声、进气噪声、风扇噪声等,由空气通过车身的孔、缝隙传至车内或通过车身板壁透声至车内.1. 3 其它噪声1. 3. 1 路面不平度激励引起的噪声路面激励通过悬架等引起车身振动造成车内低频噪声.1. 3. 2 车轮噪声由于车轮不平衡引起的震动传至车身引起的振动,产生车内低频噪声;轮胎与地面的摩擦声(路噪) 通过车底板传到车内.1. 3. 3 空气扰动噪声高速行驶时,汽车冲破空气幕产生的碰撞及摩擦对车身的激励造成车身高频振动,在车内产生高频噪声.此外,还有驾驶舱内饰板等部件发生震动产生的内部噪声;空调系统产生的噪声;制动系统产生的高频噪声.综上可知,固体震动通过构件传播至车身,引起车身的振动,再由车身板壁振动辐射噪声至车内,引起车内噪声;空气传播则将各种噪声源所辐射的噪声通过空气由车身的缝隙或孔洞传播至车内,形成车内噪声. 而对于车身而言,本身结构的固有频率、振型、阻尼等模态参数,对车内噪声的形成有着重要的作用. 当外界激励与车身固有的频率一致时,车身发生共振,可使噪声放大;同时,车身上外界振动输入点的动刚度对振动能量的输入也有很大影响,在一定程度上影响着车内噪声水平. 实践表明,中低频(30～400Hz) 车内噪声主要由固体传播这一途径造成,而高频车内噪声则以空气传播为主. 如果能够削弱或消除固体传播,则可使车内噪声大大降低2 汽车减振降噪主动控制技术2. 1 变速箱箱体的降噪技术2. 1. 1 提高刚度对变速箱的箱体进行加固,尤其是提高关键点处的刚度,降低变速箱箱体的辐射噪声是降低该变速箱箱体噪声的主要措施. 主要采用增加加强筋的方法,提高整体刚度,达到减振降噪的目的.2. 1. 2 提高箱体内齿轮啮合质量齿轮啮合动态激励是汽车变速器产生振动的基本原因,提高箱体内常啮合齿轮的啮合质量,减小振动激励源,达到降低噪声的目的.2. 2 噪声的有源控制原始声源产生噪声以后,置于声场中的多个传声器迅速检测到声源信号,并通过信号放大及相位调节送入相应的附加声源中,使该附加声源产生的声能量与原始声源产生的噪声相互抵消,从而达到噪声控制的目的. 因此,有源消声适应的环境是以声场中的声能量减小为目的的场合,所需要的设备是多个传声器及具有运算、信号放大等功能的计算元件,此外还需要多个执行器件(如扬声器等) .2. 3 智能结构系统的噪声主动控制实现智能结构的基本逻辑构思就是:将驱动元件和传感元件紧密结合在结构中,同时也将逻辑控制电路、信号处理器、功率放大器、信息处理和人工智能环节以及数据传输总线等集成在结构中,通过机械、热、电、磁等激励和控制,使智能结构不仅具有承受载荷的能力,还具有识别、分析、处理及控制等多种功能[3～4 ] .2. 3. 1 电/ 磁流变减振器控制电/ 磁流变减振器属于主动减振器,其阻尼力是通过孔道的节流阻力来实现的. 不加电/ 磁场时,减振器的阻尼力较小;在外加电/ 磁场后,作为减振器工作液的电/ 磁流变流体的粘性流动阻力增大,其孔道节流阻尼力也增大,减振器的性能随之改变. 由于电/ 磁流变流体的响应速度很快,故可根据汽车的行驶状态通过外加的电/ 磁场控制减振器的性能参数,从而达到主动减振的目的. 目前电子技术及集成电路技术的发展水平可以满足电/ 磁流变减振器的响应能力的控制要求. 汽车半主动悬架系统减振器的减振液常选用磁流变液体. 目前,一些工业发达国家对磁流变技术进行了大量的研究工作,已有一些产品问世. 如Lord 公司开发的商业磁流变液MRX - 126PD ,采用单出杆活塞缸结构设计的磁流变减振器已用于大型载重汽车司机座椅半主动悬架减振系统. 发动机电流变隔振悬置可有效地减小发动机产生的振动,起到隔振降噪的作用.2. 3. 2 压电材料智能结构控制用压电智能材料制成的元件即压电元件. 应用压电智能材料降低车内噪声,是通过对车身振动的主动控制来实现的. 其基本原理是把分别作为传感器和驱动器的压电元件粘贴或嵌入车身结构(如板、壳、梁) 中,传感器感受到车身结构振动,车声相映的振动信号,并反馈到电子控制单元( ECU) ,经相应的控制算法进行处理后,产生相应的控制信号,控制信号经功率放大后,驱动驱动器,使车身结构产生应变以改变结构的动态阻尼,来实现对车身的主动控制,从而抑制车内噪声.噪声主动控制技术的最突出优点有2 个:一是主动性,可根据所控制噪声的特性,相应地设计和改变控制系统的各种特性,使控制具有针对性和目标性;二是低频噪声控制效果好,弥补了噪声被动控制技术的不足. 此外,噪声主动控制系统体积小自质量轻,并且对汽车的结构及工作特性几乎没有影响. 噪声主动控制技术是一种能够有效地控制车内低频噪声的方法,已逐渐成为汽车车内噪声控制的发展趋势.3 汽车减振降噪被动控制技术被动控制降噪技术多从以下3 方面着手:一是消除或减弱声源噪声;二是控制噪声传播途径,阻断固体传播;三是保护噪声接受者 .3. 1 消除、减弱噪声源首先,在开发过程中,必须对汽车进行减振降噪结构设计. 目前国外已有用于研究汽车噪声与振动的软件工具,帮助设计者识别、隔离和排除可能的噪声源. 例如使用ANSYS 有限元分析软件进行汽车的空腔声学模态分析,得到声学模态频率和振型,并结合声学实验分析和轿车顶棚、前挡风玻璃有限元模态分析,进行针对降低车内噪声结构的设计. 另外,零部件生产企业也会遇到振动、噪声问题,设计者考虑的问也不是单纯零部件本身,而是零部件与零部件之间,零部件与整车之间的关系. 其次,在降噪处理时,减弱声源的途径主要有: ①对发声部件采用消声器,对振动部件采用减振器; ②采用或改进密封元件来消除泄漏气流的间隙,增加密封压力.3. 2 控制噪声传播途径通过阻尼隔振、隔声、吸声等措施处理来改善振源和车身的传递关系,从而达到降噪的目的[6 ] .1) 振动与噪声的阻尼控制有3 种方式. 一是通过表面阻尼处理来提高结构阻尼,抑制共振,改善结构抗振降噪性能. 目前在汽车上使用的阻尼材料有: ①沥青类阻尼材料; ②橡胶类阻尼材料(均已广泛用于汽车) ; ③车用阻尼涂料,它是减少振幅、降低噪声和隔热吸音的功能性涂料,已在汽车上得到了广泛应用;④采用新技术的宽温域阻尼材料,此材料在各种复杂的条件下都能起到减振、降噪、隔音、隔热的作用,目前已试用于国产客车上. 二是采用高阻材料制作汽车零部件,目前高阻尼Al - Zn 系合金已用于制作汽车发动机盖的材料. 三是通过阻尼隔振技术来防止振动传入车内.2) 隔声. 车内隔声结构一般根据阻尼减振、隔声和吸声等多项要求,在不同部位适当组合吸声防振材料而构成. 应根据所隔噪声的特点、隔声材料、结构性能和成本来选择隔声结构.3) 吸声. 在声空间的界面上附加吸声材料,从而空气波入射到这些界面时,声能量由吸声材料的内损耗而转变成为热能,避免反射而出现的混响作用,从而减小声空间的声压级,达到控制车内噪声的目的. 车内顶棚、底板和侧壁内饰衬垫应尽量使用本身具有吸声性能的材料,同时隔声与吸声应综合考虑,以实现用最少的材料,用最简单的结构来控制车内噪声. 目前在汽车上使用的吸声材料主要有: ①多孔性吸声材料,这类材料主要有玻璃棉、毛毡等; ②开孔壁吸声材料,车身顶部内饰面即采用这种吸声材料.通常情况下,综合应用上述三种降噪方法来进行减振、隔振和吸声降噪. 如: ①地板采用地毯、麻毡、毛毡、钢板、内涂层;②顶盖采用钢板、再生棉毡、乙烯、人造革; ③行李箱板采用纤维板、毛毡、钢板; ④后轮罩采用乙烯、人造革、毛毡、钢板、内涂层; ⑤座椅靠板采用麻毡、乙烯、钢板; ⑥前位板采用聚乙烯、玻璃纤维、钢板; ⑦驾驶员脚踏板采用钢板、麻毡、玻璃纤维等.3. 3 保护噪声接受者这主要是对保护车内驾驶员和乘客而言,常用的方法有使用防声耳塞、耳罩和防声帽盔等.上述被动控制技术大多能对车内中、高频噪声进行有效控制,但对低频噪声控制效果基本上都不明显.4 结束语随着汽车工业的发展,人们对汽车舒适性的要求越来越高,因此也对车内减振降噪技术的要求也越来越高,主动控制技术的研究尚处于发展阶段,与技术成熟和普及还有一定距离. 但随着电子技术、控制技术和材料结构的发展,我们有理由相信:主动控制技术必将在汽车减振降噪方面得到广泛应用.。
噪声污染与控制PPT课件
一、噪声与噪声源
3、噪声源 交通运输噪声 交通运输噪声是由各种交通运输工具（包括汽车、火车、船舶、飞机等）在行驶中产生的。 道路宽度、道路质量、速度、交通量都是噪声产生的重要因素。 城市噪声源有70%来自交通噪声，其产生的声音， 如喇叭（90-110dB）、载重汽车（80-92dB）等都
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二、噪声控制技术
• 共振吸声材料：一般为表面穿孔的薄膜或薄板，应用共振原理，使声音与薄板或薄膜固有频率产生共振或 声音与板后空腔气室空气产生共振，使声音能量转化成机械能、热能等能量。
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二、噪声控制技术
• 吸声结构设计
------空间吸声体：由框 架、吸声材料和护面结 构做成具有各种形状的 单元体。
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二、噪声控制技术
• 隔声间：小范围内有 很多分散的噪声源， 则可以用一个小空间 把所有噪声源一起隔 离开，即隔声间。
• 隔声屏：将隔声结构 设置在噪声源和受声 点之间，使噪声发生 绕射，在屏障后形成 声影区，阻挡噪声的
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二、噪声控制技术
3、接受者控制 听觉和头部：耳塞、耳罩 、防声头盔等。 胸部的防护：防护衣等。 合理规划城市布局，培养环境道德，广泛发动群众控制噪声。
5、噪声污染的危害 • 噪声损伤听力：人短时间处于噪声环境时，即使离开噪声环境，
耳朵也会造成短期听力下降。如果长时间无防护的在较强噪声 环境中工作，离开噪声环境后听觉敏感性恢复时间就会加长， 称为听力疲劳。随着听力疲劳的加重，会造成严重的听力问题。 一般情况下，85dB以下的噪声不会危害听觉。当人耳突然受到 140-150dB以上的强烈噪声，会导致急性耳聋。
超过了噪声允许值（85dB）。
第十章.阻尼减振降噪技术
第十章．阻尼减振降噪技术A、教学目的1.隔振及其原理(C：理解)2.阻尼降噪及其原理(C：理解)3.阻尼降噪的量度(B：识记)4.阻尼材料和结构的特性及选用(B：识记)B、教学重点隔振原理、阻尼降噪原理及其量度、阻尼材料和结构的特性及选用。
C、教学难点阻尼降噪原理及其量度、阻尼材料和结构的特性及选用。
D、教学用具多媒体——幻灯片E、教学方法讲授法F、课时安排2课时G、教学过程声波起源于物体的振动，物体的振动除了向周围空间辐射在空气中传播的声(称”空气声”)外，还通过其相连的固体结构传播声波，简称“固体声”，固体声在传播的过程中又会向周围空气辐射噪声，特别是当引起物体共振时，会辐射很强的噪声。
振动除了产生噪声干扰人的生活、学习和健康外，特别是1~100Hz的低频振动，直接对人有影响。
长期暴露于强振动环境中，人的机体将受到损害，机械设备或建筑结构也会受到破坏。
对于振动的控制应从以下两方面采取措施：一是对振动源进行改进以减弱振动强度；二是在振动传播路径上采取隔振措施，或用阻尼材料消耗振动的能量并减弱振动向空间的辐射。
从而，直接或间接地使噪声降低。
一. 振动对人体的危害从物理学和生理学角度看，人体是一个复杂系统。
如果把人看作一个机械系统。
振动的干扰对人、建筑物及设备都会带来直接的危害。
振动对人体的影响可分为全身振动和局部振动：全身振动是指人直接位于振动体上时所受的振动；局部振动是指手持振动物体时引起的人体局部振动。
可听声的频率范围为20～20000 Hz，而人能感觉到的振动频率范围为1～100 Hz。
振动按频率范围分为低频振动(30Hz以下)、中频振动(30-100Hz)和高频振动(100 Hz以上)。
实验表明人对频率为2—12 Hz的振动感觉最敏感。
对于人体最有害的振动频率是与人体某些器官固有频率相吻合(即共振)的频率。
这些固有频率是：人体在6 Hz附近；内脏器官在8Hz附近；头部在25 Hz；神经中枢则在250Hz左右。
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第十章．阻尼减振降噪技术A、教学目的1.隔振及其原理(C：理解)2.阻尼降噪及其原理(C：理解)3.阻尼降噪的量度(B：识记)4.阻尼材料和结构的特性及选用(B：识记)B、教学重点隔振原理、阻尼降噪原理及其量度、阻尼材料和结构的特性及选用。
C、教学难点阻尼降噪原理及其量度、阻尼材料和结构的特性及选用。
D、教学用具多媒体——幻灯片E、教学方法讲授法F、课时安排2课时G、教学过程声波起源于物体的振动，物体的振动除了向周围空间辐射在空气中传播的声(称”空气声”)外，还通过其相连的固体结构传播声波，简称“固体声”，固体声在传播的过程中又会向周围空气辐射噪声，特别是当引起物体共振时，会辐射很强的噪声。
振动除了产生噪声干扰人的生活、学习和健康外，特别是1~100Hz的低频振动，直接对人有影响。
长期暴露于强振动环境中，人的机体将受到损害，机械设备或建筑结构也会受到破坏。
对于振动的控制应从以下两方面采取措施：一是对振动源进行改进以减弱振动强度；二是在振动传播路径上采取隔振措施，或用阻尼材料消耗振动的能量并减弱振动向空间的辐射。
从而，直接或间接地使噪声降低。
一. 振动对人体的危害从物理学和生理学角度看，人体是一个复杂系统。
如果把人看作一个机械系统。
振动的干扰对人、建筑物及设备都会带来直接的危害。
振动对人体的影响可分为全身振动和局部振动：全身振动是指人直接位于振动体上时所受的振动；局部振动是指手持振动物体时引起的人体局部振动。
可听声的频率范围为20～20000 Hz，而人能感觉到的振动频率范围为1～100 Hz。
振动按频率范围分为低频振动(30Hz以下)、中频振动(30-100Hz)和高频振动(100 Hz以上)。
实验表明人对频率为2—12 Hz的振动感觉最敏感。
对于人体最有害的振动频率是与人体某些器官固有频率相吻合(即共振)的频率。
这些固有频率是：人体在6 Hz附近；内脏器官在8Hz附近；头部在25 Hz；神经中枢则在250Hz左右。
低于2Hz的次声振动甚至有可能引起人的死亡。
人对振动反应的敏感度按频率和振幅大小，大致分为6个等级，见图10-1。
(P203)振动的影响是多方面的，它损害或影响振动作业工人的身心健康和工作效率，干扰居民的正常生活，还影响或损害建筑物、精密仪群和设备等。
根据人体对某种振动刺激的主观感觉和生理反应的各项物理量，国际标准化组织(ISO)和一些国家推荐提出了不少标准，主要包括局部振动标准(ISO5349-1981, P203)、整体振动标准(ISO2631-1978, P204)和环境振动标准(GB10070-88, P205)。
局部振动标准(ISO5349-1981):如人的手所感受的振动。
整体振动标准(ISO2631-1978):振动对人体的作用取决于：振动强度、频率、方向、暴露时间4个因素。
环境振动标准(GB10070-88):主要针对各种机械设备、交通运输工具和施工机械所产生的振动，以及城市区域环境振动污染。
二. 阻尼材料及其阻尼性能评价指标衡量阻尼材料的阻尼性能主要是根据阻尼材料的损耗因子、振动频率、振幅三要素。
其中，又以阻尼材料的损耗因子作为一般比较对比的主要因素：目前表征材料阻尼性能的参量较多，其中还有玻璃化转变温度Tg，Tg是否与使用环境温度相适应是选择阻尼材料的关键。
最常使用的度量参量比阻尼能力 、相位差角正切tan 、对数衰减率 和品质因子的倒数１／Q等；常用阻尼性能的表征参量有(阻尼材料损耗因子 )复合结构损耗因子η(即单位弧度的阻尼容量：为每单位弧度的相位变化的时间内，内损耗的能量与系统的最大弹性势能之比。
)、阻尼比 以及损失能量与存储能量之比M2／M1 ；这些参量在一定条件下可以相互转换，当阻尼值较小，即tan <0.1时， /2 ＝ ＝tan = / = Q-1=η=2 = M2／M1①粘性阻尼系数C即阻尼力与振动速度之比。
②临界阻尼系数C C即共振时所能容许的最大粘性阻尼系数。
③阻尼比ξ=C/C C阻尼系数C与临界阻尼系数C C之比。
④阻尼容量ψ即每振动一个周期所损失的能量与系统的最大弹性势能之比。
三. 隔振及其原理研究环境振动防治前，必须先弄清环境振动的传播途径和规律，才能制定的防治对策和控制方法。
下图(P206)为环境振动的传播过程。
在环境保护中遇到的振动源主要有：工厂振源(往复旋转机械、传动轴、电磁振动等)，交通振源(汽车、机车、路轨、路面、飞机、气流等)，建筑工地(打桩、搅拌、风镐、压路机等)以及大地脉动及地震等；传递介质主要有：地基地坪、建筑物、空气、水、道路、构件设备等；接受者除人群外，还包括建筑物及仪器设备等。
振动控制的基本方法根据振动的性质及其传播的途径，振动的控制方法可归纳为三类：①减少振动源的扰动振动的主要来源是振动源本身的不平衡力引起的对设备的激励。
减少或消除振动源本身的不平衡力(即激励力)，从振动源来控制，改进振动设备的设计和提高制造加工装配精度，使其振动最小．是最有效的控制方法。
例如，鼓风机、高压水泵、蒸汽轮机、燃气轮机等旋转机械，大多属高速旋转类，每分钟在于转U上，其微小的质量偏心或安装间隙的不均匀常带来严重的危害。
为此，应尽可能调好其静、动平衡，提高其制造质量，严格控制安装间隙，以减少其离心偏心惯性力的产生。
性能差的风机往往是动平衡不佳，不仅振动厉害，还伴有强烈的噪声。
②防止共振振动机械激励力的振动频率．若与设备的固有频率一致，就会引起共振，使设备振动得更厉害。
起了放大作用，其放大倍数可有几倍到几十倍。
共振带来的破坏和危害是十分严重的。
本工机械中的锯、刨加工，不仅有强烈的振动，而且常伴随壳体等共振，产生的抖动使人难以承受，操作者的手会感到麻木。
高速行驶的载重卡车、铁路机车等，往往使较近的居民楼房等产生共振，在某种频率下，会发生楼面晃动，玻璃窜强烈抖动等。
历史上赞发生过几次严重的共振事故，如美国Tacoma峡谷悬索吊桥，长853 m，宽12 m左右，1940年固风灾(8级大风)袭击，发生了当时难以理解的振动．引起共振，历时1h，使笨重的钢桥翻腾扭曲，量后在可怕的断裂声中整个吊桥彻底毁坏。
因此，防止和减少共振响应是振动控制的一个重要方面。
控制共振的主要方法有：改变设施的结构和总体尺寸或采用局部加强法等，以改变机械结构的固有频率；改变机器的转速或改换机型等以改变振动源的扰动频率；将振动源安装在非刚性的基础上以降低共振响应；对于一些薄壳机体或仪器仪表柜等结构，用粘贴弹性高阻尼结构材料增加其阻尼，以增加能量逸散，降低其振幅。
③采用隔振技术振动的影响，特别是对于环境来说，主要是通过振动传递来达到的，减少或隔离振动的传递，振动就得以控制。
采用大型基础来减少振动影响是最常用最原始的方法。
根据工程振动学原则合理地设计机器的基础，可以减少基础(和机器)的振动和振动向周围的传递。
根据经验，一般的切削机床的基础是自身重量的1-2倍，而特殊的振动机械如锻冲设备则达到设备自重的2-5倍，更甚者达10倍以上。
在振动机械基础的四周开有一定宽度和深度的沟槽——防振沟，里面填充松软物质(如木屑等)或不填，用来隔离振动的传递，这也是以往常采用的隔振措施之一。
在设备下安装隔振元件——隔振器，是目前工程上应用最为广泛的控制振动的有效措施。
安装这种隔振元件后，能真正起到减少振动与冲击力的传递的作用，只要隔振元件选用得当，隔振效果可在85％-90％以上，而且可以不必采用上面讲的大型基础。
对一般中、小型设备，甚至可以不用地脚螺钉和基础，只要普通的地坪能承受设备的静负荷即可。
隔振原理研究机器设备振动力传递给基础的基本模型是一个单自由度系统。
虽然实际振动控制系统可能很复杂，但单自由度系统的分析概念和隔振原理却是理解和解决复杂问题的基础，其方法也大体相同。
下右图是一个单自由度振动系统模型。
振动系统的主要参量是质量M 、弹簧K 、阻尼δ，外激励力F ，y 表示振动在y 方向的位移，根据牛顿第二定律系统的运动方程为：F y K dt dy dt y d M =⋅++δ22 式中：22dty d M ：惯性力 dtdy δ：粘滞阻尼力 y K ⋅：弹性力t F F ωcos 0=：设定外力为简谐力22)(ωωδK M Z m -+=：力阻抗则可解得： )cos()cos(00ϕωωϕωβ+⋅⋅++⋅=⋅-t Z F t e A y mt ： 振动波形(振幅随时间的变化曲线)2200)(ωωδωωK M F Z F A m -+⋅=⋅= ：最大振幅结论：①影响振动波的因素主要和振动体的固有频率、阻尼减振结构或材料相关。
②阻尼系统中，振动波形公式第一项会消减，外有激励力的影响决定振动达到稳态振动(规律性)的持续时间(即振动波形公式第二项)。
③振动是与时间、振幅、固有频率相关量，也是与振动体系中刚弹性能、阻尼性能相关的量。
隔振的力传递率力传递率T f 定义为通过隔振装置传递到基础上的力F f 的幅值F f0与作用于振动系统上的激励力的幅值F 0之比。
2022202022200)/(4])/(1[)/(41)(f f f f f f Z K F F T m f f ξξωδω+-+=+== 式中：0/δδξ=：阻尼比(阻尼因子)结论：①1/0《f f 时，无隔振作用；②1/0=f f 时，放大振动作用；③2/0》f f 时，有隔振作用；四、阻尼降噪及其原理阻尼是指阻碍物体的相对运动，并把运动能量转变为热能的一种作用。
阻尼材料是具有内损耗、内摩擦的材料，如沥青、软橡胶以及其它一些高分子涂料。
阻尼降噪即在振动结构上涂上或粘附上一层内摩擦阻力大的阻尼材料来抑振，降低辐射噪声。
4.1.阻尼材料的阻尼能力大小评价指标①粘性阻尼系数C即阻尼力与振动速度之比。
②临界阻尼系数C C即共振时所能容许的最大粘性阻尼系数。
③阻尼比ξ即ξ=C/C C 。
④阻尼容量ψ即每振动一个周期所损失的能量与系统的最大弹性势能之比。
⑤损耗因子η即单位弧度的阻尼容量。
4.2.附加阻尼的常用方法① 自由阻尼层结构 （阻尼材料被压缩变形）:既无任何刚性结构材料的贴附或约束。
自由阻尼层结构损耗因子：212122)(14d d E E ⋅⋅=ηη 一般涉及参量有：E 1、E 2——分别为基材和阻尼材料的弹性模量，η2——阻尼材料损耗因子，d 1、d 2——分别为基材和阻尼材料的厚度。
② 约束阻尼层结构 （阻尼材料被剪切变形）：指有刚弹性材料的粘附或约束。
21133max 3ηηηηE E = 一般涉及参量同上，E 3 、η3分别是约束层的弹性模量和损耗因子。
四、阻尼降噪的量度阻尼材料的阻尼系数、声阻抗、声压级的为指标的降噪量。
五、阻尼材料和结构的特性及选用粘弹性阻尼材料动态性能主要指复剪切模量实部G D （或复杨氏模量实部E D ）和材料损耗因子η。