第四章 轴系扭振与噪声资料重点
机械振动与噪声控制培训教材(54张PPT)
f0
c0
2
20
mDw
• 入射波频率低于共振频率时双层壁的隔声量：
TL10log10[1(0m c0)2]
• 入射波频率高于共振频率时双层壁的隔声量：
T L1l0o1g [0 ( 0m c0)4(2kw D )2]
如果在噪声•控制通过程常中，双在层噪声壁源以之外间，人空为加气入层能量厚（次度级增声源加或次，级隔力源声等）量来增控制加噪声，的但方法空称为气噪层声主厚动控度制超。 产生这一现象的过频率称1为0c上m限后失效，频隔率fL声量就几乎不再增加，故实用上一般取空气层厚度
• 声强级
I LI 10log10Iref (dB)
参考声强Iref取为10-12W/m2
p 2
L I 1l0 o 1I 0 g I re f1l0 o 1( 0 g Irc e )f 1l0 o 10 p p g r 2 2e f1l0 o 10 g p c r 2 ree If fL p 1l0 o 14 0 g c00
• 吸声材料是指能够把入射在其上的声能 大量吸收的材料。
• 噪声控制工程中常用的吸声材料都是多 孔材料，如矿渣棉、石棉、玻璃棉、毛 毡、木丝板等，这些材料表面富有细孔， 孔和孔之间互相联通，并深人到材料内 层，声波容易顺利地透入．当声波进人 材料孔隙时，引起孔隙中的空气和材料 的细小纤维波动，由于摩擦和粘滞阻尼 作用，声能变为热能而耗散掉。
(3)隔声结构
• 衡量隔声效果的两个重要指标是声强透 射系数（简称透射系数）和隔声量
It
Ii
隔声量
T L 1l0 o10 g 11l0 o10 g IIti 2l0 o10 g p pti
1)单层壁的隔声
机械振动与噪声控制考研专业课资料
机械振动与噪声控制考研专业课资料机械振动与噪声控制是工程领域中一个重要的专业课程，它涉及到振动和噪声的产生、传播和控制等方面的知识。
本文将介绍机械振动与噪声控制的基本概念、振动分析方法以及噪声控制技术等内容。
一、机械振动的基本概念机械振动是指机械系统在受到外界激励或内部失稳等因素的作用下，产生的物体或结构的周期性运动。
机械振动通常分为自由振动和强迫振动两种形式。
1. 自由振动自由振动是指物体在无外界激励的情况下，由于其本身固有的机械特性，发生的振动运动。
自由振动的特点是周期性、无阻尼和无衰减。
2. 强迫振动强迫振动是指物体在外界激励的作用下所产生的振动运动。
外界激励可以是周期性的力或非周期性的力。
强迫振动的特点是受到外力的影响，振幅和频率会发生变化。
二、振动分析方法为了研究机械振动现象，需要进行振动分析。
振动分析方法主要包括：1. 振动测量振动测量是通过传感器等设备对振动信号进行采集和分析，得到振动信号的幅值、频率等信息。
常用的振动测量方法有加速度测量、速度测量和位移测量等。
2. 振动模态分析振动模态分析是通过分析物体振动时的模态形态及其固有频率，揭示物体固有的振动特性。
常用的振动模态分析方法有频谱分析、阻尼比测量和模态参数识别等。
3. 振动控制振动控制是指通过采取相应的措施，减小或消除机械振动对设备或结构的影响。
常用的振动控制方法包括减振措施和隔振措施等。
三、噪声控制技术噪声是一种不受欢迎的声音，对人类健康和生活环境产生负面影响。
噪声控制技术旨在减少或消除噪声的传播和影响，并提供一个安静的环境。
1. 噪声源控制噪声源控制是指通过改变噪声源的结构或使用噪声源控制设备来减少噪声的产生。
常用的噪声源控制方法包括降噪技术、隔声技术和吸声技术等。
2. 噪声传播控制噪声传播控制是指通过隔音墙、隔音材料等手段，阻止噪声的传播，减少噪声对周围环境的影响。
3. 噪声接收设备控制噪声接收设备控制是指通过使用噪声接收设备，如耳机、耳塞等，将噪声降到可接受范围内，减少对人体的影响。
轴系扭振
汽轮发电机组的轴系扭振电力系统的某些故障和运行方式，往往导致大型汽轮发电机组的轴系扭转振动，以致造成轴系某些部件或联轴器的疲劳损坏。
轴系扭振是指组成轴系的多个转子，如汽轮机的高、中、低压转子，发电机、励磁机转子等之间产生的相对扭转振动。
随着汽轮发电机组单机容量增大，轴系的功率密度亦相对增大，以及轴系长度的加长和截面积相对下降，整个轴系成为一个两端自由的弹性系统，并存在着各种不同振型的固有的轴系扭转振动频率。
同时随着大电网远距离输电使系统结构和输电技术愈趋复杂。
由于这两方面的原因，电力系统因故障或运行方式的改变所引起的电气系统与轴系机械系统扭振频率的耦合作用，将会导致大型汽轮发电机组的轴系扭转振动，严重威胁机组的安全运行。
产生轴系扭振的原因，归纳起来为两个方面：一是电气或机械扰动使机组输入与输出功率（转矩）失去平衡，或者出现电气谐振与轴系机械固有扭振频率相互重合而导致机电共振；二是大机组轴系自身所具有的扭振系统的特性不能满足电网运行的要求。
因此，无论产生的原因如何，从性质上又可将轴系扭振分为：短时间冲击性扭振和长时间机电耦合共振性扭振等两种情况。
从原则上讲，电力系统出现的各种较严重的电气扰动和切合操作都会引起大型汽轮发电机组轴系扭振，从而产生交变应力并导致轴系疲劳或损坏，只是其影响程度随运行条件、电气扰动和切合操作方式、频率（次数）等不同而异。
其中影响较大的可归纳为以下四个方面：1．电力系统故障与切合操作对轴系扭振的影响：通常的线路开关切合操作，特别是功率的突变和频繁的变化；手动、自动和非同期并网；输出线路上各种类型的短路和重合闸等都会激发轴系的扭振并造成疲劳损伤。
2．发电厂近距离短路和切除对轴系扭振的影响：发电厂近距离（包括发电机端）二相或三相短路并切除以及不同相位的并网，都会导致很高的轴系扭转机械应力。
例如在发电机发生三相短路时，短路处电压下降接近于零，于是在短路持续时间内，一方面与短路前有功负荷对应的同步电磁转矩接近于零，同时发电机因短路并以振荡形式出现的暂态电磁转距将激发起整个轴系的扭转振动。
船舶动力装置
干扰力矩
T M sin t
I C M sint 0
e
设
2 n
1 I e
2n C I
h M I
2n n h sint
A1ent sin(
2 n
n2t
0 )
h
sin(t tg 1 2n )
(
2 n
2)2
4n2 2
2 n
2
1 A1ent sin(
1 为自由振动时旳解
无阻尼时，即n=0
轴系承受不均匀旳干扰力矩
当扭转振动所产生旳应力超出许用值时，会对轴系产 生极大旳破坏作用。
二、船舶规范
三、扭转振动旳基本概念 1、扭摆有阻尼旳逼迫振动 图示旳单质量系统，轴只计柔度，不计惯
量，圆盘只计惯量，忽视弹性。 稳太时 S+U+R+T=0
惯性力矩
S I
弹性力矩 阻尼力矩
U
e
R C
m0= A1/Ast
一种循环静力矩所作旳功为
1
2
M
A1
z k 1
k
弹性势能
1
2
2 n
A12
n k 1
I
k
2 k
z
M k
Ast
k 1 n
2 n
I
k
2 k
k 1
A1 Astm0
第一质量旳实际振幅能够比较轻易旳从实 船中测得，这么就能够拟定放大系数。
根据实测资料和经验，各部件旳放大系数 如212页表6-7
i 1
取A1 1试算一个 n值，得到A2 , A3 , An，若
n
I
i
2 n
Ai
i 1 n1
轴承振动与噪声的综合控制
2 轴承零件的质量要求
• 沟道粗糙度和波纹度问题（μm）
Ra <0.025; Ry <0.25; Rz <0.15。 （对应拉丝工艺、成品轴承润滑等）
疏波波纹度 <0.2; 密波波纹度 <0.02 。
2 轴承零件的质量要求
• 沟道缺陷问题 严重影响轴承音质的因素：清洗不干净， 超精瘤，砂轮花，磨粒划痕，烧伤点，短丝 和断丝等缺陷。
tg max
v油石 max v工件
af dnw
θmax
工 件 线 速 度
2 轴承零件的质量要求
如何改善油石的切削能力？ ↑压力、振动频率、摆角。 ↓工件转速。 ↑煤油的含量。
背景：大切削角，20°~40°，粗超精加工。
2 轴承零件的质量要求
如何改善油石的光整能力？ ↓压力、振动频率、摆角。 ↑工件转速。 ↑机油的含量。 背景：小切削角，5°~10°，精超精加工。 丝纹的形成 在超精结束前的 2~4s ，尽量减小振动频率。
2 轴承零件的质量要求
• 蝌蚪 蝌蚪状伤痕。 油石硬磨粒脱落后压入。应减小压力， 重选油石。 • 拖尾 尾巴状划痕。 油石松动、超精结束时油石退回速度太 慢造成。 • 油石印 圆周表面的有规律白色痕迹。 油石松动，工件转动不稳定，磨削振纹 太深（油石切削能力太弱）。
2 轴承零件的质量要求
c. 加工质量与影响因素类型 实验研究表明，对现行设计标准来说， 影响轴承噪声的因素排序： 结构尺寸最大，宏观误差次之，微观误 差最小。 内圈和外圈居相同地位，钢球次之。 内圈和外圈加工质量要匹配好。
6 注意事项
• 异曲同工与细微差别 不同的工艺可以生产出相似的产品，同 样的工艺可以生产出不尽相同的产品， 这是因为有很多问题的复杂性往往是无 法预料和理解的。有时候，具体操作中 的细微差别可能是最重要的原因。 许多问题的关键往往不在于技术本身， 而在于人。
机械设计基础学习如何进行机械结构的振动与噪声分析
机械设计基础学习如何进行机械结构的振动与噪声分析机械结构的振动与噪声分析在机械设计中起着至关重要的作用。
合理的振动与噪声分析可以帮助我们评估和改进机械结构的性能，提高产品的品质和可靠性。
本文将介绍机械结构的振动与噪声分析的基础知识和常用方法。
一、振动与噪声的概念振动是物体相对于固定参考点的运动，具有周期性和重复性。
在机械系统中，振动是由于动力激励引起的机械结构的摆动或震动。
噪声是由振动引起的空气或固体介质中的声波，会对人的听觉产生不适或危害。
二、机械结构的振动分析1. 振动模态分析振动模态分析是研究机械结构的固有振动特性和模态形态的方法。
它通过计算机模拟或实验测量，确定机械结构的固有频率、固有振型和固有阻尼等参数。
振动模态分析可以帮助我们了解机械结构的振动特性，发现潜在的共振问题，并为结构的优化设计提供依据。
2. 频响分析频响分析是研究机械结构在不同频率下的响应特性的方法。
通过施加不同频率的激励信号，测量机械结构的响应，得到结构的传递函数或频响函数。
频响分析可以帮助我们了解机械结构在不同频率下的振动响应情况，并找出引起振动问题的频率。
3. 振动响应分析振动响应分析是研究机械结构在外部激励下的振动响应特性的方法。
通过给机械结构施加外部激励，测量结构的响应，可以确定结构的动力特性，包括振幅、相位和频率响应等。
振动响应分析可以帮助我们评估结构的振动性能，发现和解决振动问题。
三、机械结构的噪声分析1. 噪声源的识别与评估噪声源的识别与评估是噪声分析的第一步。
通过测量和分析，确定机械结构中的噪声源，确定噪声的频率、振幅和声级等参数，了解噪声源对环境和人体的影响。
2. 噪声传递与控制噪声传递与控制是研究噪声在机械结构中传递和扩散的规律，并采取相应的措施来降低噪声的方法。
通过改变噪声的传递路径、减少结构的固有振动、采用吸声材料和隔声设备等方法，降低噪声对周围环境和人体的影响。
四、机械结构振动与噪声的控制方法1. 结构优化设计在机械结构的设计过程中，结合振动与噪声分析的结果，进行结构的优化设计。
机械振动与噪声培训课件
机械振动与噪声培训课件1. 引言机械振动和噪声是机械工程中普遍存在的问题，在工程设计和运行过程中可能会引起许多负面影响。
本培训课件将介绍机械振动和噪声的基本概念、原因、评估方法以及控制与减少方法。
2. 机械振动概述机械振动是指物体在围绕平衡位置附近以一定频率前后运动的现象。
振动可以是自由振动、强迫振动和受迫振动。
•自由振动是指物体在没有外部干扰下的振动，如钟摆。
•强迫振动是指外部力对物体施加周期性作用力，导致物体振动。
•受迫振动是指物体受到多种外部力的影响，导致复杂的振动现象。
3. 机械振动的原因机械振动可以由多种原因引起，包括以下几个方面：1.不平衡：机械零部件的质量分布不均匀导致旋转装置出现离心力。
2.不对称刚度：机械结构刚度不均匀引起的振动，如不对称的轴、不均匀的杆件等。
3.不对称惯量：机械结构惯量分布不均匀导致的振动。
4.间隙与松动：机械零部件间隙过大或松动导致的振动。
5.动力激励：外部力对机械结构施加的激励力。
4. 机械振动的评估方法为了评估机械振动的程度和特性，可以采用各种评估方法，如频谱分析、时域分析、轨迹分析等。
•频谱分析：将振动信号通过傅里叶变换转换为频谱图，可以分析振幅随频率的变化情况。
•时域分析：直接观察振动信号的波形变化，可以分析振动的周期、振幅等参数。
•轨迹分析：通过观察物体运动的轨迹，可以判断振动的频率、相位等信息。
5. 噪声的概念和分类噪声是机械振动的一种表现形式，是指引起人们不愉快或损害健康的声音。
根据噪声的频率和强度，可以将噪声分为不同的类型，如以下几种：•环境噪声：来自于周围环境的各种声音，如车辆噪声、工业噪声等。
•机械噪声：由机械设备运行产生的噪声，如发动机噪声、风扇噪声等。
•结构噪声：由机械结构振动引起的噪声，如楼板踏步声、机械设备共振噪声等。
6. 噪声的评估和控制评估噪声的方法可以采用声级仪或频谱仪进行测量和分析。
根据噪声产生的原因和特点，可以采取不同的控制措施来降低噪声水平。
第四节 轴系的扭转振动
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•
1=A1(1)sin(e1t+1)+A1(2)sin(e2t+2)
•
2=A2(1)sin(e1t+1)+A2(2)sin(e2t+2)
•
3=A3(1)sin(e1t+1)+A3(2)sin(e2t+2)
e1
e2
1 2
2 12
2 23
1 4
– 柴油机封缸运行时，拆除运动件对扭振的影响最严重。由于
柴油机运转不均匀性显著增加，使原处于次要地位的扭振明
显
加
强
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结束
5.现代船用大型柴油机的扭振特点
• 现代船用大型柴油机发展的显著特点是： – 长行程或超长行程； – 单缸功率大、缸数少
• 现代船用大型柴油机的扭振特点 – 使得柴油机输出扭矩更加不均匀,使激振力矩增加; – 轴系的自振频率降低,易出现由低次简谐力矩激起的 扭振共振; – 柴油机回转不均匀引起螺旋桨推力不均匀,易激发轴
内燃机构造与设计--5-4扭振
实际发动机曲轴系统扭振的激振力矩主要是输出的单缸扭矩M，M是一个周期函 数，而周期函数是由无限个简谐分量组成，每一个简谐分量都可能引起共 振，所以曲轴系统的扭振可能有很多共振工况。当其中某一阶谐量的频率与 曲轴的固有频率相等时，则曲轴就将与此简谐激振力矩发生共振，振幅大大 增加。发生共振时，曲轴一方面在平均扭矩的作用下正常旋转，另一方面按 某一主振型反复扭振。
4.1 有关扭转振动的一些基本概念
4.1.2 单自由度扭摆的自由振动
4.1.2.1 无阻尼自由振动
4.发动机轴系的扭转振动
单自由度扭摆——由一根有弹性无质量（转动惯量）的扭杆和一个有
质量无弹性的圆盘组成。
扭摆的状态只用一个坐标——圆盘偏离其
平衡位置的角位移θ即可充分地表示出来。
圆盘的转动惯量为I。 扭杆的抗扭刚度为k=GJp/l。
危害：扭振会使机件中产生附加应变和应力，磨损增大，严重时曲轴、齿 轮的齿等零件会断裂，机械噪音增大，发动机平衡性恶化使机体振动加剧
等不良后果。
4.1 有关扭转振动的一些基本概念
• •
4.发动机轴系的扭转振动
产生的原因：
内因：曲轴系统是一个多质量的弹性体，具有一定的惯性、弹性。 外因：在曲轴系统上作用着一个大小、方向都周期性变化的激振力矩。
4.2 发动机轴系的扭振分析及减振措施
弹性参数的换算——扭转刚度k或柔度e
4.发动机轴系的扭转振动
轴段的扭转刚度：作用在直轴段两端的扭矩与扭转角度的比值。
l k M G / dx 0 J ( x) Δφ p
G——材料的剪切弹性模数，Jp(x)——x截面处的极惯性矩，l——轴段的自由扭 转长度。 轴段的柔度：轴段在单位力矩作用下的扭转变形。 e Δ φ 1
曲轴轴系的扭转振动
相当于在强迫振动的基础上，叠加有阻尼的自由振动。
h
B
h
2
2 p2 2 4n2 p2
1
p
2
2
2n
2
p
2
2n p
2np arctan
2 p2
arctan
1
p 2
2n
B B0
,
B0
h
2
1
1
p
2
2
2
p
2
p
arctan
1
p
2
强迫振动的幅频特性和相频特性
周期增长，振幅几何级数衰减。
3、单质量有阻尼强迫振动
I&& C& k M sin pt
&& 2n& 2 hsin pt
R
T=M sin(pt)
Aent sin 2 n2t Bsin pt
h B
2 p2 2 4n2 p2
arctan
2np 2p
2
4、单质量有阻尼强迫扭振特征
固振周期：
T 2 I
k
振
幅： A
02
&0
2 Байду номын сангаас
相
位：
arctan 0 &0
2、双质量扭振系统
I1&&1 k1,2 1 2 0 I2&&2 k1,2 2 1 0
1 A1 sin t 2 A2 sin t
I12 k1,2 1 A1 A2 0
A1 I2 2 k1,2 1 A2 0
三、直列6缸机曲轴扭振计算
1、计算模型
2、激振转矩相位机主激振谐量
上海市考研机械设计及理论复习资料机械振动与噪声控制
上海市考研机械设计及理论复习资料机械振动与噪声控制一、引言机械振动与噪声控制是机械设计及理论中非常重要的一个研究领域。
随着现代工业的发展，机械设备的振动与噪声问题越来越受到重视。
本文将介绍上海市考研机械设计及理论复习资料中关于机械振动与噪声控制方面的知识点。
二、机械振动的产生和分类1. 机械振动的产生原因机械振动的产生主要是由于机械系统的不平衡、松动、摩擦以及外界激励等因素所引起的。
振动会对机械设备的性能、寿命和安全性造成影响，因此需要进行控制和减小。
2. 机械振动的分类机械振动可分为自由振动、受迫振动和强迫振动三种类型。
自由振动是指系统在无外界干扰的情况下自然发生的振动，受迫振动是指系统受到周期性的外力激励而产生的振动，强迫振动是指系统受到非周期性外力激励而产生的振动。
三、机械噪声的控制方法1. 噪声的产生原因机械噪声的产生主要是由于机械设备在运行过程中的振动、冲击、液体或气体的流动以及机械传动过程中的噪声等因素所引起的。
噪声不仅会影响工作人员的健康和工作效率，还会对周围环境造成污染，因此需要进行控制。
2. 噪声的控制方法机械噪声的控制方法主要包括降低噪声源的声源强度、改善传声路径和减小接收者的噪声敏感度。
具体措施包括采用低噪声材料、优化结构设计、降低运行速度、隔离振动传递等。
四、机械振动与噪声控制的重要性1. 对机械设备性能的影响机械振动与噪声对机械设备的性能参数，如精度、稳定性、运行寿命等都会产生负面影响。
因此，对机械振动与噪声的控制是保证机械设备正常运行和提升其性能的关键。
2. 对工作环境的影响过高的机械振动与噪声会对工作人员的身体健康和心理健康造成伤害，降低工作效率，并对周围环境造成噪声污染。
因此，对机械振动与噪声的控制不仅是为了保护工作人员的健康，还是维护良好的工作环境的需要。
五、机械振动与噪声控制实践案例1. 噪声控制通过在机械设备的外部增加隔音垫、隔音罩等措施，可以有效减小噪声的传播和影响范围。
《轴系的扭转振动》课件
分析轴系扭振的动态特性， 如阻尼比和固有频率的变化 规律。
比较不同实验条件下的轴系 扭振响应，以验证结果的可 靠性和一致性。
结果比较与验证
比较方法
01
比较不同实验条件下的结果，以评估实验 的重复性和可靠性。
03
02
将实验结果与理论模型进行对比，验证模型 的准确性和适用性。
04
验证内容
验证理论模型的预测与实验结果的符合程 度。
智能化与数值模拟
利用智能化技术和数值模拟方法，可实现对轴系 扭转振动更精确、高效的预测和控制。未来研究 可关注智能化技术和数值模拟方法在轴系扭转振 动研究中的应用和发展。
减振技术发展
随着减振技术的不断进步，未来将有更多高效、 可靠的减振方法和装置应用于轴系设计中。研究 可关注减振技术的创新发展及其在轴系设计中的 应用前景。
标准与规范更新
随着轴系扭转振动研究的深入和工程实践的积累 ，相关标准和规范也需要不断更新和完善。未来 研究可关注国际和国内相关标准与规范的动态， 推动轴系扭转振动研究的标准化进程。
2023 WORK SUMMARY
THANKS
感谢观看
REPORTING
04
பைடு நூலகம்
数据采集器将实时采集的数据传输到计算 机进行后续分析。
实验结果与分析
01
实验结果
02 轴系扭振的位移、速度和加速度随时间变化的曲 线图。
03
不同激振频率和幅值下的轴系扭振响应。
实验结果与分析
• 轴系扭振的阻尼比和固有频率等 参数。
实验结果与分析
结果分析
探讨激振频率和幅值对轴系 扭振的影响。
PART 07
总结与展望
本课程总结
滚动轴承振动与噪声
1 π 2
kg ( Hz) W
( 1)
图2
式中 W
k
外圈质量 弹性系数 ( 与轴向力 、 轴承尺寸及 材质有关 , 尤其是径向游隙影响最 大)
g
重力加速度
如果外圈视为弹性体则构成套圈的弯曲固有 振动 。它可分为两种 : 套圈圆环平面内的弯曲振 动即径向弯曲固有振动和伴随着垂直于圆环平面 的变形 、 扭曲的振动即轴向弯曲固有振动 。其固 有频率近似计算如下 : ( 1) 径向弯曲固有频率
f =
α cos
α为轴承接触角 。 注:
如果轴承应用高粘度油脂 , 有时噪声会被掩 盖且声压级不高 ,但振动十分明显 ,此时只有更换 新轴承才能解决 ,防止措施是文明作业和生产 。
2. 3. 2 污物噪声
当轴承清洗不净 ,润滑剂含有灰尘 、 污物或有 异物侵入时会造成非周期性振动和噪声 , 其噪声 无规则 ,不固定 。尤其是小型和微型轴承对它十 分敏感 。当有污物存在时 ,不仅会损伤滚动面 ,而 且还会降低轴承使用寿命 。为此可采取 : ( 1) 采用 高纯净度润滑剂 。( 2) 改进清洗方法 ,提高轴承洁 净度 。( 3) 提高轴承部件密封性能等措施予以防 止。
2. 1. 2 落体滚动声
2 轴承振动与噪声的分类
不论当代轴承制造技术如何先进 , 轴承在运 转过程中总会出现振动与噪声 ,如滚道声 ,这种噪 声是轴承固有的 , 是轴承运行时不可避免的基本 特性 ,常称为基础噪声 。此外轴承结构设计 、 制造 过程中滚动表面几何形状误差 、 轴承洁净度 、 滚动 表面磕碰伤以及安装使用均会引发轴承振动与噪 声。
2. 1 轴承结构对振动与噪声的影响 2. 1. 1 滚道声
噪声重点
噪声重点名词解释声功率：单位时间内声源向周围发出的总能量成为声功率，其与声强成反比。
等效连续A声级：等效于在相同的时间间隔T内与不稳定噪声能量相等的连续稳定噪声A 计权声级。
噪声:振幅和频率紊乱，断续或统计上午规则的振荡所产哼的不需要的声音。
频程（频带）：在噪声监控中，通常把将可听声的连续声谱（20~20000Hz）划分为若干个部分（或较小的段落），每一部分用它的中心频率段叫做频程（频带）。
振幅：物体离开精致位置的距离称为位移。
最大的位移叫振幅。
频谱图:以噪声强度（如声压级）为纵坐标，频率为横坐标绘制成的噪声特想去想成为“噪声频谱图”。
混响声场：经过房间壁面一次或多次反射后达到受声点的反射声形成的声场。
隔声罩:将噪声源封闭在一个相对小的空间内，以减少向周围辐射噪声的罩状壳体。
响度：人耳判别声音有轻到响的强度等级消声器的插入损失：填空题1低于2Hz的次声波振动可能导致人的死亡。
2橡胶隔振器从形状可分为：压缩型，剪切型，复合型。
3阻尼层与金属的结构有两种形式：自由阻尼结构和约束阻尼结构。
4空间吸声体的安装排列方式有集中式，期盼格式，长条式3中，其中期盼格式效果最好。
5共振式消声器的各孔间要有足够的距离。
当孔心距离、为小孔孔径的5倍以上时，各个孔间的声辐射互不干涉，此时总的传导率等于各个空的传导率之和。
6机械设备的振动能量以两种方式向外传播而产生噪声，一部分由振动及其直接向空中辐射，称为空气声；另一部分振动能量则通过承载机器的基础向空中辐射，称为固体声。
7噪声频谱能形象的反映出声音的频率分布和声级大小的关系。
8抗性消声器的远离是不采用吸声材料，依靠管道截面突然变粗或旁接共振腔等手段，使声能在消声器能产生反射，干涉，共振，从而降低声能能的向外传播。
9根据噪声源不同，噪声可分为工业噪声，交通噪声和生活噪声。
10单节扩张室消声器的主要缺点是存在许多通过频率，在通过频率出的消声量为零，解决办法通常有2种:一是在扩张室内插入内接管；二是将多节扩张室串联。
轴系扭转振动
计算参数
1
自由振动
2
强迫振动
3
转动惯量
4
阻尼计算
5
扭转刚度
自由振动是机械系统中一种简单的振动形式。系统在外力的作用下，物体在离开平衡位置后，不需要外力的 作用，就能自行按其固有频率振动，这种不在外力的作用下的振动称作自由振动。在轴系扭转振动计算中，自由 振动计算占有极重要的位置。通过自由振动计算，可以得到扭振系统的固有频率、振型，从而确定系统的临界转 速，轴段扭振的应力尺标，进而计算扭振共振振幅，共振扭矩，共振应力等特征和特性参数，为轴系扭振评估， 确定扭振测试位置，扭振减振器设计和安装提供依据。自由振动的计算方法有很多，通常采用的方法有雅克比法 （Jacobi）、霍尔茨法（Holzer）、模态分析法、子空间迭代法等。船舶柴油机轴系的阻尼通常是弱阻尼，系统 的转动惯量和轴段弹性常数通常可以求得比较精确的结果，长期实践表明，在自由振动计算是按无阻尼自由振动 处理，一般能满足工程实际需要。
机械振动噪声与控制
授课人——柳贡民 2013年8月9日星期五
动力与能源工程学院 College of Power and Energy Engineering
Chapter 4 Vibration of Continuous Systems
§4.2 Longitudinal Vibration of Rods
§4.2 Longitudinal Vibration of Rods
在实际应用中，边界条件一般很难确定。杆的几种 典型边界条件是： 杆端条件 固定端
应力为零
左端边界条件
右端边界条件
u F AE x u 0 自由端 x
u0, t 0
ul , t 0
u 0 x
u ku EA x
d 2G 2G 0 dt 2
d 2U 2 2 U 0 2 dx a
U x C cos
'
这两个方程的一般解为
Gt A sin t B cost
a
x D sin
'
a
x
其中A、B、C’、D’4个常数Leabharlann 边界条件和初始条件确定。 系统的解为
u x, t ( D sin
Chapter 4 Vibration of Continuous Systems
§4.2 Longitudinal Vibration of Rods
Type
Boundary Condition
Fixed End Free End Spring Load Inertial Load
u0
u 0 x
Chapter 4 Vibration of Continuous Systems
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内燃机设计
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2、三自由度固有频率计算结果
• 通过求解可解出两个固有频率ωeI、ωeII，对应有第 一主振形和第二主振形。
• 第一主振形上有一个始终不振动的点（节点），又 称为一节点振形。
• 第二主振形上有二个始终不振动的点(节点)，又称 为二节点振形。
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•
nkI=neI/k
•
nkII=neII/k
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临界转速（续）
• 应该考虑到，说明共振危险程度，决定于作 用在各曲拐上的激振转矩对轴系所做之功。 K阶激振扭矩激发扭振所作的功为：
WT
2
0 Tk di
Tkai
2
0 sin( k ) cos( i )d
如相位差δk-εi=900,则达最大值；如δk-εi=0， 则由频率递增而
幅值一般递减的一系列简谐量构成的无穷收敛级数
（傅立叶级数）：
T Tm Tk Tm Tka sin(kt k )
k 0.5
k 0.5
式中，Tm为单拐平均转矩；Tk为k阶激发转矩；Tka为k 阶转矩幅值；δk为k阶转矩初相角；
k=0.5,1,1.5,2,2.5…为简谐转矩阶数。理论上临界转
• 对于内燃机的扭振，理论上可以考虑提高轴系扭振 固有频率，避开某些危险共振，但一般来说比较困 难，且潜力有限。实用上比较方便的办法是增大振 动系统的阻尼，抑制其振动振幅。在变工况高速内 燃机中应用最广的是阻尼减振器，如硅油减振器、 橡胶减振器和硅油橡胶复合减振器等。它们的结构 如图9－25，减振效果如图9－26。
z=1,2,3,…
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扭振瀑布图
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曲轴扭振谐次分析瀑布图
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曲轴扭振幅频曲线
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第四节 扭振减振器
• 在内燃机工作转速范围内，如果出现主或强临界转 速，则一般要用扭振仪测量曲轴共振振幅。如果共 振振幅过大（或扭振附加应力过大，或附加噪声过 大），则要采取措施消减扭振。
速有无限多个：nkm=nem/k 。式中，nkm为由k阶激振 转矩引起轴系第m主振形共振的临界转速；nem为轴 系第m主振形固有振动数。
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临界转速（续）
• 但是所有临界转速中，只有少数几个具有实 际意义。首先，只在内燃机工作转速范围内 的临界转速才是需要研究的；其次，因为激 振转矩k阶谐量幅值随阶数k的增大而减小， 所以高阶谐量引起的共振是不太危险的。对 于常用的高速内燃机来说，有实际意义的只 是第一主振形，只有少数情况下要研究第二 主振形。即：
5
三自由度固有频率计算结果
• 三自由度轴系为上述两个主振形的合成。振 动周期分别为： TI=2π/ωeI TII=2π/ωeII
• 每分钟固有振动数（min-1）分别为： neI=60/ TI≈9.55ωeI neII=9.55ωeII
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第三节 临界转速
• 对于四冲程机，作用在每一曲拐上的单拐转矩T是
• 扭转振动则不同，曲轴很长，展开长度更长， 扭转刚度较小，转动惯量又较大，所以扭振频 率较低，在工作转速范围内易发生强烈共振。
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概述
• 外转矩停止作用后系统的扭转振动，称为固有扭振 或自由扭振。固有扭振频率称为固有频率。各元件 振幅的相对比值称为振形，它们取决于扭振系统各 元件的质量和弹性及其在系统中的分布。强迫扭振 频率与固有频率相同时，扭振振幅剧增，这种状态 称为共振。发生共振的曲轴转速称为临界转速。由 于曲轴有多个扭振自由度，因而有相应多个固有频 率。另外，轴系的激振转矩可分解出无限多个激振 频率，所以临界转速有很多个。但只有引起强烈共 振的主临界转速值得考虑。
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扭振减振器（续）
1、硅油减振器：构造简单，但尺寸质量较大。 2、橡胶减振器：比较轻巧，但橡胶力学性能不
易控制。
3、硅油橡胶复合减振器：综合前二者的优点。
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第五节 内燃机的运转噪声及其降低
• 一、概述 内燃机运转噪声可分为三部分：
＃内燃机整体在支承上的振动引起的噪声
第四章 曲轴系统扭振与噪声
• 第一节 轴系扭转振动概述 • 第二节 轴系固有振动频率 • 第三节 临界转速 • 第四节 扭振减振器 • 第五节 内燃机的运转噪声及其降低
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第一节 轴系扭转振动概述
• 每个曲拐上都作用着大小、方向都周期性变化 的切向力（Ft）和径向力（Fn）。因此，曲轴 产生周期变化的扭转和弯曲变形。于是，曲轴 会产生振动。其中使曲轴轴系各个轴段互相扭 转的振动称为扭转振动。曲轴也存在弯曲振动。 但由于曲轴大都为全支承，跨度小，弯曲刚度 大，弯曲振动的固有频率很高，在工作转速范 围内一般不会产生共振。
＃进、排气系统的气体动力噪声
＃内燃机本身的机械噪声
• 内燃机本身产生的机械噪声是问题的焦 点。内燃机的噪声生成系统由产生激振力 的噪声源、传递激振力的机械结构和声辐 射表面等构成。
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二、噪声源分析
1、燃烧 • 减小迟燃期 • 优化喷油规律 • 采用增压技术
2、活塞拍击 • 减小活塞组质量 • 减小活塞与气缸的配合间隙 • 偏置活塞销
• 目前，固有振动可精确计算，但强迫扭振还难于计 算。扭振减振的设计主要依靠试验方法。
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第二节 轴系固有扭振频率
• 1、计算模型
• 工程中常用由圆盘 和直轴组成的有限 自由度系统作为曲 轴轴系扭转振动的 计算模型。这种方 法计算方便且足够 精确，如六缸直列 机可简化为8自由度 计算模型。
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临界转速（续）
• 虽然不同扭振系统具体振形各不相同，但一 般来说可以断定：由内燃机每一转发火数的 整倍数或半整倍数阶激振转矩引起的共振是 最危险的，称为主共振或强共振。对应的临 界转速称为主（强）临界转速：
n z ,
ne,
z(2i / )
n' z,
ne,
(z 0.5)(2i / )