07 隔振技术及阻尼减振(2014)
隔振与阻尼的关系
隔振与阻尼的关系隔振是利用振动元件间阻抗的不匹配，以降低振动传播的措施。
隔振技术常应用在振动源附近，把振动能量限制在振源上，不向外界扩散，以免激发其他构件的振动；也应用在需要保护的物体附近，把需要低振动的物体同振动环境隔开，避免物体受振动的影响。
采取隔振措施主要是设计合适的隔振器。
隔振的原理是把物体和隔振器（主要是弹簧）系统的固有频率设计得比激发频率低得多（至少低3倍）;但对高频振动要注意把隔振器的特性阻抗设计得与连结构件的特性阻抗有很大变化（至少差3倍）。
为此,隔振器如用钢丝弹簧，还要垫上橡皮、毛毡等作的垫子。
在隔振器的设计中，还应该考虑阻尼的作用。
对启动过程中变速的机械，设计隔振器时应加阻尼措施，以免经过共振频率时振动过大。
阻尼是通过粘滞效应或摩擦作用把振动能量转换成热能而耗散的措施。
阻尼能抑制振动物体产生共振和降低振动物体在共振频率区的振幅，具体措施就是提高构件的阻尼或在构件上铺设阻尼材料和阻尼结构。
如近年来研制成的减振合金材料，具有很大的内阻尼和足够大的刚性，可用于制造低噪声的机械产品。
另外，在振动源上安装动力吸振器，对某些振动源也是有效的降低振动措施。
对冲击性振动，吸振措施也能有效地降低冲击激发引起的振动响应。
电子吸振器是另一种类型的吸振设备。
它的吸振原理与上述隔振、阻尼不同，它是利用电子设备产生一个与原来振动振幅相等、相位相反的振动，来抵销原来振动以达到降低振动的目的（见有源降噪）。
隔振和阻尼的关系一般情况下,隔振设备和阻尼设备的功能是差不多的，两者是相辅相成的，所以在选型的时候，一定要挑选合理的平衡点。
阻尼的作用1 / 2单纯从隔振观点来说，阻尼的增加会降低隔振效果，但是在机器的实际工作过程中，外界的激励，除简谐型外还可能包含一些不规则的冲击，由于冲击会引起设备较大振幅的自由振动，增加阻尼的目的就是能使自由振动很快消失，尤其是当隔振对象在起动及停车而经过共振区时，阻尼就显得更加重要。
隔振技术与阻尼减震振PPT课件
A计权的频率响应与人耳对宽频 带的声音的灵敏度相当，成为最
广泛的评价参量
等效连续A声级（等能量A计权声
等效于在相同的时间间隔T内与不稳 量相等的连续稳定噪声的A声级
Leq
10lg
1
t2 -
t1
t2 t1
p
2 A
(t
)
p0 2
dt
Leq
10lg
t
2
1 -
t1
t2 t1
10
0.1L
（3）机动车辆噪声测量 车内噪声、车外噪声、定置噪声
在测试中心周围25m半径范围内不应有大的反 射物，测试跑道应有20m以上平直、干燥的沥 青路面或混凝土路面，路面坡度不超过0.5％
始端线
传声器
终端线
7.5m
0
7.5m
10m
10m
传声器
讨论传振系数T与ξ的关系：
（1）当f/f0＜21/2时，即图中AB和BC段，也就 是系统不起隔振作用甚至发生共振作用的范围，ξ 越大，则T值越小，表明增大阻尼对控制振动有 好处； （2）当f/f0＞21/2时，即图中CD段，也时设计隔 振装置经常考虑的范围， ξ越小，则T值越小，表 明阻尼越小越好，阻尼对隔振效果有不良的影响。
（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 4 2 f f0 2
1 f f0 2 2 4 2 f f0 2
其中：ξ＝δ/δ0，即系统阻尼系数与临界阻尼系数 之比,临界阻尼系数δ0＝4πmf0
接受者
07_隔振技术及阻尼减振
❖ 冲击隔离与缓冲是有区别的缓冲是让缓冲材料介于相互碰 撞的物体之间，使碰撞的冲击力要比直接碰撞低，如汽车 缓冲器，飞机着陆架等。
❖ 振动会影响仪器设备的精度、功能和使用寿命，会造成事故。 同样会危害人的身心健康，甚至造成器官损伤。
❖ 隔振就是就是将声源与结构之间形成弹性连接，实际上振动 不可能完全隔绝，故通常也称为减振。
2020年11月4日10时37分
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7 隔振技术及阻尼减振
❖ 7.1 振动控制的基本方法 ❖ 7.2 隔振原理 ❖ 7.3 隔振器材 ❖ 7.4阻尼减振 ❖ 7.5环境振动评价和标准
❖ 机械设备运转产生振动，振动一方面直接向外辐射噪声，另 一方面以弹性波的形式通过相连的结构向外传播，并在传播 的过程中向外辐射噪声。控制振动的一个重要方法就是隔振。
❖ 机械设备振动能量以两种方式向外传播而产生噪声，一部分 由振动机器直接向空中辐射，称为空气声；另一部分振动能 量则通过承载机器的基础、连接构件传递，固体表面振动以 弯曲波形式传播，因而能激发结构振动向空中辐射噪声，这 种通过固体传播的声波叫固体声。
▪ 人能感觉到的振动频率范围为l～100Hz (可听声的频率 范围为20～20000Hz)
• 人对频率为2～12Hz的振动感觉最敏感 • 频率>12Hz或<2Hz的振动敏感性就逐渐减弱
2020年11月4日10时37分
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7.1 振动控制的基本方法
7.1.1 振动的来源及危害
❖ 振动对人体的危害
▪ 共振频率：人体某些器官固有频率相吻合的频率
隔振技术与阻尼减振32页PPT
隔振技术与阻尼减振
51、没有哪个社会可以制订一部永远 适用的 宪法， 甚至一 条永远 适用的 法律。 ——杰 斐逊 52、法律源于人的自卫本能。——英 格索尔
53、人们通常会发现，法律就是这样 一种的 网，触 犯法律 的人， 小的可 以穿网 而过， 大的可 以破网 而出， 只有中 等的才 会坠入 网中。 ——申 斯通 54、法律就是法律它是一座雄伟的大 夏，庇 护着我 们大家 ；它的 每一块 砖石都 垒在另 一块砖 石上。 ——高 尔斯华 绥 55、今天的法律未必明天11、越是没有本领的就越加自命不凡。——邓拓 12、越是无能的人，越喜欢挑剔别人的错儿。——爱尔兰 13、知人者智，自知者明。胜人者有力，自胜者强。——老子 14、意志坚强的人能把世界放在手中像泥块一样任意揉捏。——歌德 15、最具挑战性的挑战莫过于提升自我。——迈克尔·F·斯特利
第五章-隔振技术-第六章-阻尼技术
6.1.2 阻尼的产生机理 从工程应用的角度讲，阻尼的产生机理就 是将广义振动的能量转换成可以损耗的能量，
从而抑制振动、冲击、噪声。 1 ．工程材料的内阻尼 材料阻尼的机理是：宏观上连续的金属材
料会在微观上因应力或交变应力的作用产生 分子或晶界之间的位错运动、塑性滑移等，
产生阻尼。在低应力状况下由金属的微观运
动产生的阻尼耗能，称为金属滞弹性。
当金属材料在周期性的应力和应变作用
下，加载线 和卸载线 在一次周期的应力循 环中，构成了应力 - 应变的封闭回线 ABCDA ，阻尼耗能的值正比于封闭回线的面 积。
粘弹性材料属于高分子聚合物，从微观结构上
看，这种材料的分子与分子之间依靠化学键或物 理键相互连接，构成三维分子网。高分子聚合物 的分子之间很容易产生相对运动，分子内部的化 学单元也能自由旋转，因此，受到外力时，曲折 状的分子链会产生拉伸、扭曲等变形；分子之间 的链段会产生相对滑移、扭转。当外力除去后， 变形的分子链要恢复原位，分子之间的相对运动 会部分复原，释放外力所做的功，这就是粘弹材 料的弹性；但分子链段间的滑移、扭转不能全复 原，产生了永久性变形，这就是粘弹材料的粘性， 这一部分功转变为热能并耗散，这就是粘弹材料 产生阻尼的原因。
系统频率。如果系统干扰频率 比较低，系
统设计时很难达到 的要求，则必须通
过增大隔振系统阻尼的方法以抑制系统的振
动响应。
5.2 隔振设计与隔振器 在隔振设计中，通常把 100Hz 以上的干 扰振动称作高频振动， 6-100Hz 的振动定义 为中频振动， 6Hz 以下的振动为低频振动。 常用的绝大多数工业机械设备所产生的 基频振动都属于中频振动，部分工业机械设
工程结构的阻尼和隔振设计
未来研究方向探讨
智能化阻尼和隔振技术
随着人工智能和大数据技术的发展，未来可研究如何将智能算法应用 于阻尼和隔振设计中，实现自适应调节和优化控制。
新型阻尼材料和隔振技术
02 03
隔震支座
隔震支座是一种特殊的阻尼装置，用于隔离地震波向上部结构的传播。 它允许建筑物在地震时相对于地面发生水平位移，从而减小地震力对上 部结构的影响。
耗能支撑
耗能支撑是一种具有滞回特性的支撑构件，能够在地震中通过塑性变形 消耗能量，减轻主体结构的损伤。
桥梁结构中的隔振设计
隔震沟
在桥梁结构中，隔震沟被用于隔离地震波向桥墩的传播。通过在桥墩周围设置隔震沟，可 以减小地震力对桥墩的作用，保护桥梁免受地震破坏。
阻尼材料
用于吸收和消耗振动能量，减少振动的幅度和持续时 间。常用的阻尼材料有橡胶、沥青等。
辅助结构
用于固定隔振元件和阻尼材料，保证整个隔振系统的 稳定性和可靠性。
隔振效果评价指标
传递率
表示隔振系统对振动传递的阻隔 程度，通常以分贝（dB）为单位 进行衡量。传递率越低，隔振效 果越好。
固有频率
指隔振系统自身固有的振动频率 。当外界振动频率接近固有频率 时，隔振系统容易发生共振，导 致隔振效果降低。
粘弹性阻尼材料
兼具粘性和弹性，能耗散振动能量，适用于各 种复杂结构的阻尼设计。
复合阻尼材料
通过不同材料的组合，实现宽频带、高效能的阻尼效果，满足特殊工程需求。
智能控制技术在隔振系统中应用
主动隔振技术
采用作动器对结构施加反向振动，抵消外部激励 引起的振动，实现高精度隔振。
减震阻尼结构及减震方法与流程
减震阻尼结构及减震方法与流程减震阻尼结构及减震方法与流程：随着住宅、桥梁、大楼等工程项目的不断扩大与提升，抗震技术的研究也日趋成熟。
为了提高结构的抗震能力，减震阻尼结构技术应运而生。
一、减震结构的原理减震结构是指通过将弹性元件和阻尼器等装置加入原结构中，使结构在地震等自然灾害中的振动受到控制。
减震结构主要分为两类：隔震结构和增减震结构。
其中，隔震结构是指通过安装隔震装置（如橡胶隔震垫等）来防止地震波向建筑传递；而增减震结构是指在原结构上加装阻尼器、弹性元件等装置，使得结构振幅得到控制。
二、减震阻尼结构的组成与特点上述两种结构中，增减震结构在实际应用中多被采纳。
其主要组成部分包括：弹性元件、阻尼器和控制系统等。
弹性元件通常一般由钢、混凝土、木材等制成，其中橡胶支座是目前常用的一种材料；而阻尼器则可以分为液体阻尼器、金属阻尼器和摩擦阻尼器等类型。
减震阻尼结构的特点主要有：1、高度的抗震性能与安全可靠性。
2、减少震害范围与程度，保护人民财产安全。
3、延长建筑物的使用寿命，增强了结构的稳定性。
4、节省了建筑材料，改善了建筑质量。
5、减少地震对人心理造成的影响，缩短灾后重建时间。
三、减震方法与流程1、结构设计与计算结构设计中必须有优秀的基础设计和选定现代化的材料；如钢材，高强混凝土等。
地震动力学分析与计算是减震结构的基础。
2、制作和安装弹性支承弹性支承可以采用Beef's或Vulcanized，亦可采用橡胶制成焊接成形的形式。
3、设计、制造和安装减振器在现代结构中，减振器在地震负荷中承担了一个非常重要的作用。
依照需求选用相应的减振器类型。
4、安装隔震装置橡胶隔震垫是材料制作成各种规格和形状的模数，具有良好的隔振和减震效果。
5、构建减震调控系统减震调控系统可以根据转动或振动采取主动或者被动方法，采用现代控制技术，依照设计要求进行设计和制造。
6、维护和管理在使用中，应每半年对减震结构系统进行复查，检测状态，并对设备进行必要的维修、更新等。
减振隔振的方法
减振隔振的方法减振隔振是为了减少或消除机械设备或建筑结构的振动对周围环境和设备本身产生的不利影响。
减振隔振的方法主要包括主动减振和被动减振两种。
1.主动减振主动减振是通过施加一个与振动相反的力或振动源来实现的。
常见的主动减振方法包括：（1）主动控制：使用传感器和执行器来感知和控制振动，通过调整力的大小和方向，使得振动能量被消耗或转换成其他形式的能量。
常见的主动控制技术包括主动质量调节（Active Mass Damper，AMD）、主动力控制（Active Force Control，AFC）等。
（2）无源消能：利用材料的阻尼特性来消耗振动能量，如贴附阻尼层、贴片阻尼器、涂层阻尼等技术。
（3）阻尼器：通过引入阻尼器来消耗振动能量，如液态阻尼器、摩擦阻尼器、压电陶瓷阻尼器等。
2.被动减振被动减振是通过安装吸振器或隔振器来减轻振动传递的过程，将振动能量转化成其他形式的能量，常见的被动减振方法有：（1）弹性隔振：利用弹性元件将机械设备或建筑结构与基础隔开，从而减少振动传递。
常见的弹性隔振装置包括弹簧隔振器、橡胶隔振器、弹性垫等。
（2）质量隔振：通过增加质量，改变机械系统的固有频率，来减少振动传递。
常见的质量隔振方法包括质量块、质量悬挂等。
（3）液体隔振：通过液体的流动和压力分布来实现隔振效果。
常见的液体隔振装置有液体隔振器、液体柱隔振器等。
（4）动态振动吸收器：通过装置中的惯性质量、弹性元件和阻尼装置共同作用，实现对振动的吸收和抑制。
减振隔振方法的选择需要根据具体的应用场景和需要进行综合考虑。
以下是一些常见的应用案例。
1.建筑减振隔振在高层建筑、大桥、输电线路等工程中，减振隔振技术可以减少结构受到的地震、风力等外部因素引起的振动。
常见的方法包括在结构上安装阻尼器、液体隔振器等。
2.机械设备减振隔振在机械设备的运行过程中，振动会引起噪音、损耗、疲劳等问题。
为了降低振动，可以采用弹簧隔振器、橡胶隔振器等被动减振方法，也可以使用液体隔振器、压电陶瓷阻尼器等主动减振方法。
第十一章隔振
约束阻尼结构的设计
基本设计要点： 1、根据使用场合和激振情况，确定预期的减震目标 2、确定结构振型，找到应变加大的部位，进行约束阻尼处理 3、在结构重量、刚度许可的条件下，尽量采用对称夹心结构 4、依据相关公式，进行详细的参数设计
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阻尼减振技术
阻尼减振的应用
振动和噪声控制的四种处理方法： 隔振、阻尼、吸收、封闭
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减振器设计
橡胶减振器设计
简单形状直接得到 复杂形状先分解成 简单形状 再复合起来
金属弹簧减振器
搞清载荷后 查阅机械设计手册
3
减振器设计
重心和转动惯量
设备重心往往偏离几何对称轴 重心： 1、计算法，算出每个部件的重心和重量，进而计算整体的重心 2、称重法，先称出总重量，分别确定重心的x，y，z坐标
仪器与设备
工作原理： 被测物体振动时，传感器将感受的 运动信号转化为电信号，经放大后， 通过分析仪器显示
5
振动测试技术
传感器
感知和传输运动信号是测量系统的重要环节，传感器是核心装置 目前广泛使用的是电测传感器，可以将位移、速度、加速度和力等 物理量转化为电信号，便于传输、处理和存储 位移传感器、速度传感器、加速度传感器、力传感器，速度-位移，加速度-速度 电感型、电动型、涡流型、压阻型、压电型 压电：某些晶体材料在压力作用下会产生电荷，压电效应 压电式加速度计的工作原理： 基座固定于被测物体上，压电元件受到 惯性质量块的作用，由于压电效应在两 个电极上产生电荷，其大小与受力变形 成正比。 压电元件即是传感元件又是弹簧元件， 与质量块一起组成“质量-弹簧”传感器
综合损耗因子与 阻尼材料和厚度有关 垫高可增加变形 导致损耗因子加大
4
阻尼减振技术
阻尼减振优秀课件
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7.3 阻尼材料
阻尼材料也称为粘弹阻尼材料，或粘弹性高 阻尼材料。
要求：
➢有较高旳损耗因子；
➢有很好旳粘结性能； ➢在强力旳振动下不脱落不老化；
➢在某些特殊旳环境使用下还要求耐高温、 高湿和油污。
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7.3 阻尼材料
阻尼材料
阻尼涂料 阻尼板材
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（一）阻尼涂料
常用旳阻尼材料有沥青、软橡胶和阻尼浆。
8
阻尼技术 就是充分利用阻尼耗能旳一般
规律，从材料、工艺、设计等各项技术问题上发 挥阻尼在减振方面旳潜力，以提升机械构造旳抗 振性、降低机械产品旳振动、增强机械与机械系 统旳动态稳定性。
阻尼器：一种克制构造振动旳有效装置。
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7.1.2 阻尼旳作用
1) 阻尼有利于降低机械构造旳共振振幅，从而防止构 造因动应力到达极限所造成旳破坏。
3
实例
在铆接飞机、轮船这种大旳构 造时，或在生产零部件旳过程中，会 产生高声级旳噪声。这是因为引起旳 碰撞及大尺寸零部件能有效地将振动 能转变为噪声。
处理方法
在铆接时对构造件临时使用阻 尼衬垫，以降低共振强度，并可减 弱振动从铆接点向壁板其他地方旳 传播。
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实例
在砂轮机上磨圆锯刀刃时，因 为共振旳存在，且内阻尼很低，故 产生很大噪声。
2 × 10 -1 ~5
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从物理现象上区别，阻尼能够分为下列五类： （1）工程材料内阻尼
工程材料种类繁多，尽管其耗能旳微观机制有差别， 宏观效应却基本相同，都体现为对振动系统具有阻尼 作用，因这种阻尼起源于介质内部，故称为工程材料 内阻尼。
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材料阻尼旳机理：宏观上连续旳金属材料会在微观上因应 力或交变应力旳作用产生分子或晶界之间旳位错运动、塑 性滑移等，产生阻尼。在低应力情况下由金属旳微观运动 产生旳阻尼耗能，称为金属滞弹性，当金属材料在周期性 旳应力和应变作用下，加载线 OPA 因上述原因形成略有上 凸旳曲线而不再是直线，而卸载线 AB 将低于加载线 OPA 。 于是在一次周期旳应力循环中，构成了应力 - 应变旳封闭 回线 ABCDA ，阻尼耗能旳值正比于封闭回线旳面积。
工程力学中的振动控制方法有哪些？
工程力学中的振动控制方法有哪些？在工程领域中，振动现象是一个常见且重要的问题。
过度的振动可能会导致结构的疲劳破坏、降低设备的精度和可靠性、产生噪音等不良影响。
因此，研究和应用有效的振动控制方法对于保障工程结构和设备的安全稳定运行具有至关重要的意义。
一、被动振动控制被动振动控制是指不需要外部能源输入，依靠自身的结构特性来减少振动的方法。
常见的被动振动控制技术包括以下几种：1、阻尼减振阻尼是指系统在振动过程中能量耗散的能力。
通过在结构中增加阻尼材料，如粘弹性阻尼器、摩擦阻尼器等，可以将振动能量转化为热能等其他形式的能量而耗散掉，从而有效地降低振动幅度。
2、质量调谐减振质量调谐减振器是一种利用质量和弹簧组成的振动系统，通过调整其固有频率与主结构的振动频率接近，从而实现对主结构振动的抑制。
常见的有调谐质量阻尼器（TMD）和调谐液体阻尼器（TLD）。
3、隔振隔振是通过在振源和被保护对象之间插入弹性元件或阻尼元件，来减少振动的传递。
例如，在机械设备的底座安装隔振垫，可以有效地隔离设备产生的振动向基础的传递。
二、主动振动控制主动振动控制则需要外部能源输入，并通过传感器监测振动状态，控制器计算控制策略，执行器施加控制作用来实现振动的抑制。
1、主动质量阻尼（AMD）AMD 系统由传感器、控制器、作动器和质量块组成。
传感器检测结构的振动响应，控制器根据检测到的信号计算出所需的控制力，作动器将控制力施加到质量块上，从而产生与结构振动相反的力，达到减振的目的。
2、主动杆主动杆是一种可以主动施加轴向力的元件。
通过实时调整杆的长度或内部的压力，来改变结构的刚度和阻尼特性，实现振动控制。
3、压电陶瓷作动器压电陶瓷具有在电场作用下产生变形的特性。
利用这一特性，将压电陶瓷片粘贴在结构表面，通过施加电压来改变结构的振动特性。
三、半主动振动控制半主动振动控制介于被动控制和主动控制之间，它不需要持续的外部能源输入，但可以根据结构的振动状态实时调整自身的参数，以达到较好的振动控制效果。
《隔振与阻尼》课件
新方法的探索
主动控制技术
主动控制技术是一种先进的振动控制方法， 通过向结构施加反向振动来抵消原始振动。 这种方法在隔振和阻尼领域具有巨大的潜力 ，未来有望在精密仪器、航空航天等领域得 到广泛应用。
混合控制技术
混合控制技术是将被动控制技术和主动控制 技术相结合的一种方法。这种方法可以充分 发挥两种控制技术的优点，提高隔振和阻尼 的效果。未来，混合控制技术有望成为隔振 和阻尼领域的一个重要发展方向。
效果评价
隔振效果的评价主要关注 振动传递率，而阻尼效果 的评价则关注能量耗散率 。
04
隔振技术案例分析
案例一：弹簧隔振器
总结词
弹簧隔振器是一种常见的隔振器类型，具有较好的隔振效果和稳定性。
详细描述
弹簧隔振器通常由弹簧和阻尼器组成，通过弹簧的弹性变形来吸收振动能量，并由阻尼器将振 动能量转化为热能释放。这种隔振器适用于各种设备和设施的减振，尤其适用于低频振动和重 负载的情况。
02 阻尼技术的原理
阻尼技术的原理是通过将振动能量转化为其他形 式的能量，如热能、电能等，从而减小或消除振 动。
03 阻尼技术的分类
阻尼技术可以分为被动阻尼、主动阻尼和半主动 阻尼三种类型。
阻尼技术的分类
被动阻尼
被动阻尼是通过使用阻尼材料或结构来吸收和消耗振动能 量的方法。常见的被动阻尼材料包括橡胶、聚合物等。
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06
趋势
新材料的应用
高阻尼材料
随着科技的进步，高阻尼材料在隔振和阻尼领域的应用越来越广泛。这些材料能够吸收 更多的振动能量，提高结构的稳定性。
智能材料
智能材料能够根据环境变化自动调整其性能，如形状记忆合金和压电材料等。这些材料 在隔振和阻尼方面具有巨大的潜力，未来有望在航空、航天、汽车等领域得到广泛应用
机械设计中的减振与隔振技术研究与应用
机械设计中的减振与隔振技术研究与应用机械工程和制造是现代工业领域中不可或缺的重要组成部分。
机械工程师在设计和制造过程中起着至关重要的作用，他们致力于研究和应用各种技术来提高机械系统的性能和可靠性。
其中，减振与隔振技术在机械设计中扮演着重要的角色。
减振与隔振技术是机械工程中的一个重要研究领域，旨在减少或消除机械系统中由于振动引起的不良影响。
振动是机械系统中普遍存在的问题，它会导致噪音、磨损和疲劳等不利影响，甚至可能导致系统的故障和损坏。
因此，减振与隔振技术的研究和应用对于提高机械系统的性能和可靠性至关重要。
在机械设计中，减振技术主要通过改变结构和材料的方式来减少振动的传递和放大。
一种常见的减振技术是采用弹性元件，如橡胶垫、弹簧等，来吸收和分散振动能量。
这些弹性元件可以在机械系统中起到缓冲和减振的作用，从而降低振动的幅度和频率。
此外，还可以通过优化结构设计和采用合适的材料来减少机械系统的共振现象，从而进一步减少振动的传递和放大。
隔振技术则是通过隔离机械系统与外部环境之间的振动传递来减少振动的影响。
隔振技术主要采用隔振材料和隔振结构来实现。
隔振材料可以通过吸收和分散振动能量来减少振动的传递，常见的隔振材料包括橡胶、聚合物等。
隔振结构则是通过设计特殊的结构来降低振动的传递，如采用悬挂系统、减震器等。
这些隔振技术可以有效地减少机械系统与外部环境之间的振动传递，从而降低振动的影响。
减振与隔振技术在机械工程中有着广泛的应用。
在汽车工业中，减振与隔振技术可以提高汽车的乘坐舒适性和安全性，减少车辆在行驶过程中的振动和噪音。
在航空航天工业中，减振与隔振技术可以减少飞机和航天器在起飞、着陆和飞行过程中的振动，提高飞行的稳定性和安全性。
在电子设备和精密仪器制造领域，减振与隔振技术可以减少设备和仪器在工作过程中的振动，提高其精度和可靠性。
总之，减振与隔振技术在机械设计中起着重要的作用。
机械工程师通过研究和应用这些技术，可以有效地减少机械系统中由于振动引起的不良影响，提高机械系统的性能和可靠性。
隔振技术
隔振技术
降噪减振技术: 是在震动设备与防震设备之间设置器和材料，使震动设备产生的震动由器来吸收，以减少震动设备的干扰。
常用的主要有以下几种：
（1）金属弹簧。
其特点是具有承受载荷较大、弹性好、变形量大、刚度小，而且耐高温，耐腐蚀。
但阻尼系数小，对于需要较大的阻尼时，可增加阻尼器或与阻尼较大的材料（如橡胶）构成组合结构使用。
（2）橡胶。
具有承载能力低、刚度大、加工方便、易成各种形状的特点，并能自由选取三个方向的刚度。
可承受压、减或压减相结合的作用力。
根据载荷的大小，可作成承压式或承剪式，受剪时可获得较低的固有频率。
与金属弹簧相结合，适于隔绝高频率震动。
缺点是受温度、化学药品等环境条件的限制较大，因此使用时应避免日晒、水、油的侵蚀。
（3）软木减震材料。
具有质轻、有一定弹性的特点。
将其经过高压处理并在高温蒸汽下烘干后，制成块状或板状垫层置于机械底座或混泥土的下面，达到减震的目的。
或与橡胶、金属弹簧组合成辅助隔震器。
（4）其他减震器，如泡沫橡胶、泡沫塑料、毛毡、玻璃纤维、矿棉、石棉等，经过加工后制成各种形状的减震垫层用于隔震。
机械设计中的减振与隔振技术
机械设计中的减振与隔振技术机械设计中的减振与隔振技术在现代工程领域中具有重要的应用价值。
减振与隔振技术的目的是降低机械设备在工作过程中的振动，提高设备的稳定性和可靠性，减少设备出现故障和损坏的风险。
本文将介绍减振与隔振技术的原理、应用以及在机械设计中的重要性。
一、减振技术的原理和应用减振技术主要通过改变机械系统的结构和参数，以降低系统的共振频率和减小振幅，从而降低震动噪声和振动带来的不良影响。
常用的减振技术包括引入阻尼材料、采用减振器和改变机械系统的自然频率等方法。
1.1 引入阻尼材料引入阻尼材料是减振技术中常用的一种方法。
通过在机械系统的关键位置引入具有强大阻尼效果的材料，可以有效地吸收振动能量，减小振动幅值。
常见的阻尼材料包括橡胶、聚合物和金属材料等。
1.2 采用减振器减振器是减振技术中的一种常见设备。
减振器可以根据振动源的特性进行设计，通过改变其自身的振动特性，将振动能量转化为其他形式的能量损耗，从而降低振动幅值。
常见的减振器包括液压减振器、弹簧减振器和压电减振器等。
1.3 改变机械系统的自然频率改变机械系统的自然频率是减振技术中的一种有效方法。
通过改变机械系统的结构参数，如质量、刚度和阻尼等，可以改变机械系统的自然频率，从而改变振动的特性。
常见的方法包括增加或减小质量、调整结构的刚度和采用合适的阻尼措施等。
二、隔振技术的原理和应用隔振技术主要通过隔离振动源和被隔振系统之间的传递路径，减少振动的传递和扩散，以达到减低振动幅值的目的。
常用的隔振技术包括弹簧隔振、吸振材料隔振和惰性质量隔振等方法。
2.1 弹簧隔振弹簧隔振是一种常见的隔振技术。
通过在振动源和被隔振系统之间加入弹簧，可以减少振动的传递路径，从而实现隔振效果。
弹簧隔振器常应用于精密仪器、机械设备和汽车等领域。
2.2 吸振材料隔振吸振材料隔振是一种常用的隔振技术。
吸振材料可以吸收振动能量，减小振动的传递和扩散。
常见的吸振材料包括橡胶、泡沫塑料和聚合物等。
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7.2 隔振原理
7.2.2 隔振的力传递率
力传递率Tf
通过隔振装置传递到基础上的力Ff的幅值Ff0与作用于振 动系统上的激励力的幅值F0之比
Tf
Tf Ff 0 F0
Ff 0 F0
2 2
1 f / f 4
0
1 4 2 ( f / f 0 ) 2
2
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7.1 振动控制的基本方法
7.1.3 振动控制的方法
振源控制
防止共振： 原则：防止或减小设备、结构对振动的响应
• 改变机械结构的固有频率：改变设施的结构和总体尺寸 或采用局部加强法等； • 改变振动源的扰动频率：改变机器的转速或改换机型等； • 降低共振响应：将振动源安装在非刚性的基础上； • 增加能量逸散，降低其振幅：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， 减小共振时的振幅
7.1.3 振动控制的方法
振源控制
采用先进工艺 减小振动源的扰动
• 减少或消除振动源本身的不平衡力(即激励力)，尽可能调 好其静、动平衡； • 修改或重新设计机器结构以减小振动； • 改进和提高制造加工装配精度，提高制造质量，减小构 件加工的误差； • 提高安装时的对中质量，严格控制安装间隙，以减少其 离心偏心惯性力的产生
振源控制 振动传递过程的控制 隔振技术
在振源与需要防振的设备之间安置具有弹性的隔振装置， 使振源所产生的大部分振动由隔振装置来吸收，以减小 振源对设备的干扰
• 主动(积极)隔振 • 被动(消极)隔振
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7.1 振动控制的基本方法
7.1.3 振动控制的方法
隔振效率
(1 Tf ) 100%
式(7.18)
Tf =1，η＝0，激励力全部传给基础，没有隔振作用 Tf =0，η＝1，激励力被完全隔离，隔振效果最高
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隔振系统中的三个要素
隔振系统中控制振动及其传递的三个基本因素是：弹簧隔振器的刚度、 被隔离物体的质量、系统支撑及隔振器的阻力。 (1)刚度 隔振器刚度越大，隔振效果越差，反之隔振效果越好。一个 设计正确的隔振系统支撑刚度计算最为重要，但弹簧及隔振器的刚度 对物体振幅的影响不大。 (2)质量 被隔离物体的质量使支撑系统保持相对静止。在确定的振动 力作用下，物体质量越大，物体振动越小。增大质量还包括增大隔振 底座的面积，以增大物体的惯性矩，可减小物体振动，但质量的增加 并不能减小传递率。 (3)阻力 隔振系统的支撑阻力有以下的作用：在共振区，抑制共振振 幅；减弱高频区物体的振动；在隔振区为系统提供了一个使弹簧短路 的附加连接，从而提高了支撑的刚度，使传递率增大，因此阻力的作 用有利也有弊，设计时应特别注意。
实施方法相同，均通过在设备和基座间装设隔振器作为弹性支承来实现
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7.1 振动控制的基本方法
7.1.3 振动控制的方法
振动控制常用方法：
采用大型基础：减少基础、机器的振动和振动向周围的 传递
• 一般如锻冲设备则达到设备自重的2～5倍，更甚者达 10倍以上
传递介质 地基地坪； 建筑物； 空气； 水； 管道； 构筑物； 构件设备；
接受者 人； 建筑物； 仪器设备；
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7.1 振动控制的基本方法
7.1.3 振动控制的方法
振源控制 振动传递过程的控制 采用隔振技术
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7.1 振动控制的基本方法
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7.2 隔振原理 隔振原理
机械设备运转时，会存在一个周期性的力作用，从而使其 产生振动。振动的机器通过基础、连接构件向四周传递。 若在刚性连接之间安置弹簧或弹性衬垫组成弹性支座，由 于支座可以发生弹性变形，起到缓冲作用，便减弱了机器 对基础的冲击力，使基础的振动减弱；同时由于支座材料 的阻力耗能，也减弱了传给基础的振动，从而使声辐射降 低，这就是隔声降噪的基本原理。 隔振时使用的弹性支座称作隔振器，相对于机械设备，其 质量可以忽略不计，看做只由弹性装置和能量消耗装置组 成。
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冲击隔离
和周期性激振力的振动隔离相似，对于脉冲冲击也可以考 虑隔离，也分为积极与消极两类。积极的是隔离锻压机、 冲床及其他具有脉冲冲击力的机械，以减小其对环境的影 响；消极的冲击隔离是隔离基础的脉冲冲击，使安装在基 础上的电子仪器及精密设备能正常工作，在舰船上的设备 为了防止因爆炸引起的强烈冲击而设计的隔离系统属此。 冲击隔离可分为积极和消极冲击隔离，二者原理相同，传 递率估算也基本相同。一般冲击传递与系统的固有频率成 正比，系统固有频率越小，传递率越小，隔离支撑的阻力 有一定的作用，阻力越大，传递率也越小。 冲击隔离与缓冲是有区别的缓冲是让缓冲材料介于相互碰 撞的物体之间，使碰撞的冲击力要比直接碰撞低，如汽车 缓冲器，飞机着陆架等。
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7.1 振动控制的基本方法
7.1.1 振动的来源及危害
振动对人体的危害
共振频率：人体某些器官固有频率相吻合的频率
• • • • • 人体：6Hz附近 内脏器官：8Hz附近 头部：25Hz 神经中枢：250Hz左右 低于2Hz的次声振动甚至有可能引起人的死亡
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f / f 0 2
式(7.15)
δ0=2Mω0 ：隔振系统的临界阻尼
0
K ： 振动系统的固有角频率 M
ξ=δ/δ0 ：阻尼比 (阻尼因子)
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7.2 隔振原理
7.2.2 隔振的力传递率
力传递率Tf
Tf Ff 0 F0
1 f / f 4
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7.1 振动控制的基本方法
7.1.3 振动控制的方法
振源控制 振动传递过程的控制
加大振源与保护对象之间的距离 在振源与保护对象间设置必要的伸缩缝(或沉降缝)、抗 震缝、隔振沟
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7.1 振动控制的基本方法
7.1.3 振动控制的方法
防振沟
• 在振动机械基础的四周开有一定宽度和深度的沟槽 ，填 充松软物质(如木屑等)或不填
隔振器 ：常用的有效措施
• 在设备下安装隔振元件 • 隔振元件选用得当，隔振效果＞85％～90％，而且可以 不必采用大型基础
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7 隔振技术及阻尼减振
7.1 振动控制的基本方法 7.2 隔振原理 7.3 隔振器材 7.4阻尼减振 7.5环境振动评价和标准
主动(积极)隔振
隔离振源，将振源进行隔离，防止振动传递开去的隔振 为了减小它们（振动源）对周围其它设备的影响。隔离 或减小动力的传递，使周围环境或建筑结构不受振动的 影响。如：对动力机器、回转机械，锻冲压设备的隔振
被动(消极)隔振
隔离响应，对需要防振的设备进行隔离，防止周围振源 影响传给设备的隔振 隔离或减小运动的传递，使精密仪器与设备不受基础振 动的影响。如：一般电子仪表、贵重设备、精密仪器、 录音室、广播室、人体坐垫的隔振
振源产生声音：
空气声：向周围空间辐射在空气中传播的声音 固体声：通过与其相连的固体结构传播声波
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7.1 振动控制的基本方法
7.1.1 振动的来源及危害
振动对人体的危害
人体的骨胳、肌肉构成许多空腔和弹性系统(如心、肝、 肺、胃、肠等)，这些空腔和弹性系统都有各自的固有 共振频率 振动对人体的影响分为
• 全身振动：指人直接位于振动体上时所受的振动 • 局部振动：指手持振动物体时引起的人体局部振动
人能感觉到的振动频率范围为l～100Hz (可听声的频率 范围为20～20000Hz)
• 人对频率为2～12Hz的振动感觉最敏感 • 频率>12Hz或<2Hz的振动敏感性就逐渐减弱
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2 2 0
1 4 2 ( f / f 0 ) 2
2
f / f0
2
式(7.15)
f：激励力的频率 f0：振动源与隔振装置共同组成系统的固有 频率 ξ ：阻尼比，或阻尼因子，ξ =δ/δ0 δ：所选材料的阻尼系数 δ0：隔振系统的临界阻尼系数，δ0=2Mω0
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7.2 隔振原理
7.2.1 振动的传递和隔离模型
d2y M 2 dt
惯性力
黏滞阻尼力 弹性力
dy dt
δ：阻尼系数
Ky
K：弹性系数
d2y dy Ky F 外激励力 M 2 dt dt
外激励力为 简谐力：
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F F0 cost
软木等) 设备与其基础之间由原来的刚性连接替 换为弹性连接 传递给基础的力将会减弱，从而使基础 产生的振动减弱 支座的材料本身的阻尼，使振动能量损 耗，也减弱了设备传给基础的振动
2014年6月22日10时9分
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7.2 隔振原理
7.2.1 振动的传递和隔离模型
弹性支座：即为隔振器 由弹性装置与能量消耗装置(阻 尼)组成的
7.2 隔振原理
7.2.2 隔振的力传递率
隔振处理后，其力的振动级差 F0 1 L 20lg 20lg F f0 Tf
式(7.17)
单位：dB 如：采用某种隔振措施后，使机器振动系统激励力传递 到基础的力的振幅减弱为原来的1/10，即Tf＝0.l，则传 递到基础的力的振动级降低了20dB，振动级= 20dB