机械振动与噪声控制课件
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机械振动噪声与控制优秀课件
因此 D 0 ; 此时C不能为零，否则就得到u（x，t）＝0的非振动解， 因此必有
上式为杆纵向振动的频率方程，它有无限多个固有频 率。由上式可得
杆的固有角频率为（实际上还有对应于刚体运动的零 频率）：
Chapter 4 Vibration of Continuous Systems
§4.2 Longitudinal Vibration of Rods
由材料力学可知，扭矩与扭转应变之间的关系为
T
GIp
x
根据动力学方程，有
Ipd xt22 (T T xd)xT
由以上两式可得
Ip
2
t2
GIp
2
x2
Chapter 4 Vibration of Continuous Systems
§4.3 Torsional Vibration of Rods
上述方程左边的值依赖于时间变量，而右边的值依赖 于空间变量，因此，只有当方程的左边和方程的右边等于 同一个常数，才能成立。为了使解在时域内是有限的，并 且可得到满足边界条件的非零解，设常数为-ω2，则有
Chapter 4 Vibration of Continuous Systems
§4.2 Longitudinal Vibration of Rods
§4.2 Longitudinal Vibration of Rods
这三阶主振型如下图所示。
1
-1 1
-1
1
-1 -1
Chapter 4 Vibration of Continuous Systems
§4.3 Torsional Vibration of Rods
本节讨论等截面直圆轴的扭转振动。除了理想弹性 体假设之外，我们还假设轴的横截面在扭转振动过程依 然保持为平面。
上式为杆纵向振动的频率方程，它有无限多个固有频 率。由上式可得
杆的固有角频率为（实际上还有对应于刚体运动的零 频率）：
Chapter 4 Vibration of Continuous Systems
§4.2 Longitudinal Vibration of Rods
由材料力学可知，扭矩与扭转应变之间的关系为
T
GIp
x
根据动力学方程，有
Ipd xt22 (T T xd)xT
由以上两式可得
Ip
2
t2
GIp
2
x2
Chapter 4 Vibration of Continuous Systems
§4.3 Torsional Vibration of Rods
上述方程左边的值依赖于时间变量，而右边的值依赖 于空间变量，因此，只有当方程的左边和方程的右边等于 同一个常数，才能成立。为了使解在时域内是有限的，并 且可得到满足边界条件的非零解，设常数为-ω2，则有
Chapter 4 Vibration of Continuous Systems
§4.2 Longitudinal Vibration of Rods
§4.2 Longitudinal Vibration of Rods
这三阶主振型如下图所示。
1
-1 1
-1
1
-1 -1
Chapter 4 Vibration of Continuous Systems
§4.3 Torsional Vibration of Rods
本节讨论等截面直圆轴的扭转振动。除了理想弹性 体假设之外，我们还假设轴的横截面在扭转振动过程依 然保持为平面。
永磁同步电机的振动与噪音解析PPT课件
3、空气动力噪音
第2页/共31页
对人的损害： 对神经系统有坏的影响；损害人的听觉。
——在频率300一600赫兹区队80分贝响度级的噪声若每天 连续作用8小时，实际上不会引起对1000一2000赫兹言语频 率范围内的听觉丧失；
——在频率300一600赫兹区间，88至95分贝的噪声响度级经 过30年会引起对1000赫兹的听觉丧失8至13分贝，对2000赫 兹的听觉丧失13.5至19分贝；
100mv/格
20ms/格
（b）T=0.5 N•m，n=326rpm
（a）电流周期18次，噪音频率为165Hz。 （b） 电流周期6次，噪音频率为163Hz。 （c）电流周期12次，噪音频率为162Hz。
小电机
第21页/共31页
四、正弦波无刷直流电机力矩波动与噪音
正弦波驱动
• 理想情况
e sin
三、方波无刷直流电机力矩波动与噪音
ea (t) ~ Em1 sint Em3 sin 3t Em5 sin 5t Em7 sin 7t
ia (t) ~ Im1 sint Im5 sin 5t Im7 sin 7t 得到 Tem ~ Tem0 T6 sin 6t T12 sin 12t T18 sin 18t
2P 例： Z
C
min
• 最低次数υmin－每周磁能状态重复次数
min
2PZ C
C— 2P 和Z的最大公约数
• 幅值－决定于磁势平方F2和磁导G的υ次幅值乘积
第12页/共31页
88 9 12 12 72 48
二、定位力矩 缺陷磁路的齿槽力矩 • 转子有缺陷导致Z次定位力矩 •定子有缺陷导致2P次定位力矩
第13页/共31页
二、定位力矩
《汽车振动与噪声》课件
CHAPTER
02
汽车振动分析
汽车振动类型
垂直振动
汽车在行驶过程中受到 路面不平的影响，产生 的垂直方向上的振动。
侧向振动
汽车在转弯或行驶在弯 道时，由于离心力作用
产生的侧向振动。
纵向振动
由于发动机、传动系统 等内部组件的往复运动
产生的纵向振动。
扭转振动
由于发动机扭矩波动或 传动系统的不平衡引起
的扭转振动。
振动产生的原因
路面不平
汽车行驶在凹凸不平的路面上，导致垂直振 动。
传动系统不平衡
传动系统中齿轮、轴承等组件的不平衡或误 差，导致扭转振动。
发动机扭矩波动
发动机内的燃烧和机械运动产生的扭矩波 动是纵向振动的主要原因。
轮胎不平衡
轮胎质量分布不均或安装不当，引起侧向和 垂直振动。
振动对汽车性能的影响
03
汽车在高速行驶时，空气动力学产生的气流会对车身产生振动
和噪声。
振动与噪声对汽车性能的影响
舒适性
振动和噪声会影响乘客的舒适感，过大的振动和 噪声会对乘客的身体健康产生不良影响。
安全性
过大的振动和噪声可能会影响驾驶员的判断力和 反应速度，从而影响驾驶安全。
车辆寿命
长期的振动和噪声可能会对汽车的零部件产生疲 劳损伤，从而影响车辆的使用寿命。
油耗
过大的噪声可能增加车辆的油耗，影响经济性。
风噪声
其他噪声
汽车行驶时，空气与车身、车窗等相互作 用产生的声音。
如传动系统、冷却系统等产生的声音。
噪声产生的原因
机械振动
发动机、传动系统等部件的振动是产生汽车 内部和外部噪声的主要原因。
气动噪声
气流与车身、车窗等相互作用产生的声音。
机械振动与噪声控制培训教材PPT课件【精编】
LMS广州办事处 朱 斌生
Mechanical Noise and Vibration Control
Z p U
声阻抗Z是复数，其实部称为声阻R，虚部为声抗X。声阻抗 的实部表示了能量的“损耗”，这个损耗表示了声能从一个 地方传播到另一个地方，也就是声源对外辐射的过程
机械振动与噪声控制培训教材PPT课件 【精编 】
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Mechanical Noise and Vibration Control
声压的大小反映了声波的强弱，声压的单位是Pa (帕N/m2)。
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Mechanical Noise and Vibration Control
机械振动与噪声控制
2.1.2声波与声源 波阵面------所谓波阵面是指声传播过程中，运动状态
在某瞬时完全相同的媒质质点形成的面。 声波： 平面声波、球面声波和柱面声波等类型，
当ka<<1，即声波波长远大于声源半径a时,有：
p(r,t) p e A j(tkr) ck Qe j(tkr)
r
4r
Q=sua=4pa2ua 称为声源强度。
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Mechanical Noise and Vibration Control
机械振动与噪声控制
2) 偶极子声源
机械振动与噪声控广州办事处 朱 斌生
Mechanical Noise and Vibration Control
机械振动与噪声控制培训教材PPT课件 【精编 】
机械振动与噪声控制
2.3 声阻抗、声强及声功率
2.3.1声阻抗、声强和声功率的定义
描述声辐射和声场特性的一个重要概念是声阻抗。对于一个声 源来说，如果它的表面振速是u，表面积是S，则uS 称为体积 速度U。该声源表面声压与声源体积速度之比称为声阻抗Z。
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。
噪声与振动控制PPT幻灯片课件
1 c2
2 p t 2
其中： 由于：
c
B
0
1
2
p
0
1
2
p
p0 r 0r
则有：
P rP
13
第一章：声音的基本性质
则有声速的表达式：
1
c
rP
2
第三节：平面声波的传播
1.3.1声波的基本类型
对于非平面声波的波型，声阻抗率通常为复量， 声压波动与微粒速度并不总是同相位，即波散射
1.3.3声强、能量密度和声功率 1、声强(sound intensity)定义为通过垂直于声传播方向之 单位面积的能量流率，根据基本的动力学原理，功率= 力×速度，则声过程的瞬时功率为
w Fu
单位法向面积的功率为瞬时声强矢量I：
7
第一章：声音的基本性质
2射线声学法：
通常使用在大距离户外和水下的环境中，用以 描述大距离上波的传播，例如大气中用射线族 来描述声波的传播和不均匀性，但必须对温度 梯度和风等的影响加以考虑。在大距离上，最 好用射线示踪法，因为它们近似并简化了的波 动法。 3能量声学：
即所谓的统计能量分析（SEA），是用能量传 递描述声波的传播，来处理声学问题的方法，它以 统计量为参数，快速和有效地解答复杂结构的声振 问题，该方法在的工业噪声和振动问题的分析方面， 正在迅速的普及。
8
第一章：声音的基本性质
第二节： 基本声学定律
1.2.1概述
1、与声的传播有关的四个主要变量： 压强P、 质点的运动速度U、 介质密度ρ 温度T
2、对于声在流体中的传播做以下几个假设： （1）气体是理想的气体。 （2）系统为线性系统。 （3）流体各项均匀 （4）流体为非粘性等
2024版噪声及其控制ppt课件
引起心率和血压的变化， 长期暴露于噪声环境下 可能导致心血管疾病等
健康问题。
01
噪声测量与评价方 法
噪声测量原理及仪器
测量原理
基于声压级、声强级、声功率级等 物理量的测量，反映噪声的强弱和 特性。
测量仪器
声级计、噪声分析仪、频谱分析仪 等，用于实时测量和记录噪声数据。
噪声评价标、频谱分析等方法，对处理后的噪声数据进行深入分析，揭示其时域、 频域特性及变化规律。
01
噪声控制技术措施
声源控制技术
降低声源噪声
通过改进设备结构、提高加工精度和 装配质量、采用低噪声材料和工艺等 措施，从声源上降低噪声的产生。
声源隔离
将声源用隔声罩、隔声间等隔离起来， 阻止噪声向外传播。
加强噪声源管理
企业应对产生噪声的设备、设施等进行有效管理，采取必要的降噪措施，确保噪声源达标排放。
实施噪声监测和报告制度
企业应建立噪声监测和报告制度，定期对厂界和敏感点的噪声进行监测，并将监测结果及时上报相关部门。 同时，对于超标排放等违法行为，应及时采取措施进行整改并接受相关部门的监督和管理。
01
按产生机理分类
机械性噪声、空气动力性噪声、 电磁性噪声。
特点
无规律性、强度过大、令人烦 躁不安。
噪声危害及影响
对听力的影响
造成听力损失或听力下 降，甚至导致耳聋。
对睡眠的干扰
导致失眠、睡眠质量下 降，进而影响人的精神
状态和身体健康。
对心理的影响
使人烦躁不安、易怒或 暴躁，影响情绪和工作
效率。
对生理的影响
消声技术
在传播途径中安装消声器， 使声波在传播过程中受到 阻碍和衰减，达到降噪的 效果。
接收者保护技术
健康问题。
01
噪声测量与评价方 法
噪声测量原理及仪器
测量原理
基于声压级、声强级、声功率级等 物理量的测量，反映噪声的强弱和 特性。
测量仪器
声级计、噪声分析仪、频谱分析仪 等，用于实时测量和记录噪声数据。
噪声评价标、频谱分析等方法，对处理后的噪声数据进行深入分析，揭示其时域、 频域特性及变化规律。
01
噪声控制技术措施
声源控制技术
降低声源噪声
通过改进设备结构、提高加工精度和 装配质量、采用低噪声材料和工艺等 措施，从声源上降低噪声的产生。
声源隔离
将声源用隔声罩、隔声间等隔离起来， 阻止噪声向外传播。
加强噪声源管理
企业应对产生噪声的设备、设施等进行有效管理，采取必要的降噪措施，确保噪声源达标排放。
实施噪声监测和报告制度
企业应建立噪声监测和报告制度，定期对厂界和敏感点的噪声进行监测，并将监测结果及时上报相关部门。 同时，对于超标排放等违法行为，应及时采取措施进行整改并接受相关部门的监督和管理。
01
按产生机理分类
机械性噪声、空气动力性噪声、 电磁性噪声。
特点
无规律性、强度过大、令人烦 躁不安。
噪声危害及影响
对听力的影响
造成听力损失或听力下 降，甚至导致耳聋。
对睡眠的干扰
导致失眠、睡眠质量下 降，进而影响人的精神
状态和身体健康。
对心理的影响
使人烦躁不安、易怒或 暴躁，影响情绪和工作
效率。
对生理的影响
消声技术
在传播途径中安装消声器， 使声波在传播过程中受到 阻碍和衰减，达到降噪的 效果。
接收者保护技术
汽车振动与噪声控制PPT课件
2019/11/6
19
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23
一个振动系统由哪些部分构成
• 构成机械振动系统的基本元素
– 惯性、恢复性和阻尼
• 质量(mass) • 弹簧(spring) • 阻尼(damping)
量纲： m:kg k:N/m c: N.s/m
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机械振动有哪些类型
2.按振动系统的自由度数分类
确定系统在振动过程 中任何瞬时几何位置 所需独立坐标的数目
单自由度系统振动——确定系统在振动过程中任何瞬 时几何位置只需要一个独立坐标的振动；
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机械振动有哪些类型
2.按振动系统的自由度数分类
两自由度系统振动——确定系统在振动过程中任何瞬 时几何位置需要两个独立坐标的振动；
动体与固定位置之间的关系或者是某个瞬间 两个振动物体位置的相对关系)
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例题1.1
• 某振动的位移x(m)与时间t(s)的关系可以写成
x 0.2sin(15t 0.3)
• 求(1)振幅(2)振动圆频率(3)振动频率(4)振动周期(5)相位角
x Asin(t )
A 0.2m 15rad/s
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4
什么是振动 Vibration？
• 物体以其平衡位置为中心所做的往复运动 • Any motion that repeats itself after an interval
of time • 振动是自然界中常见的现象
心脏的搏动、耳膜和声带的振动等 汽车、火车、飞机及机械设备的振动 家用电器、钟表的振动 地震以及声、电、磁、光的波动等等 股市的升跌和振荡等
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p p e p e A j(tkr1 )
A j (tkr2 )
r1
r2
当两个点声源相距很近：
偶极子声源
p pA e j(tkr) (2 j sin kl cos )
r
2
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机械振动与噪声控制
3) 线声源
p2
wc 2h
(2
1)
线声源
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机械振动与噪声控制
4)无限大障板上圆形活塞
p j uaa2 [ 2J1(ka sin ) ]e j(tkr) 2r ka sin 无限大障板上圆形活塞
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声压的大小反映了声波的强弱，声压的单位是Pa (帕N/m2)。
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机械振动与噪声控制
2.1.2声波与声源 波阵面------所谓波阵面是指声传播过程中，运动状态
在某瞬时完全相同的媒质质点形成的面。 声波： 平面声波、球面声波和柱面声波等类型，
如果在噪声控制过程中，在噪声源以外，人为 加入能量（次级声源或次级力源等）来控制噪 声的方法称为噪声主动控制。
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机械振动与噪声控制
• 吸声降噪 吸声降噪技术通常分成两类：多孔吸声材 料和吸声结构
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p2
pt
p e j (tk2x) tr
在媒质2中的质点速度
u2
p2
2c2
p e j (tk2x) tr 2c2
ut
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机械振动与噪声控制
在分界面的声压和速度应当是连续相等的:
p1 pi pr pt p2
率。
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2.3.2响度级，等响曲线和响度
• 人耳能接收声波的频率大约在20Hz到20kHz
• “响”与“不响” 这种感觉同声波的强度和频率密切 相关。相同声压级单频率不同的声波，人耳听起来会 不一样。为了定量描述声音的这种特性，通常采用 1000Hz纯音为标准，定义其声压为响度级，其符号是 LN，单位为“方”（phon）。其它频率的声音响度级 通过与1000Hz纯音相比较来确定。
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机械振动与噪声控制
开放空间声场，由于体积速度概念变得不很明确，此 时通常采用声阻抗率这个概念来描述声场概念。声阻 抗率定义为声场中某点的声压值与该点速度的比值
Z p u
平面声波在媒质中传播时的声阻抗率为
机械振动与噪声控制
机械振动与噪声控制
• 基本概念 • 声学基础 • 噪声控制 • 阻尼技术 • 隔振理论
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机械振动与噪声控制
• 振动－－物体或质点在平衡位置的往复运动。 振动加速度、振动速度、振动位移 振动幅值、振动频率 • 噪声－－使人感到厌烦的声音。 声压级、声强级、声功率级、响度、A计权
u1 ui ur ut u2
声压的反射系数rp, 透射系数 p
rp
pr pi
2c2 1c1 2c2 1c1
p
pt pi
22c2 2c2 1c1
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机械振动与噪声控制
吸声系数
2
1 rp
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2.3 声阻抗、声强及声功率
2.3.1声阻抗、声强和声功率的定义
描述声辐射和声场特性的一个重要概念是声阻抗。对于一个声 源来说，如果它的表面振速是u，表面积是S，则uS 称为体积 速度U。该声源表面声压与声源体积速度之比称为声阻抗Z。
Z p U
声阻抗Z是复数，其实部称为声阻R，虚部为声抗X。声阻抗 的实部表示了能量的“损耗”，这个损耗表示了声能从一个 地方传播到另一个地方，也就是声源对外辐射的过程
Z c
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声强和声功率
• 声场中某点处，与质点速度方向垂直的单位面积S在单 位时间内通过的声能称为瞬时声强.
对于稳态声场，声强是指瞬时声强在一定时间T内的平均
值
I 1
T
T
0 p(t)u(t)d dt
当ka<<1，即声波波长远大于声源半径a时,有：
p(r,t) p e A j(tkr) ck Qe j(tkr)为声源强度。
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2) 偶极子声源
同一种多孔吸声材料实际使用中增加吸声材 料的厚度，可以提高低、中频的吸声效果，对 高频吸声效果几乎没有影响，但厚度增加到一 定程度后，效果就变得不明显了，而成本却增 加很多，是不经济的。此外如果吸声材料结构 设计时增加附加背后空气层也可起到提高中、 低频吸声效果的作用。
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对于在自由空间中传播的平面声波， 单位时间平均声强可以写为
I pe2
c
单位时间平均声功率
W IS
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机械振动与噪声控制
2.3.2 声压级、声强级、声功率级测量及声谱分析
• 单位：dB
• 声压级
Lp 10 log10
（1）主观评价法 （2）分别运行法 （3）覆盖法 （4）表面振速测量法 （5）信号分析法 （6）声强测量法 （7）声全息法
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3.2 噪声的被动控制和主动控制
被动控制和主动控制。所谓被动控制指噪声控 制过程中除噪声源外没有其它外加能量输入的 控制方法。传统的吸声，隔声，消声及隔振等 均属噪声被动控制。
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2.2 声传播及结构声辐射
1. 垂直入射声波的反射和透射
在媒质1中的声压值
p1 pine j(tk1x) pree j(tk1x)
在媒质1中的质点速度根据 p cu
u1
p1 1c1
ui
ur
在媒质2中的声压值
吸声系数越大表示了声波透射越大。 当a=1时，垂直入射声波将从一个媒质完全进入到另一个媒质， 只要两个媒质的特性阻抗相同时，垂直入射声波都会有a=1的全透射。 当a=0时，表示垂直入射声波将产生全反射
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机械振动与噪声控制
• 常见声源
声一般都是由于物体的振动而产生的。凡能产生声的
振动物体统称为声源。所谓声源的振动就是物体在 其平衡位置附近进行的往复运动。
1) 球面声源
一个表面均匀胀缩的脉动球面声源，即其球面沿半径方向作同振幅、 同相位的振动，球面振动速度为ua，则在离球心r处向外辐射的 声压可以写为方程。
pe2 p2
ref
20 log10
pe pref
(dB)
pe——被测量声压的有效值；pref——参考声压。 在空气中参考声压pref为2×10-5Pa。，即为正常人耳 朵对1kHz的声音刚能听到声压值
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机械振动与噪声控制
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机械振动与噪声控制
• 计权声级
由于人的感觉受到频率的影响，为了使声音的量度和人 的听觉一致，在测试过程中对信号进行了模拟人耳的滤 波，该滤波称为计权，根据频响特性的不同，计权分为 A计权、B计权、C计权和D计权等
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• 声频谱分析
在声谱分析中一个常用的分析是倍频程分析，所谓倍频
程分析是将连续频率分成一系列相连的频带。
当带通频率满足log2(f2/f1)=1 时称为1倍频程， log2(f2/f1)=1/2称为1/2倍频程，log2(f2/f1)=1/3称为 1/3倍频程，式中f1和f2称为带通滤波器的上下截止频
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