振动的隔离与阻尼减振
振动是造成工程结构损坏及寿命降低的原因，同时，振动将导致机器和仪器仪表的工作效率、工作质量和工作精度的降低。
控制振动的一个重要方法就是隔振。从振动控制的角度研究隔振，不涉及结构强度的计算，它只是研究如何降低振动本身。这里所介绍的隔振方法，就是将振源与基础或连接结构的近刚性连接改成弹性连接，以防止或减弱振动能量的传递，最终达到减振降噪的目的。 隔振的作用有两个方面：一是减少振源振动传至周围环境；二是减少环境振动对物体或设备的影响。原理是在设备和底座之间安装适当的隔振器，组成隔振系统，以减少或隔离振动的传递。有两类隔振，一是隔离机械设备通过支座传至地基的振动，以减少动力的传递，称为主动隔振；另一种是防止地基的振动通过支座传至需保护的精密设备或仪表仪器，以减小运动的传递，称为被动隔振。
在一般隔振设计中，常常用振动传递比T 和隔振率η来评价隔振效果。主动隔振传递比等于物体传递到底座的振动与物体振动之比，被动隔振传递比等于底座传递到物体的振动与底座的振动之比，两个方向的传递比相等。 隔振效率： η=（1- T ) ·100% 传递比T ： ]u D )u -/[(1u D (1T 2
2
2
2
2
2
++=
）
式中D 为阻尼比，0
f u f =
为激振频率和共振频率的比。
只有传递比小于1才有隔振效果。因此T<1的区域称为隔振区。
隔振可以分为两类，一类是对作为振动源的机械设备采取隔振措施，防止振动源产生的振动向外传播，称为积极隔振或主动隔振；另一类是对怕受振动干扰的设备采取隔振措施，以减弱或消除外来振动对这一设备带来的不利影响，称为消极隔振或被动隔振。对于薄板类结构振动及其辐射噪声，如管道、机械外壳、车船体和飞机外壳等，在其结构表面涂贴阻尼材料也能达到明显的减振降噪效果，我们称这种振动控制方式为阻尼减振。
隔振，就是在振动源与地基、地基与需要防振的机器设备之间，安装具有一定弹性的装置，使得振动源与地基之间或设备与地基之间的近刚性连接成为弹性连接，以隔离或减少振动能量的传递，达到减振降噪的目的。如图 5.1 所示，隔振前机械设备与地基之间是近刚性连
接，连接刚度很大，设备运行时如果产生一个扰动力，这个扰动力几乎完全传递给地基，再通过地基向周围传播；如果将设备与地基之间的连接改为弹性连接，由于弹性装置的隔振作用，设备产生的扰动力向地基的传递特性将发生改变，设计合理时，振动传递将被降低，从而收到减振降噪的效果。
根据隔振目的的不同，通常将隔振分为主动隔振( 积极隔振) 和被动隔振（消极隔振）两类。如图 5.1 所示的隔振系统，就是主动隔振系统，其隔振的目的是为了降低设备的扰动对周围环境的影响，同时使设备自身的振动减小。而图 5.2 所示的隔振系统，就是被动隔振系统，其隔振的目的是为了减少地基的振动对设备的影响，使设备的振动小于地基的振动，达到保护设备的目的。
描述和评价隔振效果的物理量很多，最常用的是振动传递系数T。传递系数的定义是指通过隔振元件传递的力与扰动力之间的比值，或传递的位移与扰动之间的比值，即
，使用时根据具体情况选用。越小，说明通过隔振元件传递的振动越小，隔振效果也越好。如果T =1 ，则表明干扰全部被传递，没有隔振效果，在地基与设备之间不采取隔振措施就是这类情形；如果地基与设备之间采用了隔振装置，使得T <1 ，则说明扰动只被部分传递，起到了一定的隔振效果；如果隔振系统设
计失败，也可能出现T >1 的情形，这时振动被放大了。在工程设计和分析时，通常采用理论计算传递系数的方法来分析系统的隔振效果，有时也采用隔振效率来描述隔振系统的性能，隔振效率的定义为，
（5.1.1 ）
单自由度振动系统是最简单的振动系统，但它却包含了隔振设计的基本原理和本质。以下就以单自由度隔振系统为例，简要说明隔振原理。
5.3 无阻尼单自由度隔振系统示意图
如图 5.3 所示为无阻尼单自由度隔振系统，假设设备的质量为m ，隔振系统的刚度为
k ，系统受到的干扰为，传递力为，则此隔振系统的固有频率为，
。不计系统的阻尼时，系统的运动方程式为：
（5.1.2 ）
式（ 5.1.2 ）的稳态解的数学表达式为：
（5.1.3 ）
式中表示时，在振动系统上施加干扰力时系统的变形量，也叫静位移。为
简便计，通常定义参数，称为归一化的频率。通过隔振系统传递给地基的干扰力为，
（5.1.4 ）
振动传递系数为，
（5.1.5 ）
由式(5.1.5) 可以发现：当时，隔振系统的振动传递系数将为无穷大，这显然不是我们所希望的。当隔振系统存在阻尼时，就不会出现这种情形。
图 5.4 有阻尼单自由度隔振系统示意图
如图5.4 所示，在考虑系统阻尼时，隔振系统的运动方程为，
(5.1.6)
式中 c 为阻尼系数，引入临界阻尼系数和阻尼比，则式（ 5.1.6 ）的解可以方便地表示为，
(5.1.7)
式中, 是传递的干扰相对外力的相位差。有阻尼时，阻尼元件也传递振动，
传递力为，通过隔振系统传递的干扰力为，在稳定状况下，
(5.1.8)
传递干扰力的幅度为，
(5.1.9)
振动传递系数为，
(5.1.10)
对比式(5.1.5) 与(5.1.10) 可以发现：有阻尼时，隔振系统的传递系数的表达式要复杂得多。
当系统出现
时，隔振系统的振动传递系数将不再为无穷大，此时的传递系数由系统
的阻尼决定。
实际振动系统通常有多个自由度，刚性机械系统最多可以具有六个自由度，它们分别为对应机械系统沿 x 轴、 y 轴、 z 轴直线方向运动，以及机械系统绕 x 轴、 y 轴、 z 轴的转动。
对于具体研究对象，我们不一定关心全部六个自由度的振动，可能在其中几个自由度上的激扰为零，或者其中某几个自由度不是主要研究对象，可以不予考虑。对具有多个自由度的振动系统，在隔振设计时，可以在避免各自由度相互耦合的前提下，分别考虑各自由度振动的隔离。因此，单自由度振动系统的隔振是多自由度振动系统振动隔离的基础。
()
()
()
2
2
2
2
2121z z z T ??+-??+=
ζζ
在隔振系统效果评价中，我们常用前面定义的振动隔离系数 T 来表征隔振系统的隔振效果。传递系数 T 值越小，则相同激励条件下通过隔振系统传递过去的力就越小，隔振效果也就越好。隔振设计的目的就是选择并设计合适的隔振参数，使得 T 值较小。图 5.5 所示
为振动传递系数T 与, 的关系曲线。
振动传递系数T 与的关系主要表现在：(1) 当时，即干扰力的频率小于
隔振系统的固有频率时，，说明干扰力通过隔振装置全部传给了基础，即隔振系统不
起隔振作用。(2) 当时，即干扰力的频率等于隔振系统的固有频率时，，说明隔振系统不但起不到隔振作用，反而对系统的振动有放大作用，甚至会产生共振现象。
这当然是隔振设计时必须避免的。(3) 当时，即干扰力的频率大于隔振系统的
固有频率的倍时，；越大，T 越小，隔振效果越好。通常需要隔振的设备的特性是给定的，因此，要想得到好的隔振效果，在设计隔振系统时就必须充分考虑系统
的固有振动特性，使设备的整体振动频率比设备干扰频率小得多，从而得到好的隔
振效果。从理论上讲，越大隔振效果越好，但是在实际工程中必须兼顾系统稳定性和
成本等因素，通常设计。这是因为通常是给定的，要进一步提高，
就只有降低，而设计过低的不仅在工艺上存在困难，而且造价高。
振动传递系数T 与的关系主要表现在：(1) 当时，即隔振系统不起隔振
作用甚至发生共振的区域，值越大，T 值越小，这表明在这段区域增大阻尼对控制
振动是有利的。特别是在系统共振时，这种有利的作用更明显。(2) 在时，即
隔振系统起隔振作用的区域，值越小，则T 值越小，表明在这段区域阻尼越小对控制振动越有利，也就是说此时阻尼对隔振是不利的。
以上分析表明：要取得比较好的隔振效果，首先必须保证，即设计比较低的隔
振系统频率（整个隔振系统的固有频率）。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。此外，对于旋转机械如电动机等，在这些机械的启动和停止过程中，其干扰频率是变化的，在这个过程中必然会出现隔振系统频率与机器扰动频率一致的情形，为了避免系统共振，设计这些设备的隔振系统时就必须考虑采用一定的阻尼以限制共振区附近的振动。通常隔振器的
阻尼比在，钢制弹簧，纤维垫，合成橡胶
。
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，部分工业机械设备所产生的基频振动的谐频？和个别的机械设备（如高速转动设备）产生的振动属于高频振动，而地壳的振动和地震等产生的振动都属于低频振动。
在工业振动控制中，我们遇到最多的就是6-100Hz 左右的中频振动。下面就对中频振动的隔振设计进行介绍。
从隔振原理和隔振性能分析结果来看，隔振设计可以分以下几步进行：
1．测试分析，确定被隔振设备的原始数据，包括设备及安装台座的尺寸、质量、重心和中心主惯性轴的位置，机器质量和转动惯量，以及激励振动源的大小、方向、频率、位置等。以上数据通常可以通过调查统计或查阅相关机器设备制造和安装图纸加以确定。
2．由以上数据，按频率比的要求计算隔振系统的固有频率，也可以根据隔振设计的具体要求，例如设备所允许的振幅，来计算隔振系统的固有频率（如何计算？）。在计算频率比时，如果有几个频率不同的振动源都需要隔离，则激励频率应该取激励频率中最小的那个为设计计算值。
3．根据隔振系统所需要的固有频率，计算隔振器应该具有的刚度。
4．计算设备工作时的振幅，核算是否满足隔振设计的要求，必要时通过降低隔振系统的刚度或增加机座的质量来达到要求的隔振指标。
5．根据计算结果和工作环境要求，选择隔振器的类型以及安装方式，计算隔振器的尺寸并进行结构设计。最后必须考虑隔振系统隔振效率和设备启停过程中通过共振区时的振幅，由此决定隔振系统的阻尼。
表5.1 提供了工程实践中常见的一些机械设备的振动干扰频率。
表 5.1 常见机械设备的扰动频率
在工程设计中，有时还会用到隔振系统固有振动频率与隔振系统弹性构件在机组
重力作用下的静态压缩量之间的关系，
（5.2.1 ）
对于橡胶材料，则需要考虑其动态特性，此时有，
（5.2.2 ）
式中为隔振系统弹性构件在机组重力作用下的静态压缩量，单位厘米；分
别为橡胶材料的动态和静态弹性模量。丁氰橡胶；胶合玻璃纤维板
；矿渣棉；软木。
图 5.6 隔振设计工程计算图
隔振器通常有成品可以选用，出厂时都附有相关测试数据，可以根据需要选用并计算其相关
参数，有时也可根据试验直接测量其静态压缩量，以确定隔振器的固有频率。
隔振系统的固有频率越低，越有利于隔振。分析公式(5.2.1) 可以知道，要得到较低的固有频率，就需要有较大的静态压缩量。在条件允许并确保系统稳定性的情况下，加大设备的基础质量或选择刚度较小的弹性构件，都可以得到较大的静态压缩量，这样，对于给定的干扰系统和干扰频率，都可以得到较好的隔振效果。
设计隔振装置时，可以由扰动频率和系统固有频率（或静态压缩量）计算系统的
传递率，或根据需要的传递率和已知的扰动频率，求出固有频率（或静态压缩量）。为了简便，工程上也常用图 5.6 作为隔振设计图。下面是使用的例子。
例 1 一台的电动机安装在厘米的隔振机座上。在图 5.6 上与
的交点处查得；如不变，将转速提高到，则查得。如要保持传递率仍旧为0.04 ，由图中可以查得只需要0.25 厘米左右。由此可见，在其它条件相同的情况下，提高机器转速和降低系统固有频率同样是解决隔振问题的一个途径。工程实践中，凡是能够支撑运动设备动力载荷，具有良好弹性恢复性能的材料或装置，都可以作为隔振材料或隔振元件使用。常用的隔振材料有钢弹簧、橡胶、软木、毛毡类等，此外还有空气弹簧、液体弹簧等。表 5.2 是各类材料的性能列表，可以根据需要选用，有时也将这些材料复合使用以满足要求，如“钢弹簧- 橡胶隔振器”就是一种常用的隔振装置。
表 5.2 常见隔振材料的性能比较
2. 橡胶隔振器
图 5.9 几种橡胶减振器
橡胶隔振器也是工程中常用的一种隔振装置。橡胶隔振器最大的优点是本身具有一定的阻尼，在共振点附近有较好的隔振效果。橡胶隔振器通常采用硬度和阻尼合适的橡胶材料制成，根据承力条件的不同，可以分为压缩型、剪切型、压缩剪切复合型等，如图 5.9 所示。
橡胶减振器一般由约束面与自由面构成，约束面通常和金属相接，自由面则指垂直加载于约束面时产生变形的那一面。在受压缩负荷时，橡胶横向胀大，但与金属的接触面则受约束，因此，只有自由面能发生变形。这样，即使使用同样弹性系数的橡胶，通过改变约束面和自由面的尺寸，制成的隔振器的刚度也不同。就是说，橡胶隔振器的隔振参数，不仅与使用的橡胶材料成分有关，也与构成形状、方式等有关。设计橡胶隔振器时，其最终隔振参数需要由试验确定，尤其在要求较准确的情况下，更应如此。
橡胶隔振器的设计主要是选用硬度合适的橡胶材料，根据需要确定一定的形状、面积和高度等。分析计算中，就是根据所需要的最大静态压缩量x ，计算材料厚度和所需压缩或剪切面积。
材料的厚度，
(5.2.3)
式中为材料厚度，单位米，为橡胶的动态弹性模量，单位Pa ，为橡胶的允许载荷，单位Pa 。所需面积为，
(5.2.4)
式中S 为橡胶的支承面积，单位平方米，为机组重量，单位千克。橡胶的材料常数
和通常由试验测得，表 5 .3 给出几种常用橡胶的有关参数。
表 5 .3 常用橡胶的参数
橡胶隔振器实质上是利用橡胶弹性的一种“弹簧”，与金属弹簧相比较，有以下特点：
（1）形状可以自由选定，可以做成各种复杂形状，有效地利用有限的空间。
（2）橡胶有内摩擦，即临界阻尼比较大，因此不会产生象钢弹簧那样的强烈共振，也不至于形成螺旋弹簧所特有的共振激增现象。另外，橡胶隔振器都是由橡胶和金属接合而成的，金属与橡胶的声阻抗差别较大，可以有效地起到隔声的作用。
（3）橡胶隔振器的弹性系数可借助改变橡胶成分和结构而在相当大的范围内变动。
（4）橡胶隔振器对太低的固有频率( 如低于 5 Hz) 不适用，其静态压缩量也不能过大( 如一般不应大于1 cm ) 。因此，对具有较低的干扰频率机组和重量特别大的设备不适用。最大静态压缩量x如何求？
（5）橡胶隔振器的性能易受温度影响。在高温下使用，性能不好；在低温下使用，弹性系数也会改变。如用天然橡胶制成的橡胶隔振器，使用温度为-30 ℃~60 ℃。橡胶一般是怕油污的，在油中使用，易损坏失效。如果必须在油中使用时则应改用丁腈橡胶。为了增强橡胶隔振器适应气候变化的性能，防止龟裂，可在天然橡胶的外侧涂上氯丁橡胶。此外，橡胶减振器使用一段时间后，应检查它是否老化而弹性变坏，如果已损坏应及时更换。
隔振器主动隔振测试结果
振动系统受多个随机激励作用时的情况比仅受一个激励作用时复杂的多，这是因为各个激励之间多数是相关的。比如，四轮汽车在不平路面上行驶，路面不平通过四个车轮激励汽车。在分析四轮汽车振动时要考虑这四个激励，这四个激励显然是彼此有关系的。比如，如果前后轮走过同一个轨迹，则前后轮所受到的激励只相差一个时差 0，这个时差与前后轮的轮距L 和汽车的行驶速度v 有关，如果汽车是匀速直线行驶，则后轮和前轮所受到的激励q 2(t)和q 1(t)之间有如下关系
L v L v t q t q t q /),
/()()(01012=-=-=ττ
因此，在分析振动系统在多个随机激励作用下的响应时，不能简单的利用迭加原理。系统响应的统计量(相关函数和谱函数)一般情况下不仅与激励的自相关函数或自谱有关，而且与激励之间的互相关函数或互谱有关。下面我们以一个最简单的例子来看如何分析振动系统在多个随机激励作用下的响应。在分析时，采用矩阵表示方法是非常方便的，为方便学习，我们同时列出两种表示方法。
5.6.1 自功率谱密度函数(自谱)
激励和响应的频率描述在振动分析中有重要作用，为方便起见，设X(t)是各态遍历过程，这样只需讨论X(t)的一个样本函数x(t)的频率描述。
由傅里叶变换的性质知道，一个函数f(t)在时域的能量等于在频域的能量。
ωωπ
d F dt t f 2
2
)(21)]([?
?
∞
∞
-∞
∞
-=
上式要求左端的积分存在，即函数f(t)的能量为有限。对于各态遍历过程X(t)，它的样本函数x(t)定义于(∞-，∞)，并且
0)(lim ≠∞
→t x t
实际上，由于X(t)同时也是平稳随机过程，理论上它的能量为无穷大。因此，我们只能讨论它在单位时间内的能量，也就是它的功率。为此，定义x(t)的截尾函数：
??
?>≤≤-=2
/0
2
/2/)
()(T t T t T t x t x T
显然，)(t x T 满足傅里叶积分存在的条件，它的傅里叶变换为：
?
∞
∞
--=
dt
e
t x X t
i T T ωω)()(
)(ωT X 傅里叶逆变换为：
?
∞
∞
--=
ωωπ
ωd e
X t x t
i T T )(21)(
根据巴塞伐(Parseval)公式有
?
?
?
∞
∞
--∞
∞
-=
=
ωωπ
d X dt t x dt t x T T T T T 2
2
/2
/2
2
)(21)]([)]([
两边除以区间长度T ，得到x(t)在区间[-T/2，T/2]上的平均功率。令∞→T ，得到
?
?
?
∞
∞-∞
→∞
∞
-∞
→-∞
→=
=
ωωπ
ωωπ
d X T
d X T
dt t x T
T T T T T T T T 2
2
2
/2
/2
)(1lim
21)(1lim
21)]([1lim
这里假定求积分和求极限可以交换。上式的左端为x(t)在时域的平均功率
?-∞
→>=<2
/2/2
2
)]([1lim
)(T T T T dt t x T
t x
而右端为x(t)在频域的平均功率。定义x(t)的自功率谱密度函数(自谱)为
2
)(1lim
)(ωωT T x X T
S ∞
→=
(5.46)
x(t)的自谱)(ωx S 反映了x(t)的平均功率在频域的分布。由于X(t)是各态遍历过程，因此)(ωx S 也就是随机过程X(t)的自谱。
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。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。
电子设备的隔振技术及减振器选型
电子设备的隔振技术及减振器选型 1、概述 电子设备受到的机械力的形式有多种，其中危害最大的是振动和冲击，它们引起的故障约占80%。它们造成的破坏主要有两种形式，其一是强度破坏：设备在某一激振频率下产生振幅很大的共振，最终振动加速度所引起的应力超过设备所能承受的极限强度而破坏；或者由于冲击所产生的冲击应力超过设备的极限强度而破坏。其二是疲劳破坏：振动或冲击引起的应力虽远低于材料的强度，但由于长时间振动或多次冲击而产生的应力超过其疲劳极限，使材料发生疲劳损坏。系统的振动特性受三个参数的影响，即质量、刚度和阻尼。对于电子设备的振动和冲击隔离来说，隔振系统的质量一般是指电子设备的质量，而刚度和阻尼则由设备的支撑装置提供。在机械环境的作用下，尤其是在舰船、坦克、越野车辆、飞机等运载工具中，设备及其内部的电子器件、机械结构等都难以承受振动冲击的干扰。 表1各种运载工具振动、冲击和离心加速度参数 2
为了减少或防止振动与冲击对电子设备的影响，通常采取两种措施：a) 通过材料选用和合理的结构设计，增强设备及元器件的耐振动耐冲击能力；b) 在设备或元器件上安装减振器，通过隔离振动与冲击，有效地减少振动与冲击对电子设备的影响。 2、隔振技术 2.1 隔振 隔振就是通过在设备或器件上安装减振装置，隔离或减少它们与外界间的机械振动传递。 在电子设备与基础之间安装弹性支承即减振器，以减少基础的振动对电子设备的影响程度，使电子设备能正常工作或不受损坏；这种对电子设备采取隔离的措施，称为被动隔振。一般情况下，仪器及精密设备的隔振都是被动隔振。 被动隔振系数： 振动来自基础，其运动用U=U o Si n(? t)表示，也是周期振动。被动隔振也可用隔振系数n表示其隔振效果，它的含义是被隔离的物体振幅与基础振幅之比(或是振动速度幅值、加速度幅值的比值) ，可用下式计算： n = X。/ U O ={[1+4 E 2(f / f o) 2 f / f o) 2 ] 2 + 4 2(f/f o) 2} °'5 (1) 式中X O——物体的垂向振幅(m); U o——基础的垂向振幅(m)。 式中f――振动力的频率(H z); f o――隔振系统的固有频率（H Z）； k——隔振器的刚度（N/ m）;
振动的隔离与阻尼减振
振动是造成工程结构损坏及寿命降低的原因，同时，振动将导致机器和仪器仪表的工作效率、工作质量和工作精度的降低。 控制振动的一个重要方法就是隔振。从振动控制的角度研究隔振，不涉及结构强度的计算，它只是研究如何降低振动本身。这里所介绍的隔振方法，就是将振源与基础或连接结构的近刚性连接改成弹性连接，以防止或减弱振动能量的传递，最终达到减振降噪的目的。 隔振的作用有两个方面：一是减少振源振动传至周围环境；二是减少环境振动对物体或设备的影响。原理是在设备和底座之间安装适当的隔振器，组成隔振系统，以减少或隔离振动的传递。有两类隔振，一是隔离机械设备通过支座传至地基的振动，以减少动力的传递，称为主动隔振；另一种是防止地基的振动通过支座传至需保护的精密设备或仪表仪器，以减小运动的传递，称为被动隔振。 在一般隔振设计中，常常用振动传递比T 和隔振率η来评价隔振效果。主动隔振传递比等于物体传递到底座的振动与物体振动之比，被动隔振传递比等于底座传递到物体的振动与底座的振动之比，两个方向的传递比相等。 隔振效率： η=（1- T ) ·100% 传递比T ： ]u D )u -/[(1u D (1T 2 2 2 2 2 2 ++= ） 式中D 为阻尼比，0 f u f = 为激振频率和共振频率的比。 只有传递比小于1才有隔振效果。因此T<1的区域称为隔振区。 隔振可以分为两类，一类是对作为振动源的机械设备采取隔振措施，防止振动源产生的振动向外传播，称为积极隔振或主动隔振；另一类是对怕受振动干扰的设备采取隔振措施，以减弱或消除外来振动对这一设备带来的不利影响，称为消极隔振或被动隔振。对于薄板类结构振动及其辐射噪声，如管道、机械外壳、车船体和飞机外壳等，在其结构表面涂贴阻尼材料也能达到明显的减振降噪效果，我们称这种振动控制方式为阻尼减振。
车辆最佳匹配减振器阻尼_图文(精)
第８卷第３期 ２００８年６月 交通运输工程学ＪｏｕｒｎａｌＯｆＴｒａｆｆｉｃａｎｄＴｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏ报 一 ● ● ｎ Ｌｎｇｍｅｅｒｌｎｇ Ｖ０１．８ Ｊｕｎ．ＮＯ．３ ２００８ 文章编号：１６７１—１６３７Ｉ２００８）０３—００１５—０５ ０ 车辆悬架最佳阻尼匹配减振器设计 周长城１’２，孟婕 （１．山东理工大学交通与车辆工程学院，山东淄博２５５０４９； ２．北京理工大学机械与车辆工程学院，北京 １０００８１）
摘 要：为了使设计减振器对车辆具有最佳减振效果，利用悬架最佳阻尼比，对减振器最佳阻尼系 数进行了研究，建立了减振器最佳速度特性数学模型，提出了减振器阀系参数设计优化方法，对设计减振器进行了特性试验和整车振动试验，并与原车载减振器性能进行了对比。计算结果表明：减振器特性试验值与最佳阻尼匹配要求值的最大偏差为９％，而且，在低频范围内，设计减振器的整车振动传递函数幅值明显低于原车载减振器的幅值，有效遏制了簧下质量在１３Ｈｚ附近的共振，因此，减振器速度特性模型和阀系参数优化设计方法是正确的。关键词：汽车工程；减振器；最佳阻尼；速度特性；设计模型；优化方法中图分类号：Ｕ４６３．３３５．１ 文献标识码：Ａ Ｄｅｓｉｇｎｏｆｓｈｏｃｋａｂｓｏｒｂｅｒｍａｔｃｈｉｎｇｔｏｏｐｔｉｍａｌ ｄａｍｐｉｎｇｏｆｖｅｈｉｃｌｅｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎ ＺｈｏｕＣｈａｎｇ—ｃｈｅｎ９１”．ＭｅｎｇＪｉｅｌ （１．ＳｃｈｏｏｌｏｆＴｒａｆｆｉｃａｎｄＶｅｈｉｃｌｅＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＳｈａｎｄｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｚｉｂｏ２５５０４９，Ｓｈａｎｄｏｎｇ，Ｃｈｉｎａ；２．Ｓｃｈｏｏｌｏｆ ＭａｃｈｉｎｅａｎｄＶｅｈｉｃｌｅＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＢｅｉｊｉｎｇＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００８１，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏ
阻尼减震橡胶
阻尼减震橡胶 现实生活中振动无处不在,振动的现象是不容忽视也是不可缺少的,人们一直致力于振动的产生,控制和消除的研究,所有的物体的振动都会产生声音,如果没有振动就不会有音乐,人类也无法进行语言交流了.但是振动也会对人们的生活产生许多不利的影响,如:共振会导致装置的损坏,噪音会影响人类的生活环境等.怎样将振动对人们产生的不利影响减到最小,是当前减震技术发展和追求的方向。减震技术的核心是消除干扰性振动或找出解决的方法,现在比较适用和成熟的减震方法是橡胶减震系统,早在橡胶应用于工业之初,人们就使用了橡胶隔离来进行减震。 橡胶是一种很理想的阻尼材料，阻尼减震技术是利用橡胶特有的粘弹性，在震动过程中，在外力作用下导致剧烈的内摩擦，产生了反作用力，将动能转化为热能，实现了能量转换，从而达到降低震幅的目的。 减震橡胶的作用: 代替金属弹簧起到消振,吸振作用.其主要的性能要求在静刚度、动刚度、耐久性能上。 减震橡胶的特点: ①橡胶是由多种材料相组合而成,同一种形状通过材料调整可以拥有不同的性能. ②橡胶内部分子之间的摩擦使它拥有一定的阻尼性能,即运动的滞后性(受力过程中橡胶的变形滞后于橡胶的应力). ③橡胶在压缩、剪切、拉伸过程中都会产生不同的弹性系数 减震橡胶的性能特征： 静刚度的定义：指减震橡胶在一定的位移范围内,其所受压力(或拉伸力) 变化量与其位移变化量的比值. 动刚度的定义：指减震橡胶在一定的位移范围内, 一定的频率下, 其所受压力(或拉伸力)变化量与其位移变化量的比值. 动倍率的定义指减震橡胶在一定的位移范围内所测定的动刚度与静刚度的比值,即:Kd/Ks 损耗系数: 在减震橡胶的受力过程中,橡胶的变形与橡胶的应力之间存在着一定的相位差,而橡胶的应力一般要超前于橡胶的变形一定的相位角δ 扭转刚度: 指减震橡胶在一定的扭转角范围内,其扭转力矩与扭转角之间的比值. 耐久性能: 指减震橡胶在一定的方向一定的预加载荷、振幅、振动频率下,经往复振动n次后产品完好或将产品往复振动直至破坏时的振动次数, 耐久性能是衡量一个减震橡胶件的安全性能和综合性能的重要指标.
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。 （注：专业文档是经验性极强的领域，无法思考和涵盖全面，素材和资料部分来自网络，供参考。可复制、编制，期待你的好评与关注）
隔震与减震技术介绍
隔震与减震 一、概述 二、基底隔震 三、悬挂隔震 四、耗能减震 五、冲击减震 六、吸振减震 七、主动控制减震 一、概述 ?地震引起结构振动的全过程是：由震源产生地震动，通过传播途径传递到结构上，从而引起结构的振动反应。 ?通过在不同部分采取振动控制措施，就成为不同的积极的抗震方法。
1、消震 通过减弱震源振动强度达到减小结构振动的方法。 2、隔震 通过某种装置，将地震动与结构隔开，减弱或改变地震动对结构作用的强度或方式，达到减小结构振动的目的。 隔震方法：基底隔震 悬挂隔震 3、被动减震 通过采用一定的措施或附加子结构，吸收或消耗地震传递给主结构的能量，达到减小结构振动的目的。 被动减震方法： 耗能减震 冲击减震 吸震减震 4、主动减震 根据结构的地震反应，通过自动控制系统的执行机，主动给结构施加控制力，达到减小结构振动的目的。 ? 两大类减震方法： （1）被动控制方法。这种方法无外部能源供给，也称无源控制技术。包括隔震技术和被动减震技术。 （2）主动控制方法。这种方法有外部能源供给，也称有源控制技术。 ? 与传统的消极抗震方法相比，减震方法优点： （1）减小地震作用，降低结构造价，提高结构抗震可靠度。隔震方法能够控制传到结构上的地震力，克服确定荷载的困难。 （2）减小结构在地震作用下的变形，保证非结构构件不破坏，减小震后维修费用，对现代建筑，非结构构件的造价占总造价的80％以上。 （3）隔震、减震装置的更换或维修比更换、维修结构构件方便、经济。 （4）精密加工设备、核工业设备等结构物，只能用隔震、减震的方法满足严格的抗震要求 二、基底隔震 1、原理 ? 基底隔震是在结构物地面以上部分的底部设置隔震层，限制地震动向结构物的传递。 ? 基底隔震，主要用于隔离水平地震作用。隔震层的水平刚度显著低于上部结构的侧向刚度。此时可近似为上部结构是一个刚体，如图8.18所示。设结构的总质量为m ，绝对水平位移为y ，地震动的水平位移为xg ，隔震层的水平刚度为k ，阻尼系数为c ，则底部隔震系统的运动平衡方程为： ? ? 上部结构绝对位移（加速度）振幅与地震动位移（加速度）振幅的比值R 为 g g kx x c ky y c y m +=++ 222222 2max max max max ]4)1[(41βξββξ+-+===g g x y x y R
振动隔离
振动隔离 4.1.1隔振概述 振动隔离是采用附加子系统将振源与需减振的对象隔开，以减少振源对隔振对象的影响。 隔振分第一类隔振（隔力）与第二类隔振（隔幅）。振源产生力激励时为第一类隔振，如连于基础的各种动力机械的隔振就是减小振源的激励方向基础的力传递，基础是隔离对象。振源产生运动激励时的隔振为第二类隔振，入震动着的飞机机体会引起连于其上的电子设备的振动，这是的隔振就是减小作为基础的飞机机体的运动激励向以表、电子设备等的运动传递，隔离对象是以表、电子设备等。 作为附加子系统的隔振装置通常称为隔振器，它可由弹性元件、阻尼元件、惯性元件以及它们的组合构成 根据振源的频率特性，隔振可分为单频隔振、多频隔振和随机激励隔振；根据隔振对象的自由度，隔振可分为单自由度系统隔振、多自由度系统隔振及无限多自由度系统隔振；依隔振对象的特性，隔振可分为线性系统隔振及非线性系统隔振。这里只讨论线性系统。 隔振技术有正过程与逆过程两种途径。正过程是先根据振源选定隔振器的布置方式及特性参数，然后计算隔振效果，不满足要求时，修改上次的选择，重新进行计算，知道满足要求为止，逆过程是在振源特性及其参数已知的条件下，利用最优化技术，直接确定满足预定隔振器布置的方式及其特性参数[11]。 本文将主要讨论的是单自由度系统的隔振，采用的技术是逆过程。 4.1.2单自由度系统的隔振 对力激励，研究的力学模型为弹性元件与阻尼元件并联的隔振器。设振源质量m 远小于基础质量，振源只有x 向自由度，基础为绝对刚体，则可得质量m 的运动方程： t F x c kx x m ωsin 0=++ （4—1） 式中 m -----------质量； c ------------阻尼系数； k ------------弹簧常数； x ------------对平衡位置的位移。 上式x 的通解为： ()?ω-=t x x sin 0 （4—2）
噪声和振动控制中阻尼技术的理解
噪声和振动控制中阻尼技术的理解 侯永振 （天津市橡胶工业研究所，天津 300384） 摘要：简要介绍了阻尼材料以自由阻尼、约束阻尼两种阻尼处理方式构成结构阻尼，以及阻尼技术用于振动隔离，通过降低共振可传递性，从而使振动和噪声得到控制的基本原理。 关键词：结构阻尼；振动隔离；阻尼处理；噪声降低 1 导论 机械运转产生的振动现象随处可见，飞机、舰船、机床、汽车、轨道交通（如城市轻轨火车）、水暖管道、纺织机械、空调器、电锯、升降机等机械发出较强的振动和噪声，不仅污染环境，还会影响设备的加工精度，加速结构的疲劳损坏和失效，缩短机器寿命，影响交通车辆的舒适性。 不论怎样的应用，通常都需要几种技术对噪声和振动进行有效控制，而每一种技术都有助于环境的更加安静。对于大多数应用来说，可以采用四种控制噪声和振动的方法：（1）吸收；（2）使用障板和罩子；（3）结构阻尼；（4）隔振。在这些分类中虽然有一定程度的相互交叉，但通过对问题的恰当分析和减振降噪技术的合理应用，每种方法都能够产生显著的减振降噪效果。仅次于吸收材料和大块障板层的应用，通常还要弄明白减振降噪的原理。因此，本文将集中介绍涉及降低结构振动的第（3）和第（4）种方法。 2 结构阻尼 结构阻尼降低振源处由冲击产生的稳态的噪 作者简介：侯永振(1957-),男，天津市橡胶工业研究所高级工程师，主要从事橡胶阻尼材料、橡胶减振材料及制品、橡胶防腐衬里、橡胶吸声材料及制品、乳胶手套、胶粘剂、橡胶杂品等研究和开发工作。 声，它所消耗的是在结构阻尼构成之前并以声的形式在结构中辐射的振动能。然而阻尼仅抑制共振。尽管有时由于敷设阻尼材料从而提高了系统的刚度和质量而对于强迫振动的非共振振动的衰减有点效果，但靠阻尼则衰减很少。 阻尼处理由为了提高阻尼结构消耗机械能能力而被应用于阻尼元件的任何材料（或材料组合）组成。当用于强迫振动结构时，在其固有（共振）频率或其附近，它常是最有用的。该固有（共振）频率受由许多频率成份构成的激振力的振动频率的影响，而这许多频率成份受冲击或其它瞬态力或传递到噪声辐射的结构表面的振动的影响。 尽管所有材料都呈现一定量的阻尼，然而许多材料（如钢、铝、镁和玻璃）有如此小的内部阻尼，是传递振动和噪声的良好介质，几乎不具备降低振动和噪声的能力，以致于它们的共振性能使其成为了有效的声辐射器。但钢材等金属材料强度高，常作为结构材料使用；而橡胶等高分子材料，由于本身的化学结构特性，使得它们具有较高的阻尼性能，具备很强的降低振动和噪声的能力，是最主要的减振降噪材料之一，代表着减振降噪材料的发展方向，尤其是近十几年发展起来的高阻尼橡胶或其它高分子阻尼材料，具备非常突出的减振降噪性能，几乎是目前从科学意义上讲最理想的减振降噪材料。但这类阻尼材料
06第六讲 振动的隔离
噪声治理课程 第六讲 振动的隔离 1 振动及传递 1.1 转动设备的振动 转动的设备产生振动，振动通过基础向四周结构传递。对于旋转的转动设备，如风机、水泵和某些机床等，主要以旋转频率为主导振动频率。如某风机的转动频率为3000转/分钟，那么它正常工作时，振动频率主要在50Hz 。对于往复运动的设备，如气泵、活塞泵、压缩机、内燃机和蒸汽机等，因其运动形式不但包括旋转，还包括曲柄连杆的来回运动，往复发生冲力和撞击，振动形式复杂，存在各种频率分量的振动频率。如气泵的振动，每次活塞的往复冲击相当于在设备上使用锤子敲打，从低频到高频都有很大的振动。 设备产生的某一频率的振动在建筑结构中传播过程中，频率将保持不变，振动的强度可能发生不同变化，既可能增大，也可能降低。降噪工程中总是希望尽可能降低振动的传播，减少结构辐射噪声。但是，当振动发生共振时，振动被增大，严重时会损坏设备和结构。 1.2 固有频率 转动设备和其支撑结构是一个振动单体，振动通过支撑结构传递给基础。每一个振动单体都存在固有频率，即设备在该频率上振动时，发生共振，振动传递给基础的幅度最大。固有频率是物体的自然属性，只与物体的重量和支撑的弹性有关，不受外界作用的影响，与设备运转的状态无关。物体重量越大，支撑结构弹性越软，固有频率越低。发生共振时，能量在固有频率上无穷止地叠加，理论上传递到基础的振动幅度将达到无穷大，基础将被破坏，无坚不摧。曾经发生士兵列队行进时步伐的频率与大桥共振频率一致，发生共振，大桥坍塌。一般情况下，发生共振的时间很短，能量有限，而且，振动时由于阻尼消耗了能量，共振不会达到无限大。但是，共振时，能量叠加到原来的10倍、100倍、1000倍或更大也是常见的事情。 设备启动时，转动频率会由静止逐渐增大到稳态频率，设备停止时，转动频率会从稳态频率逐渐降低到静止。如果发生共振的频率低于稳态频率，那么，设备启停时，转动频率将在某一小段时间内和共振频率相同或近似而发生共振，共振的频率区域被称为共振区。设备启停应尽量迅速通过共振区，防止因共振产生过大的振动。 弹簧系统固有频率与弹簧静态下沉量有关。弹簧静态下沉量 是指，在静态荷载状态下，弹簧被压缩的长度。经验计算公式为：delt f ?=21 0，其中0f 是固有频率，单位Hz ；delt 为静 态压缩量，单位为m 。 1.3 撞击振动 使用手指敲击桌面时，会发出“当当”的声音，其原因是， 手指撞击使桌面发生了振动，振动向外辐射了声音。撞击振动 的特点，作用时间短，振动冲击能量大，频率分量丰富。我们 听到的“当当”声音与桌面的固有频率有关，手指撞击到桌面 在桌面上产生了各种频率分量的振动，固有频率附近的振动被 加强，较多地辐射到空气中，形成空气声被人听闻。锣鼓等由 于缺少阻尼，敲击后，共振非常强烈，能量消耗比较持久，声 音很大，如果将其粘上胶皮，阻尼增大，共振减弱，声音变小。
8.阻尼与隔振
9.隔振技术与阻尼减振 课程教学基本要求： 了解振动的传播及危害，振动控制的基本方法，理解隔振原理，隔振的力传递率，隔振元件，具备隔振设计及应用的能力。 课程内容： 振动的传播及危害，振动控制的基本方法，隔振原理，隔振的力传递率，隔振元件，隔振设计及应用，阻尼减振原理，阻尼材料，阻尼减振结构。振动的危害及其控制的基本方法。环境振动，机械振动，隔振的力传递率，隔振效率。固体声隔绝，隔振技术，阻尼减振。 9.1振动概述 一、振动的来源 振动是自然界中普遍存在的现象，其来源可分为自然振源和人工振源两大类：自然振源如地震、海浪和风等；人工振源如运转的各种动力设备、运行的交通工具、电声系统中的扬声器、人工爆破等。 凡是运转的机器设备,如锻压冲压机械、电机、风机、空压机、内然机等等,由于机械部件之间力的传递,总是产生一定的振动。这些振动的能量一部分由振动的机器直接向空中辐射,称之为空气声,另一部分能量则通过承载机器的基础向地层或建筑物结构传递,这种通过固体传导的声叫做固体声。 振源的振动除了向周围空间辐射在空气中传播的声音(称“空气声”)外，还通过与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通过固体表面的振动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。固体声的隔绝与空气声隔绝在技术上是完全不同的。 二、振动的影响及危害 振动不仅能激发噪声,而且还能通过固体直接作用于人体,振动也是危害身体健康,降低工作效率,影响居民生活的环境物理因素。同时,振动会影响精密仪器正常工作,强烈的振动有损于机器结构和建筑物结构。 振动特别是l一100Hz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，振动产生的噪声会干扰人的生活、学习和工作；振动也会影响设备特别是精密仪器的正常工作，有时甚至破坏设备和建筑结构。 在振动环境中劳动和工作的人不但身心健康受到损害，而且由于振动使他们的视觉受到干扰，手的动作受妨碍和精力难以集中，造成操作速度下降、生产效率降低，并且可能出现质量事故。生产性振动引起的疾病已成为常见的职业病。 振动能沿介质传播到居民的住宅内，使居民感受到振动。一般来说，传播到居民室内的振动速度不是很大，但由于居民需要较好的睡眠、休息、学习环境，因而环境振动干扰居民的正常生活，心理上受到压抑、精神不安等，久而久之会使居民的身体健康受到影响。 三、振动控制的基本方法 振动控制与噪声控制一样,也是从振源、振动传递途径和振动所影响的地点三个环节进行治理。降低振动设备振源馈入支撑结构的振动能量称为积极隔振,减少来自支撑结构或外界环境的振动传入某一机器设备称为消极隔振,两者采用的控制方法是相同的。
第四章 电子设备的减振与缓冲
第四章电子设备的减振与缓冲 4．1振动与冲击对电子设备的危害 4.1.1 机械作用的分类 电子设备在使用和运输过程中，不可避免地会受到振动、冲击等机械力的作用，具体有以下四种类型。 1.周期性振动 这是指机械力的周期性运动对设备产生的振动干扰，并引起设备作周期性往复运动。 表征周期性振动的主要参数有：振动幅度和振动频率。 2.非周期性干扰——碰撞和冲击 这是指机械力在作非周期性扰动对设备的作用。其特点是作用时间短暂，但加速度很大。根据对设备作用的频繁程度和强度大小，非周期性扰动力又可分为： （1）碰撞设备或元件在运输和使用过程中经常遇到的一种冲击力。这种冲击作用的特点是次数较多，具有重复性，波形一般是正弦波。 （2）冲击设备或元件在运输和使用过程中遇到的非经常性的、非重复性的冲击力。。其特点是次数较少，不经常遇到但加速度大。 表征碰撞和冲击的参数：波形、峰值加速度、碰撞或冲击的持续时间、碰撞时间、碰撞次数等。 3.离心加速度 这是指运载工具作非直线运动时设备受到的加速度。 4.随机振动 这是指机械力的无规则运动对设备产生的振动干扰。随机振动在数学分析上不能用确切的函数来表示，只能用概率和统计的方法来描述其规律。随机振动主要是外力的随机性引起的， 4.1.2 振动与冲击对电子设备的危害 上述四种机械作用均会对电子设备造成影响，其中危害最大的是振动与冲击，如果结构设计不当，就会导致电子设备的损坏或无法工作。 它们造成的破坏主要有两种形式，其一是强度破坏：设备在某一激振频率下产生振幅很大的共振，最终振动加速度所引起的应力超过设备所能承受的极限强
度而破坏；或者由于冲击所产生的冲击应力超过设备的极限强度而破坏。其二是疲劳破坏：振动或冲击引起的应力虽远低于材料的强度，但由于长时间振动或多次冲击而产生的应力超过其疲劳极限，使材料发生疲劳损坏。 振动和冲击电子对电子设备造成的危害具体表现在： 1．没有附加锁紧装置的接插装置会从插座中跳出来，并碰撞其他元器件而造成破坏。 2．电真空器件的电极变形、短路、折断；或者由于各电极作过多的相对运动而产生噪声，不能正常工作。 3．振动引起弹性元件产生变形，使具有触点的元件（电位器、波段开关、插头座等）产生接触不良或开路。 4．指示灯忽亮忽暗，仪表指针不断抖动（或指针脱落），使观察人员读数不准，视觉疲劳。 5．当零部件的固有频率和激振频率相同时，会产生共振现象。例如，可变电容器极片共振时，会使电容量发生周期性变化等。 6．安装导线变形及位移，使其相对位置改变，引起电感量和分布电容发生变化，从而使电感电容的耦合发生变化。 7．机壳和基础变形，脆性材料（如玻璃、陶瓷、胶木、聚苯乙烯）断裂。 8．防潮和密封措施受到破坏。 9．锡焊和熔焊处断开，焊锡屑掉落在电路中间而造成短路故障。 10．螺钉、螺母松开甚至脱落，并撞击其它零部件，造成短路和破坏。有些用来调整电气特性的螺丝受振后会产生偏移。 由此看出，振动与冲击对电子设备的影响是多方面的，一般振动引起的是元器件或材料的疲劳损坏，而冲击则是由于瞬时加速度很大而造成元器件或材料的强度破坏；振动引起的故障约占80%，冲击引起的故障约占20%。 4．2减振和缓冲基本原理 为了减少或防止振动与冲击对电子设备的影响，通常采取两种措施：a) 通过材料选用和合理的结构设计，增强设备及元器件的耐振动耐冲击能力；b) 在设备或元器件上安装减振器，通过隔离振动与冲击，有效地减少振动与冲击对电子设备的影响。 4.2.1隔振的基本原理
粘弹性阻尼减振的基本概念
第一章粘弹性阻尼减振的基本概念 1.1振动控制和阻尼的概念 1.1.1振动与噪声的危害 振动是一种普遍的物理现象，我们这里讨论涉及到的震动问题主要是机械结构的振动及由此产生的物理现象。 大多数情况下，机械振动会造成严重危害，必须采用各种有效的方法加以控制，振动与噪声的危害主要包括： 1)振动造成机械结构的损坏，破坏工作条件。如建筑物在地震中受到随机 激励后，其强度承受不了共振响应造成损坏。 2)振动降低机器、仪器或工具的精度。如运载工具（火箭等）的命中精度 和控制装置如仪器、计算的抗振能力直接有关。 3)振动引起噪声，严重污染环境。如一些大型的振动设备工作过程中会产 生严重的噪声污染。 4)振动增加机械磨损，降低及其寿命。如在常高在低不平的路面上行驶， 汽车的寿命会严重减少。 1.1.2振动与噪声控制的主要方法 振动控制的工程含义有两层：振动利用和振动抑制。前者指利用系统的振动以实现某种工程目的；后者则指抑制系统的振动以保证系统正常工作，延长其使用寿命，本文主要讨论的是后面一个问题。 振动控制的方法很多，就机械产品设计和结构改进的角度上作分析和研究，振动和噪声控制主要是从消除振源或噪声源；隔离振源（及声源）与受影响机构间的传递和联系；以及减少结构本身响应这三个方面采取措施。 1)消除振动源或噪声源。 2)隔离振源（或声源）与受影响机构（或环境）之间的联系及能量传输。 3)结构的抗振及抗噪设计。 1.2阻尼减振降噪技术的定义以及工程应用实例 1.2.1阻尼技术的定义 从减振降噪的角度上来看，阻尼是指损耗振动能量的能力、也就是将机械振动及声振的能量，转变成热能或其它可以损耗的能量，从而达到减振及降噪的目的。 阻尼减振、降噪技术就是充分运用阻尼耗能的一般规律，从材料、测量、
减振与隔振的概念
一、减振与隔振的概念 减振是工程上防止振动危害的主要手段。减振可分为主动减振和被动减振。主动减振是在设计时就考虑消除振源或减小振源的能量或频率，在精密仪器、航空航天设备、大型汽轮发电机组及高速旋转机械中应用较多，但费用昂贵，普通工程机械中应用较少。被动减振有隔振和吸振等。隔振又可分为主动隔振和被动隔振。 为了防止或限制振动带来的危害和影响，现代工程中采用了各种措施，归纳起来有以下几条原则： 1．减弱或消除振源（主动减振） 这是一项积极的治本措施。如果振动的原因是由于转动部件的偏心所引起的，可以用提高动平衡精度的办法来减小不平衡的离心惯性力。对往复式机械如空气压缩机等也需要注意惯性力的平衡。 2．远离振源（被动隔振） 这是一种消极的防护措施。如精密仪器或设备要尽可能远离具有大型动力机械、压力加工机械及振动机械的工厂或车间，以及运输繁忙的铁路、公路等。 3．提高机器本身的抗振能力（主动减振） 衡量机器结构抗振能力的常用指标是动刚度，动刚度在数值上等于机器结构产生单位振幅所需的动态力。动刚度越大，则机器结构在动态力作用下的振动量越小。 4．避开共振区 根据实际情况尽可能改变系统的固有频率（主动减振）或改变机器的工作转速（被动减振），使机器不在共振区内工作。
5．适当增加阻尼（阻尼吸振） 阻尼吸收系统振动的能量，使自由振动的振幅迅速衰减，对于强迫振动的振幅有抑制作用，尤其在共振区内甚为显著。 6．动力吸振（被动吸振） 对某些设备上的测量或监控仪表，采用在仪表下安装动力吸振器的方法可稳定仪表的指针，提高测量精度。 7．采取隔振措施 用具有弹性的隔振器，将振动的机器（振源）与地基隔离，以便减少振源通过地基影响周围的设备，这就是主动隔振或积极隔振；或将需要保护的精密设备与振动的地基隔离，使不受周围振源的影响，这就是被动隔振。 下面介绍隔振的基本理论。 被隔振的机器或设备与隔振器相比，可认为前者只有质量而不计弹性，后者是只有弹性和阻尼而不计质量，这样在只考虑单方向振动的情形下，可简化为单自由度隔振系统，如图14-16所示。图中m为机器或设备及底座的质量，k和c为隔振器的刚性系数和粘滞阻尼系数。
粘弹性阻尼减振的基本概念
第一章粘弹性阻尼减振的基本概念 振动控制和阻尼的概念 1.1.1振动与噪声的危害 振动是一种普遍的物理现象，我们这里讨论涉及到的震动问题主要是机械结构的振动及由此产生的物理现象。 大多数情况下，机械振动会造成严重危害，必须采用各种有效的方法加以控制，振动与噪声的危害主要包括： 1)振动造成机械结构的损坏，破坏工作条件。如建筑物在地震中受到随机 激励后，其强度承受不了共振响应造成损坏。 2)振动降低机器、仪器或工具的精度。如运载工具（火箭等）的命中精度 和控制装置如仪器、计算的抗振能力直接有关。 3)振动引起噪声，严重污染环境。如一些大型的振动设备工作过程中会产 生严重的噪声污染。 4)振动增加机械磨损，降低及其寿命。如在常高在低不平的路面上行驶， 汽车的寿命会严重减少。 1.1.2振动与噪声控制的主要方法 振动控制的工程含义有两层：振动利用和振动抑制。前者指利用系统的振动以实现某种工程目的；后者则指抑制系统的振动以保证系统正常工作，延长其使用寿命，本文主要讨论的是后面一个问题。 振动控制的方法很多，就机械产品设计和结构改进的角度上作分析和研究，振动和噪声控制主要是从消除振源或噪声源；隔离振源（及声源）与受影响机构间的传递和联系；以及减少结构本身响应这三个方面采取措施。 1)消除振动源或噪声源。 2)隔离振源（或声源）与受影响机构（或环境）之间的联系及能量传输。 3)结构的抗振及抗噪设计。 阻尼减振降噪技术的定义以及工程应用实例 1.2.1阻尼技术的定义 从减振降噪的角度上来看，阻尼是指损耗振动能量的能力、也就是将机械振动及声振的能量，转变成热能或其它可以损耗的能量，从而达到减振及降噪的目的。 阻尼减振、降噪技术就是充分运用阻尼耗能的一般规律，从材料、测量、
阻尼性能及阻尼机理综述
阻尼性能及阻尼机理 前言 机械构件受到外界激励后将产生振动和噪声；宽频带随机激振引起结构的多共振峰响应，可以使电子器件失效，仪器仪表失灵，严重时甚至造成灾难性后果。目前，武器装备和飞行器的发展趋向高速化和大功率化，因而振动和噪声带来的问题尤为突出[1]。 振动也会影响机床的加工精度和表面粗糙度，加速结构的疲劳损坏和失效，缩短机器寿命；另外振动还可以造成桥梁共振断裂，产生噪声，造成环境污染[2]。 由此可见，减振降噪在工程结构、机械、建筑、汽车，特别是在航空航天和其他军事领域具有及其重要的意义。 阻尼技术是阻尼减振降噪技术的简称。通常把系统耗损振动能或声能的能力称为阻尼，阻尼越大，输入系统的能量则能在较短时间内耗损完毕。因而系统从受激振动到重新静止所经历的时间过程就越短，所以阻尼能力还可理解为系统受激后迅速恢复到受激前状态的一种能力。由于阻尼表现为能量的内耗吸收，因此阻尼材料与技术是控制结构共振和噪声的最有效的方法[1]。 研究阻尼的基本方法有三大类[1~3]： （1）系统阻尼。就是在系统中设置专用阻尼减振器，如减振弹簧，冲击阻尼器，磁电涡流装置，可控晶体阻尼等。 （2）结构阻尼。在系统的某一振动结构上附加材料或形成附加结构，增大系统自身的阻尼能力，这类方法包括接合面、库伦摩擦阻尼、泵动阻尼和复合结构阻尼。 （3）材料阻尼。是依靠材料本身所具有的高阻尼特性达到减振降噪的目的。它包括粘弹性材料阻尼、阻尼合金和复合材料阻尼。 本文主要论述阻尼材料的表征方法，阻尼分类，阻尼测试方法，各种阻尼机理，高阻尼合金及其复合材料，高阻尼金属材料最新研究进展，高阻尼金属材料发展中存在的问题及发展方向，高阻尼金属的应用等内容。 第一章内耗（阻尼）机理 1.1、内耗（阻尼）的定义 振动着的物体，即使与外界完全隔绝，其机械振动也会逐渐衰减下来。这种使机械能量耗散变为热能的现象，叫做内耗，即固体在振动当中由于内部的原因而引起的能量消耗。在英文文献中通用“internal friction”表示内耗。另外，在工程上用“阻尼本领”（damping capacity），对于高频振动则称为“超声衰减”（ultrasonic attenuation），其实与内耗一样都是表征同一个物理过程[4]。 产生内耗（阻尼）的原因是固体内部的结构特点和结构缺陷，因而通过内耗（阻尼）测量可以灵敏地反映固体内部结构的特点以及各种结构缺陷的运动变化和交互作用的情况[5]。 由此可见，内耗是一种很好的研究晶界的工具，它能够在不破坏试样的情况下，查知材料中晶界的动态性质。内耗与静态观测手段相配合，可以加深对晶界性质及其动力学行为的认识[4]。 总的来说，我们可以认为驰豫、后效是非弹性在静态过程中的表现，而阻尼、内耗则是非弹性
某电子设备的阻尼减振技术及试验研究
硕士学位论文 （工程硕士） 某电子设备的阻尼减振技术及试验研究 RESEARCH ON THE ENGINEERING AND EXPERIMENT OF VIBRATION DAMPING TECHNOLOGY FOR ELECTRONIC INSTALLATION 哈尔滨工业大学 2013年9月
国内图书分类号: V414.19 学校代码：10213 国际图书分类号:621 密级：公开 工程硕士学位论文 某电子设备的阻尼减振技术及试验研究 硕士研究生： 导师： 申请学位：工程硕士 学科：机械工程 所在单位：北京动力机械研究所 答辩日期：2013年9月 授予学位单位：哈尔滨工业大学
Classified Index: V414.19 U.D.C: 621 Dissertation for the Master Degree in Engineering RESEARCH ON THE ENGINEERING AND EXPERIMENT OF VIBRATION DAMPING TECHNOLOGY FOR ELECTRONIC INSTALLATION Candidate：MaShuangHui Supervisor：Prof. Huang Bo Academic Degree Applied for：Master of Engineering Speciality：Mechatronics Engineering Affiliation：Beijing Power Machinery Institute Date of Defence：September, 2013 Degree-Conferring-Institution：Harbin Institute of Technology
振动基础简答题
机械振动指机械或结构在它的静平衡位置附近的往复弹性运动。 任何具有弹性和惯性的力学系统均可能产生机械振动。 振动系统发生振动的原因是由于外界对系统运动状态的影响，即外界对系统的激励或作用，称之为振动系统的激励或输入。 振动的分类1：①线性振动：是指系统在振动过程中，振动系统的惯性力、阻尼力、弹性力分别与绝对加速度、相对加速度、相对位移成线性关系。线性振动系统的振动可以用线性微分方程描述。②非线性振动：非线性振动系统在振动的过程中，系统的惯性力、阻尼力、弹性力与绝对加速度、相对加速度、相对位移的关系没有线性系统那样简单，非线性系统的振动过程只能用非线性微分方程描述。 分类2：①确定性振动：一个振动系统，如果对任意时刻t，都可以预测描述它的物理量的确定的值x，即振动是确定的或可以预测的，这种振动称为确定性振动。②随机振动：无法预测它在未来某个时刻的确定值，如汽车行驶时由于路面不平引起的振动，地震时建筑物的振动。随机振动只能用概率统计（期望、方差、谐方差、相关函数等）方法描述。 系统的自由度数定义为描述系统运动所需要的独立坐标（广义坐标）的数目。 分类3：在实际中遇到的大多数振动系统，其质量和刚度都是连续分布的，通常需要无限多个自由度才能描述它们的振动，它们的运动微分方程是偏微分方程，这就是连续系统。在结构的质量和刚度分布很不均匀时，往往把连续结构简化为若干个集中质量、集中阻尼、集中刚度组成的离散系统，所谓离散系统，是指系统只有有限个自由度。描述离散系统的振动可用常微分方程。 分类4：按激励情况分：①自由振动：系统在初始激励下或原有的激励消失后的振动；②强迫振动：系统在持续的外界激励作用下产生的振动。 分类5：按响应情况分，确定性振动和随机振动。确定性振动分为：①简谐振动：振动的物理量为时间的正弦或余弦函数；②周期振动：振动的物理量为时间的周期函数；③瞬态振动：振动的物理量为时间的非周期函数，通常只在一段时间内存在。 机械或结构产生振动的内在原因：本身具有在振动时储存动能和势能，而且释放动能和势能并能使动能和势能相互转换的能力。 基本元件：惯性元件（储存和释放动能）、弹性元件（储存和释放势能）、阻尼元件（耗散振动能量） 基本元件的基本特征：弹性元件：忽略它的质量和阻尼，在振动过程中储存势能。弹性力与其两端的相对位移成比例，如弹簧：F s s=?k t(θ2?θ1)；阻尼元件：阻尼力的大小与阻尼元件两端的相对速度曾比例，方向相反，这种阻尼又称为黏性阻尼。忽略黏性阻尼元件的质量和弹性，则作用力：F d=?c?υ；惯性元件：完全刚性且无阻尼，在振动过程中储存和释放动能。集中质量的惯性力与惯性坐标系下的加速度成正比，方向相反，如集中质量：F m=?ma，转动惯量：T m=?Iα。 结构振动时，描述它振动情况的物理量是随时间变化的，可以表示为时间t的函数，如x(t)，F(t)等，这种描述振动的方法称为时域描述，而函数x(t)，F(t)称为时间历程。 叠加原理的物理意义：几个激励函数共同作用产生的总响应是各个响应函数的总和。它意味着一个激励的存在并不影响另一个激励引起的响应线性系统内各个激励产生的响应并不互相影响。 说某一系统为线性系统，或说其运动微分方程为线性微分方程，或说其微分算子为线性微分算子，或说该系统中叠加原理成立，这些说法都是等价的。 幅值度量：峰值：振动量的最大值，X=|x（t）| max ；平均值：类似于交流电中的直流分量，x?=lim t→∞ 1 T ∫x（t）dt T ； 均方值：x2?=lim t→∞1 T ∫x2（t）dt T ，与能量有关；均方根值：x rms=√x2? 只有一个自由度的振动系统称为单自由度振动系统，简称为单自由度系统。阻尼对共振附近的振幅影响很大，对非共振区得影响不是很大。 固有频率只与系统的质量和刚度有关，与系统受到的激励无关。 E T+U=1 2kA2=1 2 k[X02+(x0ω n ?)2]E T max +U max=1 2 kA2=E动能系数：T′=1 2 mA2=1 2 m|x|max 2