Manatee振动噪声分析
Manatee软件电磁振动噪声分析
北京天源博通科技有限公司
褚占宇
利用Manatee软件分析丰田Prius2004电机电磁及振动噪声
Manatee软件是由法国EOMYS公司研发的，可以计算电机的电磁振动噪声的软件。北京天源博通科技有限公司是该软件在中国的代理商。
本文主要是利用Manatee软件分析丰田Prius2004款电机的电磁及振动噪声。
表1是丰田Prius2004电机的主要尺寸参数。
表1电机主要的参数
名称数据
定子外径/mm269.24
定子内径/mm161.9
气隙长度/mm0.75
铁心长度/mm83.82
转轴外径/mm110.64
极数/槽数8/48
1建模流程
首先打开Manatee软件。如下图所示。
选择电机类型，点击New Machine按钮，选择要编辑的电机类型。
在电机类型里面选择BPMSM，为内置式的永磁电机类型。P中输入极对数为4（注意这里是极对数不是极数）。
接着设置Machine Dimensions选项，在这里设置电机的定子外半径为134.62mm,定子内半径为80.95mm，转子外半径80.2mm，转子内半径为55.32mm。
计算出气隙长度为0.75mm。
设置定子轴向长度，定子硅钢片轴向长度为83.82，硅钢片的叠压系数设置为0.95。没有径向通风道和轴向通风口。
设置定子槽型，软件提供了多种槽型，选择相应的槽型进行设置。在这里选择槽型11，以下为具体的槽型尺寸参数。
当设置好后，可以点击Preview按钮，生成如下图所示。
定子绕组设置，Prius2004为3相双层，分布短距，绕线间距为5，并绕根数13，并联之路数1，每线圈的串联匝数9。
点击next按钮，选择3相双层，绕组跨距为5。
点击Preview按钮，生成如下图所示。
点击next按钮，设置并联之路数1，每线圈的串联匝数9。
点击next按钮，选择圆导线，材料选择铜，并绕根数13，设置线径0.912mm。
点击next按钮，设置端部绕组。设置端部绕组直线伸出长度为0，端部调整
系数为0.5。
点击next设置转子，转子硅钢片长度为83.82mm，硅钢片的叠压系数为0.95，硅钢片材料属性为M400-50A。
点击next按钮，设置永磁体尺寸，选择永磁体槽型为slot Type50，具体尺
寸按着下面图形输入，永磁体材料为magnet7.
点击preview按钮，生成如下所示的图形。
当全部建完后，点击保存按钮，把新建的电机模型保存下来。2开路变速声学分析
点击Workflow—〉Variable speed设置变速，最小转速是500，最大7000，步长为50。
电气模型参数定义了如何计算电流和等效电路参数。第一个模拟是一个开路的案例，因此它没有被使用，所有的参数都可以作为默认值。
点击Electrical，按着如下图所示进行设置。
点击Assumption按钮，生成如下图所示。
这里可以设置绕组和永磁体温度，包括铁耗的计算方法，是否考虑集肤效应，机械损耗的定义等。
电磁模型的设置，点击electromagnetic
电磁模块参数定义了如何计算气隙磁通量的分布。例如可以用有限元法，子域模型等并且可以考虑非线性。
由于它是一种开路电路模拟，所以忽略了定子磁场的影响。这意味着电枢磁场没有计算，只计算了转子磁体的磁场。因此点击Assumption只是勾选Is_mmfr。
故障参数的设置Faults
故障参数可以考虑电机短路、断条、偏心等故障。由于本案例暂时不考虑，故跳过设置。
机械模型的设置，点击Mechanical按钮。
机械模型参数定义了如何计算定子或转子结构的动态挠度（如FEA或实验模态参数）。选择了用于计算自然频率的默认的二维分析模型：在这里使用路算法。如下图所示。
对所有的结构模式都有一个恒定的阻尼。电机的周向模式通常在0.8%到2.5%之间，这里设置了2%的值。
声学模型设置，点击Acoustics.
声学模型参数定义了声压级是如何计算的。这里有默认选项，这意味着电机被假定为平放在地板上，而声音压力水平是计算在距离电机框架1米的地方。
数值参数模型设置，点击Numerical按钮。
这部分包含了模拟的所有数值参数。MANATEE包含几个检查和警告，以确保模拟结果是数字的。
一个重要的输入变量是在振动计算过程中要考虑的最大振动频率。它应该根据电机中观察到的最高的“危险”自然频率，以及最高的磁激发频率（例如，PWM 操作的开关频率的两倍，以及正弦操作的槽口频率的4倍）来选择。小型电机将具有高频模式，因此需要较高的采样频率。如果指定的最大频率与理论磁激发频率不一致，则输出中出现一条警告消息。
在数值组/振动-声设置里，周向振动波数的最大数目被设置为9，这意味着磁激发波数为0、1、2直到8在结构模拟中被考虑在内。根据轭的刚度和槽数，你可能需要包括多达20个波数（一个大型多极同步发电机的例子）来正确地模拟主振动波。为了包含极对数的空间频率最大的振动波，这个参数应该至少是2p+1，如果不是这种情况，就会发出警告信息。
应该确保数值离散化程度足够高，在一个转子机械周期中有2的11次幂个点，沿著气隙的2的11次幂个点。此电机非斜极和斜槽。点击OK
计算模型
当保存为BPM文档后，设置后点击RUN按钮进行计算。
输出结果分析
当计算完毕后，可以对计算文本结果进行简要的分析。其中有理论谐波力分析。
这张表在开路中扫过了槽/极交互力的谐波，并识别了潜在的有害力谐波。这些谐波代表了径向和切向力的谐波。该分析依赖于分析方程，可以与数值模拟分开运行。它有助于解释Manatee的数值结果。
以下是电机的主要参数
一些电机参数
下面可以看出离散化程度足够高
以下是等效电路的一些参数
在输出结果的文本文档中输入plot_B_space，如下图所示，可以查看气隙磁密并对气隙磁密进行傅里叶分解。
径向切向气隙磁密
气隙麦克斯韦径向力分量可以用plot_Fr_fft2_stem
麦克斯韦力径向分量
此图显示的是径向力谐波图。在对主力谐波进行理论分析的基础上，自动对力谐波进行了自动标注，并给出了最佳解析公式的估计。
静态分量（f=0Hz）会自动移除，因为它不会导致噪声和振动。应该仔细地检查一下力的范围限制，事实上，最大的力波应该是基本频率的两倍，带有2p 空间的波数。这是“基本力谐波”，即使在纯正弦通量分布的电机中也会出现这种情况。根据电机的拓扑结构和速度范围，这个基本力可能有一个重要的振动作用（更高的波数，更硬的是定子轭）。在普锐斯的例子中，这个波数太大了，无法产生显著的共振。
对于磁振动计算，Manatee在定子和转子结构上投射出麦克斯韦应力张量。给定频率的磁力波（例如667和800hz）可以使用plot_fteeth_machine667进行可视化。
齿力（667hz）
当输入plot_fteeth_machine（800），生成如下图所示。
齿力（800hz）
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表一振动值记录表(mm/s) 方向前端轴承尾端轴承 垂直 8.9 6.9 水平 9.2 7.2 轴向 7.6 6.6 新建二系筛焦除尘电机单体振动检测见表二 表二振动值记录表(mm/s) 方向前端轴承尾端轴承 垂直 1.8 1.5 水平 1.2 1.2 轴向 1.9 1.6 将表一所测得的数据与表二比较，发现C316除尘风机的电机座基础不稳定。 1.1.2 成套风机振动检测 图1：成套风机振动检测位置示意图 按照图1所示进行一炼焦C316除尘风机振动检测，所测4个部位的振动值见表三 表三振动值记录表(mm/s) 方向 1 2 3 4 垂直 8.0 14.8 13.2 4.5 水平 10.8 16.4 15.9 9.2 轴向 7.0 12.2 11.1 8.8 按照图1所示进行新建二系筛焦除尘新风机振动检测，所测4个部
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风机的排气侧连接在管式测量床上，声压水平LA在进气侧距离进口1米处可得。 减振降噪方案 降低风机噪音的方法有： 1、机壳及电机的噪音可以通过加装隔声罩来解决，将风机置于独立的风机隔声间内，在风机间内进行吸声、隔声处理。 2、地面层外百叶窗尽可能使用消声百叶。 3、风机叶轮、风机轴、皮带轮及联轴器等旋转零部件须进行严格的静平衡和动平衡校正，合格后才能组装成台。准予出厂，同时还应合理选用电机冷却风扇叶片与导风圈之间的间隙等，有效降低电机冷却风扇叶片的旋转噪声。 4、定期检查风机各零部件的联接螺栓及地脚螺栓是否松动，轴承是否异常磨损或润滑不良。传动带是否张紧等。若发现情况异常时，应立即停车排除。 5、安装时，风机与钢筋混凝土基础之间应垫橡胶、软木板或毛毡板等软质材料。使离心风机传递给钢筋混凝土基础的振动得到最大限度减弱或消除。 6、在风机的进风口和排风口处安装一段橡胶软管，可将离心风机传递给风管的振动在橡胶软管处得到最大限度减弱或消除。 7、在风机排风口外安装消声器，内置消声插片，使噪声在通过特殊构造的消声器时削减。消声器是降低空气动力设备进、排气口辐射或沿管传递噪声的有
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动态性能 静态性能 汽车的性能 ?汽车的外观造型及色彩 ?汽车的内室造型、装饰、色彩?内室及视野 ?座椅及安全带对人约束的舒适性 ?娱乐音响系统?灯光系统?硬件功能 ?维修保养性能?重量控制 ?噪声与振动（NVH ）?碰撞安全性能?行驶操纵性能?燃油经济性能?环境温度性能?乘坐的舒适性能?排放性能?刹车性能?防盗安全性能?电子系统性能?可靠性能 NVH 是汽车最重要的指标之一
汽车所有的结构都有NVH问题 ?车身 ?动力系统 ?底盘及悬架 ?电子系统 ?…… 在所有性能领域（NVH，安全碰撞、操控、燃油经 济性、等）中，NVH是设及面最广的领域。
什么是NVH？ NVH : N oise, V ibration and H arshness ?噪声Noise: ●是人们不希望的声音 ●注解: 声音有时是我们需要的 ●是由频率, 声级和品质决定的 ●频率范围: 20-10,000 Hz ?振动Vibration ●人身体对运动的感觉, 频率通常在0.5-200 Motion sensed by the body, mainly in .5 hz-50 hz range ●是由频率, 振动级和方向决定的 ?不舒服的感觉Harshness ●-Rough, grating or discordant sensation
为什么要做NVH? ?NVH对顾客非常重要 ?NVH的好坏是顾客购买汽车的一个非常重要的因素. ?NVH影响顾客的满意度 ?在所有顾客不满意的问题中, 约有1/3是与NVH有关. ?NVH影响到售后服务 ?约1/5的售后服务与NVH有关
Manatee振动噪声分析
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电动工具噪音与振动分析 电动工具电机中 串激式电机使用的比较多 而串激电机的转速非常高 只要任何一部份处理不好 振动及噪音的情形就比较多 电机产生的振动噪音 1、机械振动噪音，为转子的不平衡重量，产生相当转数的振动。 2、电动机轴承的转动，正常的情形产生自然音，精密小型电动机或高速电动机情形以外，几乎不会有问题。但轴承自然的振动与电动机构成部材料的共振，轴承的轴方向弹簧常数使转子的轴方向振动，润滑不良产生摩擦音等问题产生。 3、电刷滑动，具有电刷的DC电动机或整流子电动机，会产生电刷的噪音。 4、流体噪音，风扇或转子引起通风噪音对电动机很难避免，很多情形左右电动机整体的噪音，除风扇的叶片或铁心的齿引起气笛音外，也有必要注意通风上的共鸣。 5、电磁的噪音，为磁路的不平衡或不平衡磁力及气隙的电磁力波产生之噪音，又磁通密度饱和或气隙偏心引起磁的噪音。 机械性振动原因与对策 １、转子的不平衡振动 原因分析： ①制造时的残留不平衡。 ②长期间运转产生尘埃的多量附着。 ③运转时热应力引起轴弯曲。 ④转子配件的热位移引起不平衡载重。 ⑤转子配件的离心力引起变形或偏心。 ⑥外力（皮带、齿轮、直结不良等）引起轴弯曲。 ⑦轴承的装置不良（轴的精度或锁紧）引起轴弯曲或轴承的内部变形。 处理对策： ①抑制转子不平衡量。 ②维护到容许不平衡量以内。 ③轴与铁心过度紧配的改善。 ④对热膨胀的异方性，设计改善。
⑤强度设计或装配的改善。 ⑥轴强度设计的修正，轴联结器的种类变更以及直结对中心的修正。 ⑦轴承端面与轴附段部或锁紧螺帽的防止偏靠。 ２、轴承之异常振动与噪音 原因分析： ①轴承内部的伤。 ②轴承的轴方向异常振动，轴方向弹簧常数与转子质量组成振动系统的激振。 ③摩擦音：圆柱滚动轴承或大径高速滚珠轴承产生润滑不良与轴承间隙起因。 处理对策： ①轴承的替换。 ②适当轴方向弹簧预压给轴承间隙的变动。 ③选择软的滑脂或低温性优秀的滑脂，残留间隙使小(须注意温升问题)。 ３、电刷滑动音 原因分析： 整流子与电刷的滑动时的振动电刷保持器激振产生 处理对策： 握刷的弹性支持、选择电刷材质与形状、抑制侧压引起的电刷振动及提高整流子的精度等。
液压噪声分析
液压设备在给人们带来诸多方便同时，液压系统的泄漏，振动和噪声，不易维修等缺点，也为液压系统的应用造成了障碍。尤其在现今随着技术水平不断提高，液压系统的噪声和振动也随之加剧，已经成为了限制液压传动技术发展的重要因数，因此，研究液压系统的噪声和振动有着积极的意义。 1，振动和噪声的危害 液压系统中的振动和噪声是两种并存的有害现像，从本质上说，它们是同一个物理现象的两个方面，两者互相依存，共同作用。随着液压传动的运动速度不断增加和压力不断提高，振动和噪声也势必加剧，振动容易破坏液压元件，损害机械的工作性能，影响到设备的使用寿命，而噪声则可能影响操作者的健康和情绪，增加操作者的疲劳度。 2，振动和噪声的来源 造成液压系统中的振动和噪声来源很多，大致有机械系统，液压泵，液压阀及管路等几方面。 机械系统的振动和噪声 机械系统的振动和噪声，主要是由驱动液压泵的机械传动系统引起的，主要有以下几方面。 1，回转体的不平衡在实际应用中，电机大都通过联轴节驱动液压泵工作，要使这些回转体做到完全的动平衡是非常困难的，如果不平衡力太大，就会在回转时产生较大的转轴的弯曲振动而产生噪声。 2，安装不当液压系统常因安装上存在问题，而引起振动和噪声。如系统管道支承不良及基础的缺陷或液压泵与电机轴不同心，以及联轴节松动，这些都会引起较大的振动和噪声。 2.2液压泵(液压马达)通常是整个液压系统中产生振动和噪声的最主要的液压元件. 液压泵产生振动和噪声的原因,一方面是由于机械的振动,另一方面是由于液体压力流量积聚变化引起的. 1,液压泵压力和流量的周期变化 液压泵的齿轮,叶片及拄塞在吸油,压油的过程中,使相应的工作产生周期性的流量和压力的过程中,使相应的工作腔产生周期的流量和压力的变化,进而引起泵的流量和压力脉动,造成液压泵的构件产生振动,而构件的振动又引起了与其相接触的空气产生疏密变化的振动,进而产生噪声的声压波传播出去. 2,液压泵的空穴现象液压泵在工作时,如果液压油吸入管道的阻力过大,此时,液压油来不及充满泵的吸油腔,造成吸油腔内局部真空,形成负压.如果这个压力恰好达到了油的空气分离
风机振动原因分析
电站风机振动故障的几种简易诊断 2009-11-18 11:20:44 来源：中国化工仪器网 风机是电站的重要辅机，风机出现故障或事故时，将引起发电机组降低出力或停运，造成发电量损失。而电站风机运行中出现最多、影响最大的就是振动，因此，当振动故障出现时，尤其是在故障预兆期内，迅速作出正确的诊断，具有重要的意义。简易诊断是根据设备的振动或其他状态信息，不用昂贵的仪器，通常运用普通的测振仪，自制的听针，通过听、看、摸、闻等方式，判断一般风机振动故障的原因。文中所述振动基于电厂离心式送风机、引风 机和排粉机。1 轴承座振动 1.1 转子质量不平衡引起的振动 在现场发生的风机轴承振动中，属于转子质量不平衡的振动占多数。造成转子质量不平衡的原因主要有：叶轮磨损(主要是叶片)不均匀或腐蚀；叶片表面有不均匀积灰或附着物(如铁锈)；机翼中空叶片或其他部位空腔粘灰；主轴局部高温使轴弯曲；叶轮检修后未找平衡；叶轮强度不足造成叶轮开裂或局部变形；叶轮上零件松动或连接件不紧固。转子不平衡引起的振动的特征：①振动值以水平方向为最大，而轴向很小，并且轴承座承力轴承处振动大于推力轴承处；②振幅随转数升高而增大；③振动频率与转速频率相等；④振动稳定性比较好，对负荷变化不敏感；⑤空心叶片内部粘灰或个别零件未焊牢而位移时，测量的相位角值不稳定，其振动频率为30%～50%工作转速。 1.2 动静部分之间碰摩引起的振动 如集流器出口与叶轮进口碰摩、叶轮与机壳碰摩、主轴与密封装置之间碰摩。其振动特征：振动不稳定；振动是自激振动与转速无关；摩擦严重时会发生反向涡动； 1.3 滚动轴承异常引起的振动 1.3.1 轴承装配不良的振动 如果轴颈或轴肩台加工不良，轴颈弯曲，轴承安装倾斜，轴承内圈装配后造成与轴心线不重合，使轴承每转一圈产生一次交变的轴向力作用，滚动轴承的固定圆螺母松动造成 局部振动。其振动特征为：振动值以轴向为最大；振动频率与旋转频率相等。 1.3.2 滚动轴承表面损坏的振动 滚动轴承由于制造质量差、润滑不良、异物进入、与轴承箱的间隙不合标准等，会出现磨损、锈蚀、脱皮剥落、碎裂而造成损坏后，滚珠相互撞击而产生的高频冲击振动将传给轴承座，把加速度传感器放在轴承座上，即可监测到高频冲击振动信号。这种振动稳定性很差，与负荷无关，振动的振幅在水平、垂直、轴向三个方向均有可能最大，振动的精密诊断要借助频谱分析，运用频谱分析可以准确判断轴承损坏的准确位置和损坏程度，在此不加阐述。表1列出滚动轴承异常现象的检测，可以看出各种缺陷所对应的异常现象中，振动是最普遍的现象，抓住振动监测就可以判断出绝大多数故障，再辅以声音、温度、磨耗金属的监测，以及定期测定轴承间隙，就可在早期预查出滚动轴承的一切缺陷。 1.4 轴承座基础刚度不够引起的振动 基础灌浆不良，地脚螺栓松动，垫片松动，机座连接不牢固，都将引起剧烈的强迫共振现象。这种振动的特征：①有问题的地脚螺栓处的轴承座的振动最大，且以径向分量最大；②振动频率为转速的1、3、5、7等奇数倍频率组合，其中3倍的分量值最高为其频域特征。 1.5 联轴器异常引起的振动 联轴器安装不正，风机和电机轴不同心，风机与电机轴在找正时，未考虑运行时轴向位移的补偿量，这些都会引起风机、电机振动。其振动特征为：①振动为不定性的，随负荷变化剧烈，空转时轻，满载时大，振动稳定性较好；②轴心偏差越大，振动越大；③电机
振动噪声分析论文
汽车噪声主动及被动控制方法简述1前言 随着汽车工业的发展，汽车给人类的出行带来极大的便利，但同时也带来了噪声污染等社会问题。汽车噪声过大会影响汽车的舒适性、语言清晰度，甚至影响驾驶员和乘客的心理、生理健康，如果驾驶员长期处于噪声环境中容易引起疲劳造成交通事故和生命危险；同时，汽车噪声过大也会影响路人的身心健康，人们长时间接触噪音，会耳鸣、多梦、心慌及烦躁，或直接引起听力下降甚至失聪，其中由车辆噪音间接引发的交通事故，也并不鲜见。因此对汽车噪声进行控制就显得非常必要了。 为了治理汽车噪声污染，各国均制定有关标准，我国国家环境保护总局和国家质量监督检验检疫总局于2002年1月4 日联合发布了GB 1495—2002《汽车加速行驶车外噪声限值及测量方法》强制性标准，代替GB 1495—1979，并于2002年10 月1日实施。 表1 国内外车辆行驶噪声限值标准的比较（单位：dBA） 新标准是在参考ECE RS1《关于在噪声方面汽车(至少有4个车轮)型式认证的统一规定》基础上制定的。新标准的出台，改变了过去标准不科学、测试项目不完整的局面，为治理汽车噪声污染提供了有效的控制手段，对完善我国的汽车
噪声标准体系将起到积极的推动作用。 2汽车噪声来源 汽车是一个包括各种不同性质噪声的综合噪声源，按噪声产生的部位，主要分为与发动机有关的噪声和与排气系统有关的噪声以及与传动系统和轮胎有关的噪声。 （1）发动机发动机噪声包括燃烧、机械、进气、排气、冷却风扇及其他部件发出的噪声。在发动机各类噪声中，发动机燃烧噪声和机械噪声占主要成分。燃烧噪声产生于四冲程发动机工作循环中进气、压缩、做功和排气四个行程，快速燃烧冲击和燃烧压力振荡构成了气缸内压力谱的中高频分量。燃烧噪声是具有一定带宽的连续频率成份，在总噪声的中高频段占有相当比重。 表2 发动机机械噪声类型 机械噪声是指发动机工作时，各零件相对运动引起的撞击，以及机件内部周期性变化的机械作用力在零部件上产生的弹性变形所导致的表面振动而引起的噪声，包括活塞敲击声、气门机构声、正时齿轮声。燃烧噪声和机械噪声都是有发动机本体发出的，并且随着发动机转速的增加，噪声也增加。一般情况下，低转速时燃烧噪声占主导地位，高转速时机械噪声占主导地位。空气动力噪声是指汽车行驶中，由于气体扰动以及气体和其他物体相互作用而产生的噪声。在发动机中，它包括进气噪声、排气噪声和风扇噪声。实践表明，减少振动是降低噪声的根本措施。增加发动机结构的刚度和阻尼，是减少表面振动的办法，从而达到
(完整版)第二章噪声与振动的评价及其量度
第二章 噪声与振动的评价及其量度 第一节 噪声及其物理量度 一、 声压、声功率、声强 1. 声压 ● 发声体的振动使周围的空气形成周期性的疏密相间层状态，在空气中由声 源向外传播，形成空气中的声波。当声波通过时，可用声扰动所产生的逾量压强来表述状态， 0P P p -=（逾量压强就是声压） ● 声场：存在声压的空间。 ● 瞬时声压：声场中某一瞬时的声压值。
● 峰值声压：在一定时间间隔内最大的瞬时声压值。 ● 有效声压：当声波传入人耳时，由于鼓膜的惯性作用，无法辨别声压的 起伏，起作用的不是瞬时声压值，而是一个稳定的有效声压。 ● 有效声压是在一定的时间间隔内瞬时声压对时间的圴方根值。 ? = T e dt t p T p 0 2)(1 ● 人们习惯指的声压，往往是指有效声压，一般的声学测量仪器测量到的 声压就是有效声压。 ● 在实际使用中，如没有特别说明，声压就是有效声压的简称。 ● 人耳对1000Hz 声音的可听阈（即刚刚能觉察到它存在的声压）约为 5102-?Pa ；微风轻轻吹动树叶的声音约为4102-?Pa ；普通谈话声（相距
1m 处）约为2 2- ?Pa；交响乐演奏声（相距5~10m处）约为0.3Pa； 10 大型球磨机（相距2m处）约为20Pa（痛阈，即正常人耳感觉为痛）。 2.声功率 ●声波传播到原先静止的介质中，一方面使介质质点在平衡位置附近做来 回的振动，获得扰动动能，同时，在介质中产生了压缩和膨胀的疏密过程，使介质具有形变的热能，两部分能量之和就是由于声扰动使介质得到的声能能量，以声的波动形式传递出去。 ●可见，声波的传播过程实际上伴随着声能能量的转移，或者说声波的传 播过程就是声能能量的传播过程。 声压作用在体积元上的瞬时声功率为 W= Spu
汽车变速器振动与噪声分析及控制方法研究
汽车变速器振动与噪声分析及控制方法研究 摘要：汽车变速器噪声是汽车的主噪声源之一。在人们对于车辆乘坐舒适性提出更高要求背景下，减振降噪就成为整个汽车行业的重要课题。研究变速器振动噪声产生的原因，针对变速器故障提出相应的优化设计方案，从而达到减振降噪的目的，具有一定的学术价值和重要的实际应用价值。文章分析了汽车变速器产生振动与噪声的主要因素，并对各影响因素的传导机理进行了具体的分析。阐明了通过增大轴的刚性、优化壳体的结构设计、合理设计齿轮等措施，可有效降低变速器噪声。关键词：变速器；振动；噪声；降低噪声 Analysis of Automotive Transmission Vibration and Noise and Control Methods Study Abstract: Many facts show that the noise of gearbox is one of the main sources of the automobiles’ noise. With the People’s requirement for more comfort of riding, vibration decreasing and noise absorption have been an important task of automobile industry. Study on the reasons that result in the gearbox’s vibration and noise, furthermore bringing forward an optimizing design for gearbox has some academic and practical value. The dominating factor of the vibration and noise of the transmission is analyzed, and the analysis on the transmission mechanism of the influencing factor is also carried through. What could effectively reduce transmission noise was explained, including increasing rigidity of the shaft, optimizing the structure of the shell, and rational designing of gear. Key words: transmission; vibration; noise; noise reduction 引言 机械式手动汽车变速器因结构简单，传动效率高，制造成本低和工作可靠等优点，在 不同形式的汽车上得到广泛的应用[1]。机械式手动变速器在今后相当长的时间里，依然会在我国中、重型汽车传动系统中占据着主导地位。变速器总成是汽车传动系统中重要总成部件，汽车变速器的动力学行为和工作性能对整车有重要的影响。许多实验结果表明，汽车 变速器噪声是汽车的主噪声源之一。当前，随着人民生活水平的提高，人们对汽车乘坐舒 适性提出了更高的要求，汽车变速器的振动噪声问题就成为当前汽车行业急待解决的问题 之一。首先，变速器振动常常会诱发与其相连接的部件的振动，从而影响整车的工作性能: 其次，齿轮噪声的频率一般处于200Hz~5000Hz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，比其它声源的噪声更突出。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[2]。 1 变速器噪声振动产生的机理 齿轮在机械传动中应用极为广泛，这是由于齿轮传动有很多优点，传动比稳定，速比 范围大，圆周速度高，传递功率大，效率高，工作可靠，寿命长。但是齿轮传动易产生噪声，尤其是在高速运转情况下更为突出，一般齿轮传动的噪声频率在20~20000Hz，这正是人的听觉最易感受的频率范围。噪声会使人疲劳，有碍人体健康，并会降低齿轮的使用寿命。因此，我们应尽可能地认识齿轮噪声的产生机理并采取相应的措施。汽车变速器是个 较复杂的齿轮机构，主要包含齿轮、传动轴、轴承和箱体等。变速器结构图如图1-1所示，汽车变速器的振动也是一个极为复杂的随机振动过程。据统计，在变速器的异常振动噪声中，90%以上是由齿轮、传动轴或滚动轴承引起的[3]。
电机噪音及振动分析
电动机的噪声和振动 电机类2007-06-18 22:02:51 阅读140 评论0 字号：大中小订阅 通常电动机的噪声和振动是同时发生的。电动机噪声包括通风噪声、电磁噪声和机械振动噪声。由于电动机修理操作不当。造成电机修理后的噪声和振动增大。原因如下： 电机修理后的噪声和振动增大引起原因 一、机械方面引起： 1、转子固定键未拧紧，有松动现象。 2、未做风扇静平衡，或做的精度不够。 3、转子不平蘅，未做静、动平衡检查。 4、定、转子铁心变形。 5、转轴弯曲，定、转子相擦。 6、地脚固定不稳，安装不正，不牢固。 7、铁心及铁心齿压板松动。 8、零部件加工不同心，装配公差不合理。 9、电动机组装和安装质量不好。 10、端盖、轴承盖螺丝未拧紧，或装偏。 二、电磁方面引起的： 1、三相绕组不平蘅。 2、绕组有短路或断路故障。 3、电刷接触不好，压力过大、过小。刷质不合要求。 4、断笼或端环开裂，松动。 5、改极时，定、转子槽数配合不适合。 6、集电环的短接片与短路环接触不稳定。 7、电源供电质量不好，三相不平蘅，有高次谐波等等。 三、风方面引起： 1、风扇有缺陷或损坏，如掉叶、变形、风扇不平衡产生噪声合振动。 2、风扇在轴上固定不牢固。 3、风罩与风叶之间的间隙不合适，过小或偏斜。 4、风路局部堵塞。 三种噪声简易鉴别方法
一、通风噪声鉴别法： 1、去掉风扇或堵住风口，让电机在无通风气流情况下运转，这时如果电动机噪声消失或显著减弱，则说明是通风噪声引起的。 2、变测量噪声的位置进行鉴别，因为以通风噪声为主的电动机，在电动机进口处和风扇附近处噪声最强。 3、磁噪声和机械噪声有时不稳定，时高时低，而通风噪声通常是稳定的。 4、用外径和型式不同的风扇，在不同转速下试运转，如果电动机噪声有明显差别，则说明电动机噪声主要是通风噪声引起的。 5、械噪声或电磁噪声较大的电动机，往往振动也大，但通风噪声与电动机振动关系不大。 二、机械噪声鉴别法： 1、机械噪声与外施电压大小和负载电流无关。 2、如果噪声不稳定，时高时低，那就是机械噪声，因为通风噪声是稳定的。 四、电磁噪声鉴别法：电磁噪声大小随磁场强弱、负载电流大小以及转速高低而变，利用这个特征，可采取下面办法进行鉴别。 1、突然断电法：由于机械惯性比电磁过渡过程慢得多，突然断电，无电磁因素影响，这是电动机转速几乎不变。如果这是电动机噪声突然消失或显著降低，可断定是电磁原因产生得噪声。 2、改变电压法：由于异步电动机转速随电压变化不大，当改变电压时，机械噪声和通风噪声基本不变，但电磁噪声随电压变化很大。 3、对拖法：用一台低噪声电动机拖动有噪声得被试电动机，这是噪声降低消失，则说明被拖动得电动机噪声是电磁噪声。 4、如果电磁噪声是因绕组不对称，匝间短路等缺陷引起，则三相电流不平蘅，如因转子断笼或绕线转子三相绕组不对称引起，则定子电流有波动。 解决噪声和振动的修理措施 一、降低机械方面引起的噪声的措施： 1、紧固所有装配件上的紧固螺栓，保证端盖，轴承盖，定、转子铁心，固定键，齿端板，风扇座，集流装置等配合不松动。 2、选用的轴承和润滑油，选用超精研磨、波纹度小于.2μM的电动机专用轴承，可降低轴承噪声。 3、装配轴承时要采用合理工具，最好热套。装配轴承时严禁猛打猛敲，使轴承受力不均。 4、增强修配零部件的机械强度的精度。 5、校正转子平衡。 6、提高电动机组装质量，保证同心度，与机械设备联接要正确，做好确定中心工作。 7、电刷硬度适当降低，刷压要合适，电刷在刷盒内间隙要合适（一般0.1MM左右） 8、检查铁心的偏心情况，必要时可适当当车圆转子表面（控制切削量0.10-0.20MM）。 9、检查电动机轴伸盒集电环的偏摆，时之合格。
噪声与振动监测
第五章噪声与振动监测 本章基本要求 1. 声波的产生、传播、反射、折射、衍射、干涉、吸收概念。 2. 噪声的物理定义和主观定义。 3. 噪声的危害。 4. 描述声波的基本参量、频率、波长、周期、声速的定义，相互关系和计算方法。 5. 响度、频率计权、听力损失的概念。 6. 常用的噪声评价参量L10、L50、L90、L eq、L dn的定义和计算方法；平均值的计算方法。 7. 国家标准《城市区域环境噪声标准》和《环境监测技术规范（噪声部分）》的有关内容。 8. 常用噪声监测仪器的工作原理、使用方法和维护保养知识。 9. 环境振动的产生、传播概念、振动与声的关系。 10. 位移、速度、加速度、振级、速度级、加速度级的概念及计算方法。 11. 国家标准《城市区域环境振动标准》的有关内容、环境振动测量的基本要求和一般规定。 12. 环境振动监测仪的工作原理、使用方法和维护保养知识。 A类试题及答案 一、填空题 1. 在常温空气中，频率为500Hz的声音其波长为。 答案：0.68m（波长=声速/频率） 2. 测量噪声时，要求风力。 答案：小于5.5m/s（或小于4级） 3. 从物理学观点噪声是；从环境保护的观点，噪 声是指。 答案：频率上和统计上完全无规律的振动人们所不需要的声音 4.噪声污染属于污染，污染特点是其具有、、。 答案：能量可感受性瞬时性局部性 5. 环境噪声是指，城市环境噪声按来源可分为、、、 、。 答案：户外各种噪声的总称交通噪声工业噪声施工噪声社会生活噪声其它噪声
6. 声压级常用公式L p 表示，单位 。 答案：0 20p p L g dB(分贝) 7. 声级计按其精度可分为四种类型：0型声级计，是 ；I 型声级计，为 ；Ⅱ型声级计为 ；Ⅲ型声级计为 ,一般 用于环境噪声监测。 答案：作为实验室用的标准声级计 精密声级计 普通声级计 调查声级计 不得 8. 等响曲线是人耳听觉频率范围内一系列 与 关系的曲线；曲线簇表明，任何强度的声音， Hz 频率下的声压级值就是响度级值。 答案：响度相等的声压级 频率 1000 9. A 计权是模拟 方纯音等响曲线反转加权的；当声音信号通过A 计权网格时，低频声得到较大的 ，而对高频声则 。A 声级基本上与人耳的听觉特性相 ，是一个 量，记作 。 答案：55 衰减 略有放大 吻合 模拟 dB(A) 10. D 计权是对 的模拟，专用于 噪声的测量。 答案：噪声参量 飞机 11. 用A 声级与C 声级一起对照，可以粗略差别噪声信号的频谱特性；若A 声级比C 声级小 得多时，噪声呈 性；若A 声级与C 声级接近，噪声呈 性；如果A 声级比C 声级还高出1~2dB ，则说明该噪声信号在 Hz 范围内必定有峰值。 答案：低频 高频 2000~5000 12. 倍频程的每个频带的上限频率与下限频率之比为 。1/3倍频程的每个频带的上限频 率与下限频率之比为 ；工程频谱测量常用的八个倍频程段是 Hz 。 答案：2 2~31 63、125、250、500、1k 、2k 、4k 、8k 13. 由于噪声的存在，通常会降低人耳对其它声音的 ，并使听阈 ，这种现象称为掩蔽。 答案：听觉灵敏度 推移 14. 声级计校准方式分为 校准和 校准两种；当两种校准方式校准结果不吻合时， 以 校准结果为准。 答案：电 声 声 15. 我国规定的环境噪声常规监测项目为 、 和 ； 选测项目有 、 和 。 答案：昼间区域环境噪声 昼间道路交通噪声 功能区噪声 夜间区域环境噪声 夜间道路交通噪声 高空噪声 16. 扰民噪声监测点应设在 。 答案：受影响的居民户外lm 处 17. 建筑施工场界噪声测量应在 、 、 、 四个施工阶段进 行。 答案：土石方 打桩 结构 装修 18. 在环境问题中，振动测量包括两类：一类是 振动测量；另一类是 。 造成人 称环境振动。
变速箱振动与噪声分析
第1期（总第125期）机械管理开发 2012年2月No.1（S UM No.125） M EC HANIC AL M ANAGEM ENT AND DEVELOPM ENT Feb.2012 引言 变速箱主要经齿轮啮合达到变速、增加扭矩的作用，齿轮系经轴承安置在壳体上。实验证明，齿轮、轴承、壳体是变速箱振动和噪声的主要来源[1]。分析变速箱的振动和噪声的产生机理，应该首先着重分析齿轮、轴承、箱体的振动。 1变速箱振动和噪声现象及初步分析 讨论的变速箱是我公司设计的一款大扭矩多挡位变速箱，它由主箱、副箱两段式结构组成、性能优越，但在试验时发现了异常的振动和噪声；对其原因进行分析，发现有些齿轮啮合频率的倍频与壳体约束模态频率相近时，在测试振动和噪声信号功率谱中相同频率处出现峰值，引起变速箱的异常振动和噪声。2振动和噪声现象的发生原因详细分析2.1变速箱中齿轮啮合频率计算 1）定轴系中，齿轮的啮合频率为[2]: 式中：Z 为齿轮齿数；i 为频率的谐波，i=1，2，3…。对于有固定齿圈的行星轮系，其啮合频率为： 式中:Z r 为任一参考齿轮的齿数；n r 为参考齿轮的转速(r/min)；n c 为转臂的回转速度(r/min)，方向相反时，取正号；i 为频率的谐波，i =1，2，3…。 由式（1）与式（2）可知，齿轮副中的两个齿轮的啮合频率是相同的。当齿轮的转速变化时，啮合频率也随之而变，并且随着转速的升高，齿轮噪声增大。这是判断齿轮啮合频率的两个基本原则。再者，齿轮的啮合频率往往呈二次、三次等高次谐波出现在频谱中。齿轮噪声随转速增加而增加，但不是线性关系；转速越高，噪声随转速升高而上升的越缓慢。 2）齿轮编号表：本实验变速箱中各档齿轮编号见图1。 3）齿轮啮合频率计算：根据式（1）及（2），按图1齿轮编号算得齿轮的啮合频率，见表1。由于6档、7 档、8档、9档、10档时，各齿轮的啮合频率除14、15、16 号齿轮的为0外，其余均与1档、2档、3档、4档、5档对 应相同。 图1齿轮编号图 表1 齿轮啮合频率计算结果 挡位12345 R 1695695695695695695 2695695695695695695 3542542542542542542 4542542542542542542 5472472472472472472 6472472472472472472 7351351351351351351 8351351351351351351 9297297297297297297 10297297297297297297 11282282282282282282 12282282282282282282 13282282282282282282 14115285208331373116 15115285208331373116 16115285208331373116 2.2 变速箱壳体的有限元分析 图2变速箱箱体有限元模型 1）建立数学模型：对变速箱壳体，建立三维数学 f Z =nZ 60i .（1） f Z =Z r (n r ±n c )60 i .(2) 收稿日期：；修回日期：6 作者简介：董晓露（），女，山西浑源人，工程师，硕士，主要从事变速箱设计工作。D 66@6变速箱振动与噪声分析 董晓露 （中国重汽集团大同齿轮公司技术中心，山西 大同 037305） 摘要：分析了某变速箱试验时的异常振动和噪声原因。先对一台样机测试其各挡稳定过程的振动和噪声信号， 再对测得的信号进行功率谱密度分析。之后，运用Pro/Engineer 建立了变速箱壳体的实体模型，并用OptiStruc t 软件进行了壳体前端面加零位移约束的模态分析;计算了各挡齿轮的啮合频率，分析了壳体的模态频率与齿轮啮合频率对振动和噪声信号功率谱中峰值的影响。最后根据分析结果，提出对壳体的改进建议，以达到变速箱减振降噪的目的。 关键词：变速箱；振动和噪声；齿轮啮合频率；壳体模态中图分类号：TB533+.2 文献标识码：A 文章编号：1003-773X （2012）01-0053-02 53 2011-08-042011-10-01979-E-mail:https://www.360docs.net/doc/4013300562.html,.