地铁引起的结构振动与噪声及其相关性分析
工程振动——模态分析、多自由度系统振动响应
1.复习模态分析理论 1.1单自由度系统频响函数（幅频、相频、实频与虚频、品质因子等） 系统的脉冲响应函数h(t)与系统的频响函数H(ω)是一对傅里叶变换对，与系统的传递函数H(s)是一对拉普拉斯变换对。即有： i ()()e d t H h t t ωω-∞ =? -∞ 1i () ( )e d 2π t h t H ωωω -∞ =?-∞ ()()e d 0 st H s h t t -∞ =? 1 i () ( )e d i 2πi st h t H s σωσ+∞=? -∞ 复频率响应的实部 2 1(/)R e [()]22 2 [1(/) ](2/)n H n n ωωωωω ξωω-= -+ 复频率响应的虚部 2/Im [()]22 2 [1(/)](2/) n H n n ξωω ωωω ξωω =- -+ 单自由度系统频响函数的各种表达式及其特征1 (w )2H k m w j k η=-+，对频响函数特征的描述 采用的几种表达式 1）幅频图：幅值与频率之间的关系曲线 2）相频图：相位与频率之间的关系曲线 3）实频图：实部与频率之间的关系曲线 4）虚频图：虚部与频率之间的关系曲线 5）矢端轨迹图（Nyquist 图） 1.2单自由度结构阻尼系统频响函数的各种表达形式 频响函数的基本表达式：11111 ()22222100 H m k k m j k j j ωω ηωωηωη = = ?=? -+-+-Ω+ 频响函数的极坐标表达式：()|()|j H H e ?ωω=，w H （） —幅频特性， a rc ta n 21η?? ? -= ? ? ?-Ω? —相频特性。 频响函数的直角坐标表达式： ()()() R I H H jH ωωω=+， ()() 211()222 1R H k ωη -Ω= ? -Ω+—实频特性， () 1()22 2 1I H k η ωη -=? -Ω+—虚频特性 频响函数的矢量表达式：()()()R I H H ωωω=+H i j 1.3单自由度结构阻尼系统频响函数各种表达式图形及数字特征 幅频特性：1|()|0H k ωη = 固有频率：0D ωω= 阻尼比：00 B A ω ωω ηω ω -?== 相频特性
电机噪音分析
电机噪音分析 电机 1引言 噪声是由物体的振动产生的，再通过空气或其它弹性介质才能传播到人的耳朵。它由很多杂乱无章的单调声音混合而成。其中20Hz～20000Hz是人们耳朵可以听到的频率。低于20Hz的波叫次声波，高于20000Hz的波叫超声波。 噪声直接影响人们的身体健康，太强或长时间噪声，会使人十分痛苦、难受，甚至使人耳聋或死亡。噪声是现代社会污染环境的三大公害之一。为了保障人民的身体健康，国际标准化组织（ISO）规定了人们容许噪声的标准，如表1。 表1 每天最长工作时间（h）8 4 2 - 噪声dB(A) 85 93 96 115(最大） 电机是产生噪声的声源之一，电机又在家庭、商业、办公室以及工农医等行业广泛而大量地应用着，与人民的生活密切相关。随着社会的进步，人们对污染环境的噪声提出了越来越高的要求与限制，尤其对与人们密切接触的家用电器更是如此。这方面，先进国家尤其重视。我国政府历来重视人民的健康，对限制噪声不遗余力。表2是我国产品标准规定的部分家用电器的噪声限值。 表2我国部分家用电器的噪声限值dB(A） 电冰箱（250升以下）洗衣机吸油烟机电磁灶吸尘器洗衣机镇流器空调器（2500W、分体式） 52 75 75 50 84 72 35 45 因此，尽量降低电机的噪声，生产低噪声的电机，给人们创造一个舒适、安静的环境是每个设计者与生产者的职责。 2电机噪声的分类 根据电机噪声产生的不同方式,大致可把其噪声分为三大类: ①电磁噪声；②机械噪声；③空气动力噪声。 3电磁噪声 电磁噪声主要是由气隙磁场作用于定子铁芯的径向分量所产生的。它通过磁轭向外传播，使定子铁芯产生振动变形。其次是气隙磁场的切向分量，它与电磁转矩相反，使铁芯齿局部变形振动。当径向电磁力波与定子的固有频率接近时，就会引起共振，使振动与噪声大大增强，甚至危及电机的安全。 根据麦克斯韦定律，气隙磁场中单位面积的径向电磁力按下式计算： 式中：B——气隙磁密 θ——机械角位移 μ0——真空磁导率 由于定、转子绕组中存在着主波磁势与各次谐波磁势，它们相互作用可以产生一系列的力波。 3.1主波磁场产生的力波 主波磁场B1所产生的径向力波为：Pr1=P0+P1，式中，是径向力的不变部分，它均匀作用于圆周上，使定子铁芯受到压缩应力。不变部分不会产生振动与噪声。P1=P0cos(2pθ-2ω1t-2θ0)，其中p主波的极对数，ω1—主波的角速度，θ0—初相角。P1是径向力波的交变部分，这个力波的角频率是2ω1，即2倍的电源频率，它使定、转子产生2倍电源频率的振动与噪声。它的强度与气隙磁密的平方成正比。这在两极的大容量电机中，容易产生较大的影响，而在一般情况下，由于它的频率较低，其影响不显著。 3.2谐波磁场产生的力波 谐波磁场产生的力波所引起的振动与噪声，一方面与该力波的幅值大小有关，也与力波的次数有
电机振动噪音的原因及解决措施
电机振动噪音的原因及解决措施 电机振动噪音的原因及解决措施一般评估电动机的品质除了运转时之各特性外，以人之五感判断电机振动及电机振动噪音的情形较多。而电动机产生的电机振动电机振动噪音，主要有： 1、机械电机振动电机振动噪音，为转子的不平衡重量，产生相当转数的电机振动。 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。但轴承自然的电机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电机振动，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，会产生电刷的电机振动噪音。 4、流体电机振动噪音，风扇或转子引起通风电机振动噪音对电动机很难避免，很多情形左右电动机整体的电机振动噪音，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、电磁的电机振动噪音，为磁路的不平衡或不平衡磁力及气隙的电磁力波产生之电机振动噪音，又磁通密度饱和或气隙偏心引起磁的电机振动噪音。一、机械性电机振动的产生原因与对策 1、转子的不平衡电机振动 A、原因： ·制造时的残留不平衡。
·长期间运转产生尘埃的多量附着。 ·运转时热应力引起轴弯曲。 ·转子配件的热位移引起不平衡载重。 ·转子配件的离心力引起变形或偏心。 ·外力（皮带、齿轮、直结不良等）引起轴弯曲。 ·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。 B、对策： ·抑制转子不平衡量。 ·维护到容许不平衡量以内。 ·轴与铁心过度紧配的改善。 ·对热膨胀的异方性，设计改善。 ·强度设计或装配的改善。 ·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。 ·轴承端面与轴附段部或锁紧螺帽的防止偏靠。 2、轴承之异常电机振动与电机振动噪音 A、原因： ·轴承内部的伤。 ·轴承的轴方向异常电机振动，轴方向弹簧常数与转子质量组成电机振动系统的激振。
汽车NVH振动与噪声分析
汽车NVH介绍
1.NVH现象与基本问题 2.噪声与振动源 3.NVH传递通道 4.NVH的响应与评估 5.NVH试验 6.NVH的CAE分析 7.NVH开发 8.汽车声品质
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
无刷电机振动和噪声
改善无刷电机电磁力矩产生的振动和噪声 1、斜槽：使铁心槽斜置、使磁钢或充磁呈倾斜状； 2、减小磁极间隙变化：对铁心磁极的端部进行直线或者圆弧状切割，使间隙尽量变宽； 3、使磁感应正弦波化：采用中间厚两边薄鱼糕状磁钢，使充磁波形正弦波化。磁钢极向异性化。 4、磁极的宽度和间隔变化：改变铁心极或者磁钢极幅度和间隔，使端部的影响平均化； 5、高频化：增加沟数，提高变化频率，使影响程度减小； 插入辅助沟、抵消槽的影响：绕线槽会造成磁场能量的变化，用插入辅助沟的方法来抵消这种影响； 6、槽和磁极相互配合：选择磁场能量变化少的槽数和磁极数； 7、铁心平滑化：如果采用无槽的空心绕线，从原理上讲可以彻底清除磁反应力矩。 控制器造成（控制器为正弦波驱动） 1、位置检测器的局限性：这主要归于数字轴编码器所提供的位置 信息有限分辨率。因为编码器是一个比较昂贵的部件，这就需要使用可能的最低方案来减少成本。一些运行要求可能需要使用特定种类的编码器，比如霍尔效应类型，它仅能提供比较低的分辨率。这样，这种局限性可能很容易变成永磁驱动系统的量化错误的主要来源，相对于诸如和有限CPU字长及A/D转换器的分辨率等量化错误，它会产生一个更大的转矩波动； 2、计算的错误：这主要归于有限的CPU字长。CPU字长在变量 和参数控制中会引起离散化的错误。另外，逻辑控制中的计算使得上面的错误得以传输和积累。最后结果会使控制电压或电流偏离理想的正弦值，从而导致转矩波动。 3、非完美的电流检测：理想的电流检测器一般是不存在的，所有 电流检测器都有固有的偏差并会产生偏离错误。因为磁场定位控建立在电流反馈，所以任何的电流检测错误都会直接影响转矩的性能。定量分析这种影响五一会对启动器的设计带来很大的益处。 4、PWM开关：这主要是因为使用一个PWM逆变器来产生正弦 波形的局限性。由PWM开关产生的电流会有一个和开关频率相应的高频纹波。高频纹波电流和电机的反电动势相互作用，从而产生一个高频转矩波动。另外，非同步的PWM频率和基波频率部分在转矩中会导致非周期的谐波，在开关和基波频率之间有一个相对比较低的比率时，这可能变得相当可观。
ANSYS— 弹性平面问题、振动模态分析
ANSYS ——有限元分析 弹性平面问题、振动模态分析 1、弹性平面问题 1、1.题目一：（见图一所示） 图1 已知条件： 1.5a m =，0.4c m =，0.5d m =，6/q kN m =，5F kN =； 1、1.1解题的总体思路 由于单元体是一个300×140的，为了方便计算，采用直接建模法，先创建一个30×14的单元体结构，在挖去15×4的单元，建立如下模型（见图二所示） 图2 并且对模型进行加载和约束，左边为固定端约束，右下角为端约束。荷载分别为均布荷载和一个集中力荷载。 1、1.2运行结果 此节只显示运行的结果和简单的解释，详细的命令见1、1.3节命令流中各个命令的注解。 1、各个节点的位移和扭矩 主要列举了具有代表意义的节点，由于节点有15×31个，所以只列出约束处的
节点的位移和扭矩。 只列出了31节点的位移，其他约束处的位移都为0 结果显示出：Ux=0.017236mm Uy=0mm 2、受力后与受力前变形图（放大）【见图3所示】 图3 3、X方向的变形图【见图4所示】 图4 4、Y方向的变形图【见图5所示】
图5 5、内力图【见图6所示】 图6 结论： 节点31处是最容易收到破坏的，因此再设计时应注意此处的设计。 1、1.3命令流 /PREP7 N,1,0,0！确定第一个节点 N,31,300,0！确定第31个节点 FILL,1,31！在1到31节点中插入节点 NGEN,15,31,1,31,1,0,10！复制上述节点15行，每行间距为10 ET,1,PLANE42！常量的设置 MP,EX,1,200E9 MP,NUXY,1,0.3 E,1,2,33,32 ！创建第一个单元 EGEN,30,1,1 ！复制1到31个单元的建立 EGEN,14,31,1,30 ！所有的单元创建 EDELE,151,165 ！下面都是挖去中间的面 EDELE,181,195 EDELE,211,225 EDELE,241,255
电机振动噪音的原因及解决措施通用范本
内部编号：AN-QP-HT811 版本/ 修改状态：01 / 00 The Production Process Includes Determining The Object Of The Problem And The Scope Of Influence, Analyzing The Problem, Proposing Solutions And Suggestions, Cost Planning And Feasibility Analysis, Implementation, Follow-Up And Interactive Correction, Summary, Etc. 编辑：__________________ 审核：__________________ 单位：__________________ 电机振动噪音的原因及解决措施通用 范本
电机振动噪音的原因及解决措施通用范 本 使用指引：本解决方案文件可用于对工作想法的进一步提升，对工作的正常进行起指导性作用，产生流程包括确定问题对象和影响范围，分析问题提出解决问题的办法和建议，成本规划和可行性分析，执行，后期跟进和交互修正，总结等。资料下载后可以进行自定义修改，可按照所需进行删减和使用。 电机振动噪音的原因及解决措施一般评估电动机的品质除了运转时之各特性外，以人之五感判断电机振动及电机振动噪音的情形较多。而电动机产生的电机振动电机振动噪音，主要有： 1、机械电机振动电机振动噪音，为转子的不平衡重量，产生相当转数的电机振动。 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。但轴承自然的电机振动与电动机构成部材料的共振，轴承的轴方向弹
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。
电动工具噪音与振动分析
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
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
机翼模型的振动模态分析
机设1305 彭鹏程1310140521 一个简化的飞机机翼模型如图所示，该机翼沿延翼方向为等厚度。有关的几何尺寸见下图，机翼材料的常数为：弹性模量E=0.26GPa，泊松比m=0.3，密度r =886 kg/m。对该结构进行振动模态的分析。 (a) 飞机机翼模型 (b) 翼形的几何坐标点 振动模态分析计算模型示意图 解答这里体单元SOLID45 进行建模，并计算机翼模型的振动模态。 建模的要点： ⑴首先根据机翼横截面的关键点，采用连接直线以及样条函数< BSPLIN >进行连接以形成一个由封闭线围成的面； ⑵在生成的面上采用自由网格划分生成面单元(PLANE42)； ⑶设置体单元SOLID45，采用
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。
振动系统的模态分析
理论力学振动系统模态分析实验 一．实验目的： 1.了解数字化测试技术的原理和做法。学习模态分析原理。 2.学会用“锤击发”测量振动系统的模态参数与振型。 二．实验仪器： 1.MSC-1型弹性力锤。 2.Yj9A压电加速度传感器。 3.Zj-601A型震动教学试验仪。 三．实验装置示意图： 四、实验原理： 本实验测试对象是弹性梁。实验步骤与原理是：由力锤锤击被测物体，锤体内的力传感器与被测物体上的加速度计同时记录下脉冲激励与被测物体的响应，震动教学试验仪放大并转化为电压，经接口箱，传入计算机的采集分析系统记录。数据采集完毕后，动用分析系统，首先对数据进行传递函数分析，然后，进入模态分析，根据振动理论，分析系统在确定阶数后，进行质量或振型归一，自动生成分析结果并可以生成振动的动画显示，各阶频率、模态质量、模态刚度、模态阻尼比同时列出。
五、实验步骤： 1.准备工作：先将梁分画成所需的单元格，节点编号，将加速度计固定在梁的 五分之二处（避免放在节点处）。 2. 设备连接：将力锤与加速度计与电荷放大器连接，按力锤与加速度计的灵 敏度分别调好电荷放大器上的旋钮，并选好相应的滤波上限开关。再将二信号输出端与接口箱相应频道相连。 3. 进入计算机采集分析系统参数设置部分，设定实验名称与各频道单位。 4. 进入计算机采集分析系统菜单中模态分析部分，画出被测对象的几何图形 及节点号，给出约束条件。 5. 进入计算机采集分析系统的信号采集部分，开始实验。 6.对17个测试位置依次进行敲击，没一个测试点进行三次。以减小误差。 7.调用采集的数据，打开分析界面，调入波形。进行函数分析，模态拟合。 8.振型编辑，质量归一，至此分析完毕，显示动画 9输出数据及计算结果，保存动画截图。
电机电磁噪声的分析
电机电磁噪声的分析 定转子的槽配合的选择对电磁噪音的影响很大，选择合适的槽配合是降低电磁噪音最有效、最经济的方法，因此，在选择定转子槽配合时要慎重。要避免出现幅值较大，次数较低的力波，幅值较大的定转子齿谐波磁场由定转子槽数决定，由电机学，可知定转子一阶齿谐波作用产生的力波次数m 为， ()()12m Z p Z p =±+±±+ 式中1Z 、2Z - 定、转子槽数、p -极对数 定子相带谐波与转子一阶齿谐波作用产生的力波次数（对定子60 相带整数槽绕组）为： ()()26m Kp p Z p =+±±+ 式中012K =±±?、、 定转子二阶齿谐波作用产生的力波次数为： ()()1222m Z p Z p =±+±±+ 在设计时，应尽量避免定转子槽配合产生较低的m ，另外齿谐波幅值随转子槽数增大而减小。因此，为了降低电机的电磁噪音，在选择定转子槽数时应采用远槽多槽配合，即 2Z 与 1Z 相差较大及21Z Z ?， 电动机二维（力波频率与力波阶次）电磁噪声理论 由异步电动机气隙磁密波的作用,在定子铁心齿上产生的磁力有径向和切向两个分量。 径向分量使定子铁心产生的振动变形是电磁噪声的主要来源；
切向分量是与电磁转矩相对应的作用力矩,它使齿对其根部弯曲,并产生局部振动变形,这是电磁噪声的一个次要来源； 电磁噪声一般在极数较多、功率较大的电机中比较明显,并且是引起负载时噪声增大的重要原因。 三相异步电动机运行时，气隙中存在基波与一系列谐波磁场，它们相互作用除产生引起转矩的切向力外，还会产生许多高次、频率且各不相同的旋转径向电磁力波，这些径向力波作用在定转子上，使它发生径向周期性变形，即产生频率等于径向力波频率的振动，该振动传到机座，引起机座的振动，从而又使机座周围的空气脉动而引起电磁噪声，电机本身都有固有的振动频率，当径向力波频率与电机的固有频率相同或相近时，就会引起共振，产生很大的电磁噪音。 笼型异步电动机电磁噪声的频带通常为700 ～4000Hz 。在这个频率范围内,人的耳朵有很高的灵敏度,因而引起强烈的噪声感觉,严重时表现为十分刺耳的啸叫声。 降低电动机电磁噪声的基本条件，除了使力波频率远离电动机固有频率这一传统条件以外，电动机二维电磁噪声理论又增加一个使力波阶数不等于模态振型阶数这个新条件。因此，二维电磁噪声理论给电动机槽配合的选择提供了两个可以达到降低噪声的选择条件。 Y系列电动机的主要模态振型阶数大多数是2阶的，所以异步电机避免产生高电磁噪声的经验是消除2阶力波，二维电磁噪声理论给予异步电动机设计中槽配合的选择增加了必须考虑降低电磁噪声的新内容： 1.计算电磁力波阶数和力波频率； 2.计算电动机结构的模态参数，特别是模态频率和模态振型阶数；
排气系统的噪声与振动分析
第五章排气系统的噪声与振动分析 第一节排气系统概述 1.排气系统的结构与种类 排气系统一般是指与从发动机排气多支管到排气尾管各个部件组合。图5?1为一个V型发动机的排气系统图。排气系统包括：Y型管、催化器、柔性管、前置消音器、后置消音器、中间连接管、尾管、挂钩、挂钩隔振器等部件。 图5?1排气系统的组成 排气系统的一端通过排气多支管与发动机相连，而另一端是通过挂钩与车体相连。图5?2 表示排气系统与发动机与车体的连接示意图。排气系统可以按照温度高低分成热端与冷端，如图5.2所示。离发动机近的部分叫著热端，一般包括排气多支管.催化器等。当气体离发动机越远，温度就越低。冷端包括前置消音器、后置消音器、中间管道和尾管等。一般情况下，柔性连接管是热端和冷端的分界点，但是也有例外，如有些结构的柔性管安装在Y型管上或者有的结构中没有柔性管。 图5.2排气系统与发动机与车体的连接图
Y型管是针对V型发动机的。对4四缸发动机來说，一般来说没有Y型管。对丁?发动机是东-西方向放置的，一般都会有柔性管或者是球型连接器，因为发动机曲轴的转动方向与排气系统垂直，从而引起很大的弯曲与扭转振动。而对于南-北方向放置的发动机來说，一般没有柔性管，因为发动机曲轴的转动方向与排气系统平行，只引起扭转振动而没有弯曲振动。一般來说，弯曲振动通过挂钩传到车体上的力比扭转振动传递的力耍大些。 排气系统的类型有下面儿种：单入口单出口(图5.3(A)),单入口双出口(图5.3(B)),双入口单出口(图5.3(0),双入口双出口(图5. 3(D))和两个独立的排气系统(图5. 3(E))O单入口用在四缸发动机上，双入口用在V型发动机上。单岀口和双出口在四缸发动机和V型发动机上都有应用。独立系统是用在V 型发动机上。 2.排气系统的功能 空气与燃油在发动机内燃烧后，废气要排入到大气中。由於燃烧不彻底，这些废气中含有氮氧化合物、一氧化碳等有害物质。这些有害物质必须经过处理后才能排放到大气中，否则就会造成空气污染。排气系统主要有两大功能： 1)废气处理。排气系统中都安装有催化器，有的系统中安装有多个催化器。当发动机排出的废气经过催化器时，废气在催化器内发生化学反应，将废气转换为无害气体，然后经过管道排入到大气。催化器一般要尽可能地离发动机近些，这样温度高，有利于化学反应。 2)降低噪声。发动机燃烧时发出乜大的噪声，气体和声波在管道中摩擦也会产生噪声。排气系统中通常安装两个消音器：前置消音器和后置消音器。前置消音器基本上是抗性消音器, 主要是针对一些特定的频率。后置消音器可以是抗性消音器也可以是复合消音器，它用來消除较宽频带的噪声。 3.排气系统设计耍考虑的问题
车辆系统振动的理论模态分析
振 动 与 冲 击 第20卷第2期 JOURNA L OF VI BRATION AND SHOCK V ol.20N o.22001 工程应用 车辆系统振动的理论模态分析 Ξ 陶泽光 李润方 林腾蛟 (重庆大学机械传动国家重点实验室,重庆 400044) 摘 要 将车体和转向架看成弹性体,采用有限元方法,建立用空间梁单元描述的具有50个自由度的车辆系统力 学模型,并以客车为例研究其垂向振动的固有特性,所得结果既反映系统动力学性能,又为动态响应计算和分析打下基础。 关键词:车辆动力学,模态分析,有限元法中图分类号:TH132.41 0 引 言 高速铁路运输以快速、节能、经济、安全和污染小 等优势,在与高速公路和航空等运输形式的竞争中迅速发展起来。列车运行速度的提高给机车车辆提出了许多新要求,带来了新的课题,如大的牵引动力、大的制动功率、剧烈的横向动力作用和更加明显的垂向越轨动力作用、复杂的高速气流、振动和噪声等。其中,振动和噪声是高速列车一个非常重要的问题,它既关系到高速列车运行的安全性,又关系到列车高速运行时的乘坐舒适度。 车辆系统是由车体、转向架构架、轮对,通过悬挂 元件联接起来的机械系统。通常,把车体及装载、转 向架构架及安装部件、轮对及装备视为刚体,作为刚体动力学系统,研究其动力特性[1,2],这方面的技术已比较成熟,有商品化的通用软件可供使用[3]。 本文将车体和转向架看成弹性体,采用有限元法,建立了用六自由度节点空间梁单元描述的车辆系统动力学模型,由于包括车辆的浮沉、点头垂向振动,车辆的横摆、侧滚和摇头横向振动的研究。在建立车辆系统离散化模型的基础上,计算车辆垂向振动的各阶固有频率和振型,为车辆系统的动态响应计算和分析打下基础 。 图1 车辆振动系统的有限元模型 1 车辆的动力学模型 将车辆振动系统简化为图1所示的分析模型,即 由车体、转向架和轮对通过弹簧与阻尼器连接起来的振动系统。其中,将车体和转向架看成空间弹性梁,每 Ξ西南交通大学牵引动力国家重点实验室开放课题基金资助项目 收稿日期:2000-10-10 修改稿收到日期:2000-11-20 第一作者 陶泽光 男,博士,副教授1963年12月生