第二部分振动噪声理论及应用
噪声与振动控制基础知识及控制方法概述
三聚氢胺吸声泡 沫塑料
木丝吸声板
吸声无纺布
新型喷涂材料
噪声与振动控制方法 4.消声
概念：消声器是一种既允许气流顺利通过，又能有效地阻止 弱声能向外传播的装置。气流噪声是常见的噪声源之一，例如 气飞机、火箭、宇宙飞船、气动工具、通风设备、内燃发动机 压力容器、管道阀门的进排气等，都会产生声级很高的气流噪 （高达100~160dB）。消声器的设计、选用应注意四个因素 声量、阻力损失、气流再生噪声和高频失效频率。
③ 加大振动源和敏感点之间的距离，当距振源为4~20m时，一般距离加倍， 衰减3~6dB，当距离大于20m，距离加倍，振动衰减6dB以上；
④ 按振动设备的重量、频率、振幅或加速度的大小有针对性的选用隔振器。 器种类繁多，有橡胶隔振器、隔振垫、金属弹簧隔振器、橡胶挠性接管、 波纹管、弹性吊钩、空气弹簧等；
基本概念
基本概念 ４.几个概念的说明（易混淆） 常用的几个数据： 睡眠<35dB(A) ，脑力劳动<60dB(A) ，体力劳动<85dB(A 最大不得超过115dB(A)，脉冲(1s)噪声<140dB(C) 。 隔声10~40dB(A)：全封闭40dB(A)，一般封闭<20dB(A) 半封闭<10dB(A) 吸声3~12dB(A)：不会超过15dB(A) 消声器定型产品：10~40dB(A),阻性片式消声器10dB(A) / 小孔喷注消声器最高35~40dB(A) 隔声吸声屏障：5~15dB(A)，要求材料隔声20dB(A)，吸声
④ 消声器高频失效频率 对于阻性消声器，其截面较大时，例如圆管直径或方管边长大 300(mm)，片式消声器片间距大于250(mm)时，高频声波将呈 状直接通过消声器，而很少与管道内壁吸声层面接触，减少了 收，降低了消声效果，工程上将此现象称为“高频失效”。
永磁同步电动机振动与噪声特性研究
永磁同步电动机振动与噪声特性研究一、本文概述随着科技的不断进步和环保理念的日益深入人心，永磁同步电动机（PMSM）作为一种高效、环保的驱动方式，已在诸多领域得到了广泛应用。
然而，随着其使用范围的扩大，其振动与噪声问题也逐渐显现，成为了制约其进一步发展的关键因素。
因此，本文旨在深入研究永磁同步电动机的振动与噪声特性，以期为降低其振动与噪声、提高其运行稳定性和可靠性提供理论依据和技术支持。
本文将首先介绍永磁同步电动机的基本原理和结构特点，阐述其振动与噪声产生的机理。
在此基础上，通过理论分析和实验研究相结合的方法，研究永磁同步电动机在不同工况下的振动与噪声特性，探讨其影响因素和变化规律。
本文还将对永磁同步电动机的振动与噪声抑制技术进行研究，提出有效的抑制方法和措施。
本文的研究内容不仅对于提高永磁同步电动机的性能和可靠性具有重要意义，而且对于推动永磁同步电动机的广泛应用和产业发展也具有积极的促进作用。
因此，本文的研究具有重要的理论价值和实践意义。
二、永磁同步电动机的基本原理与结构永磁同步电动机（PMSM）是一种高效、高性能的电动机，广泛应用于电动汽车、风力发电、工业机器人和精密机床等领域。
其基本原理和结构决定了其在振动和噪声特性上的表现。
永磁同步电动机的基本原理基于电磁感应和磁场相互作用。
它利用永磁体产生恒定磁场，作为励磁源，通过控制定子电流的相位和幅值，使定子磁场与转子磁场保持同步旋转。
当定子电流产生的旋转磁场与转子永磁体磁场相互作用时，会产生电磁转矩，驱动电动机旋转。
永磁同步电动机的结构主要由定子、转子和端盖等部件组成。
定子由铁心和绕组组成，铁心用于固定绕组并提供磁路，绕组则通过电流产生旋转磁场。
转子则主要由永磁体和铁心组成，永磁体提供恒定磁场，铁心则用于增强磁场强度。
端盖则用于固定定子和转子，并提供机械支撑。
在PMSM中，永磁体的使用是关键。
永磁体具有高矫顽力、高剩磁和高磁能积等特点，能够提供稳定的磁场，从而提高电动机的效率和性能。
电机机械振动噪声的控制与改善
第二章 电机机械振动噪声的控制与改善本章主要对永磁微电机机械振动噪声的形成原理进行分析,对现有控制改善方法进行总结,进一步对现有生产的门镜马达存在的问题进行分析并提出控制和改善的方案,且采用试验方法以论证改良后的效果.2.1微电机机械振动噪声的形成原理分析2.1.1振动分析:在微电机中,转子应有四个自由度,一是绕轴的旋转自由度,二是轴向存在的间隙,还有两个是轴承径向存在的间隙.其中后两个间隙很小,通常只有几个微米.但由于这些因素的存在,即使是只有几微米的间隙,也影响着马达的振动噪声.(1)在N 、S 两磁极下产生的电磁力∑=n i Ni F 1与∑=n i Si F 1作用下,电动机转子产生旋转运动,旋转部件的每个单位质点受离心力作用,均产生一下径向旋转力矢.如图2-1,这些力矢合成后,大部分被相互抵消,没有被抵消的力矢,折算到电动机轴承A 、B 二端,分别为A F 和B F .这两个旋转力矢,持续作用在转子的轴承部位,引起受迫振动.振动通过轴承、端盖和铁壳,影响到整个电机产生振动与噪音.NF A ' F B ' 图2-1转子振动示意图(2)在马达内,电枢在轴向有一定的活动空间即间隙d,如图2-2所示,当电枢在旋转时,如电枢在该间隙内来回窜动,则会对轴承形成撞击,再传递到铁壳和端盖向外发出振动噪声.当马达内的垫圈以及定位圈的表面不平整,垂直度差时,以及磁场中心线设计不当时均易造成电枢窜动.(3)对马达两端轴承内孔而言,与电枢轴配合有一定的间隙,电枢在高速旋转时,由于电枢本身必定有一定的失平衡存在,且由于转子所受各种不同的电磁径向力,转子与轴承一动一静,两者间产生摩擦甚至是碰撞,严重时出现混沌运动,表现为复杂的震动,加重马达噪声.轴承与轴间的间隙配合情形可分为两种,一种为同心度差形成了轴向倾斜, 如图2-3,另一种为径向的碰摩,如图2-4.(4)电刷片振动分析:当电刷在换向器上高速滑动时,由于换向器表面并不十分光滑,而且换向片间存在槽隙,换向片间也存在跳动,故造成电刷的径向振动而产生噪声.其中换向器的圆度和片间跳动是影响噪声的关键因素.图2-3 轴孔配合示意图一图2-4 轴孔配合示意图二2.1.2影响机械振动噪声的原因:(1)转子不平衡产生振动;(2)转子产生轴向窜动;(3)电刷变形及换向器表面有伤痕引致转子受力不均;电刷压力不适;(4)轴与轴承摩擦产生噪声;(5)机壳端盖轴承加工精度差,中孔同轴度超差;(6)部件共振;(7)润滑油的影响;(8)操作工装的影响.(9)操作工人素质的影响2.2机械振动噪声的抑制和改善措施:在当前,对永磁直流微电机的振动噪声研究的结果,参见文献[1]、[2]、[3]、 [4],一般来说主要是控制以下几个方面的因素.(1)通过动平衡工艺,消除转子上不平衡的质量,将其有害振动压制在一定范围内.(2)控制转子在磁钢的位置,应保证轴向磁推力(或拉力)合适,并防止转子轴向窜动.(3)保证电刷无变形.增加适当的避震胶在电刷片上.(4)控制机壳与端盖轴承同心度,应严格于0.02mm以下,表面光滑无毛刺.轴承与机壳的同轴度控制在0.05mm以内.(5)当在轴承压入机壳和湍盖时,采用一根尺寸精度高的硬质合金芯轴,先把轴承套在芯轴上,然后再压进机壳或端盖的轴承室中.组合后会有一个较理想的间隙,且轴承内圈较平整.(6)提高支承转子的机壳和端盖的倔强强度,如加厚机壳和端盖的壁等.(7)含油滑动轴承含油量为18%以上.(8)改善提高总装工具的工序能力.(9)加强提高操作工人的技术水平和品质意识.2.3门镜马达机械振动噪声的分析和采取的抑制改善方法对于本文作者所在的德昌公司生产的门镜马达而言,马达噪声是目前要改善的重要项目.一些型号噪声制程能力(capability)的不足,已极大地影响了客户信心和马的生产.因此,需专门针对门镜马达的振动噪声作进一步的分析探讨,提出抑制改善方法.2.3.1门镜马达振动噪声的分析探讨在现有生产的门镜马达中,一些型号的噪声制程不足,受到了客户的投诉.对生产的取样及客户投诉的样板进行比较分析发现,这些马达噪声包含多种情况.一是马达运转时声音太大,dB(A)值超过规格;二是异常的声音,虽然此时运转声不大, dB(A)值未超过规格,但引致人耳听时感觉马达运转时声音较差,即声品较差,其中一种异常的杂声主要是电枢在马达内来回窜动撞击轴承引起的.因此对于门镜马达的噪声主要可以划分为两种情况,一种是声音大,另一种是存在不纯的杂声.其中以第二种尤为严重.主要是要对第二种情况进行改善.2.3.2电枢失平衡的关键因素及改善控制方法:在现有的门镜马达电枢结构中,芯片为三辨.电枢的失平衡会造成马达在运转时轴与轴承内孔的摩擦加剧产生碰摩,进而产生噪声.由电枢结构性决定它主要影响着1倍频、3倍频等低频段的强度.要降低马达的噪声,就须控制电枢的失平衡量.比较发现,影响电枢失平衡的主要因素主要集中在以下几个因素中:a)冲芯片时芯片本身引致的失平衡;b)电枢绕线时的排线;c)加焊圆形压敏电阻时引致的失平衡.1)对芯片厚度不均影响的改善:现生产的门镜马达均采用0.5mm厚硅钢片材料,铁芯厚度为5.930.050.0+-mm.在芯片生产工艺中,采用的是高速冲床,每一片芯片相对位置是不变的.当来料厚度出现偏差时,一般是来料中间部份厚度均匀,两边变薄,存在一定坡度,厚度变化有一定的规律性.受这些因素的影响,冲芯叠加时铁芯同样会出现在某一方位上出现厚薄,从而引致铁芯失平衡.如采用扭片的工艺,则可将芯片中失平衡质点分散在不同圆周角上.如图2-5所示,将芯片相互之间转动一瓣,即120度,由此可使原来处于相同位置的失平衡质点相互之间错开120度空间位置,每3次则形成一周,相互抵消,在一定基础上使质心回归中心位置,在一定程序上减少铁芯的失衡量.图2-5 扭片平衡示意图在现有的生产中,对于整个电枢而言,如采取每一芯片相互之间转动120度,则需转动18次,那对生产的效率将有较大影响.为提高效率,生产中原本采用每次扭转2片,现有更改为采用每次扭4片.通过研究电枢的总芯片数与扭片次数的关系,以及抵消失平衡的原理,可发现如下的关系:表2-1由此可以看出,采用单次扭转1,2,3,6片时,最终未中和抵消的片数均为0片,而单次扭转为4片时,未中和抵消的片数达到2至4片,单次扭转为5片时,未中和抵消的片数达到3片.由此看来在同样的效果中,采用单次扭转6片时,生产效率最高.采用试验测量单次扭转2、4、6片时的失平衡数作比较:型号:10918马达; 失平衡量测试机:HOEMANN HP7实验时采用同一条芯片来料进行扭片，其中单次扭片2片和4片采用扭片机进行，由于没有6片扭片机，故采用人手扭片代替。
永磁同步电机高频振动与噪声研究
永磁同步电机高频振动与噪声研究一、概述永磁同步电机以其高效率、高功率密度及优秀的控制性能，在电动汽车、风力发电、工业驱动等领域得到了广泛应用。
随着电机运行频率的提高，高频振动与噪声问题日益凸显，成为制约永磁同步电机进一步发展的关键因素。
对永磁同步电机高频振动与噪声的研究具有重要的理论价值和实际意义。
高频振动主要来源于电机内部的电磁力波动、机械结构共振以及材料特性等因素。
这些振动不仅影响电机的稳定运行，还可能导致电机部件的疲劳损坏，降低电机的使用寿命。
同时，高频振动还会引发噪声污染，对人们的生产和生活环境造成不良影响。
针对永磁同步电机高频振动与噪声问题，国内外学者进行了大量的研究。
研究内容包括但不限于电机电磁设计优化、结构动力学分析、振动噪声测试与评估等方面。
通过改进电机电磁设计，优化绕组分布和磁极形状，可以有效降低电磁力波动，从而减少高频振动。
通过结构动力学分析，可以识别出电机的共振频率，进而采取相应的措施避免共振现象的发生。
目前对于永磁同步电机高频振动与噪声的研究仍面临一些挑战。
一方面，电机内部的电磁场和机械结构相互耦合，使得振动与噪声的产生机制复杂多样，难以准确描述和预测。
另一方面，随着电机技术的不断发展，新型材料和先进制造工艺的应用使得电机的振动噪声特性也发生了变化，需要不断更新和完善研究方法和手段。
本文旨在深入研究永磁同步电机高频振动与噪声的产生机理和影响因素，提出有效的抑制措施和优化方案，为永磁同步电机的设计、制造和运行提供理论支持和实践指导。
1. 永磁同步电机概述永磁同步电机，作为电动机和发电机的一种重要类型，以其独特的优势在现代工业中占据着举足轻重的地位。
其核心特点在于利用永磁体来建立励磁磁场，从而实现能量的高效转换。
定子产生旋转磁场，而转子则采用永磁材料制成，这种结构使得永磁同步电机在运行时能够保持稳定的磁场分布，进而实现平稳且高效的能量转换。
永磁同步电机可以分为他励电机和自励电机两种类型，前者从其他电源获得励磁电流，后者则从电机本身获取。
(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。
⎰=Te dtt p Tp 02)(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22-⨯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式中：S －体积元截面积；u －声波传播速度。
人耳对声的感觉是一个平均效应：⎰⎰==TTpudtTSSpudt TW 011对于平面声波，有：cSU c P S U SP c U S c P S U P S W e e e e ρρρρ222020002221====== 20P P e =－声压的有效值，又称为均方根值；20U U e =－质点扰动速度的有效值，又称为均方根值。
(名师整理)物理八年级上册第2章《2.4噪声的危害和控制》优秀教案
《噪声的危害和控制》教案【学习目标】1.了解声音强弱的单位及噪声的等级划分；2.从物理学的角度和环保的角度理解噪声的定义；3.知道噪声的来源，控制噪声的途径及方法；4.了解现代技术中声与信息，声与能量的应用。
【要点梳理】要点一、噪声的危害和控制1、噪声（1）物理中，发声体做无规则振动时发出的声音叫噪声。
（2）从环境保护角度来说，妨碍人们正常休息、学习和工作的声音，以及对人们要听的声音产生干扰的声音，都属于噪声。
要点诠释：噪声和乐音都是由物体振动产生的，并没有严格的界限。
有些声音从物理学角度看属于乐音，但是从环保角度看属于噪声。
如：悠扬的歌声，从物理学角度属于乐音，但是如果在晚上听到这样的歌声，影响了人们的休息，从环保角度就属于噪声。
2、噪声的强弱等级（1）分贝（dB）：人们以分贝（dB）为单位来表示声音强弱的等级。
0 dB是人们刚能听到的最微弱的声音。
（2）常见环境下的噪声等级（如图）3、噪声的危害（1）＞90dB，会破坏听力，引起神经衰弱、头痛高血压等疾病；（2）＞70dB，会影响学习和工作；（3）＞50dB，会影响休息和睡眠。
4、控制噪声的途径（1）防止噪声产生；（2）阻断噪声的传播；（3）防止噪声进入耳朵。
要点诠释：1、噪声往往只能减弱，而不是完全的消除，因为在一些生产生活中是不可避免的要产生噪声的。
2、噪声的减弱我们常常采取“隔”、“吸”和“消”的方法。
如隔声墙、剧场墙上的吸音小孔、机器减震等。
要点二、声的利用1、声与信息（1）声与声音：声的概念比较广，包括声音、超声、次声等；声音相对而言要窄的多，它仅指人耳能听到的部分声。
可以利用声音（或回声）的音调、响度变化来传递信息，利用辨听声音的音色确定发声体的材料结构等。
如：医生通过听诊器了解病人心、肺的工作状况；铁路工人用铁锤敲击钢轨，会从异常的声音中发现松动的螺栓；古代大雾中航行的水手通过号角能够判断悬崖的距离。
（2）回声定位：蝙蝠靠超声波在夜间捕捉昆虫，蝙蝠采用的方法叫回声定位。
噪音ISO标准
噪音ISO标准
ISO（国际标准化组织）对于噪音的标准是用于评估声音对人类健康和环境的影响的重要工具。
以下是ISO关于噪音的一些主要标准：
1.ISO 9613-1: 声音和振动-环境噪声的评估、测量和限制-第一部分：户外声
音排放
ISO 9613-1规定了测量和表示户外声音排放的程序。
该标准主要应用于环境噪声的评估和测量，包括城市、区域和交通噪声。
2.ISO 9613-2: 声音和振动-环境噪声的评估、测量和限制-第二部分：室内噪
音等级
ISO 9613-2规定了测量和表示室内噪音等级的程序。
该标准主要应用于室内环境，如住宅、办公室等。
3.ISO 1996: 声音和振动-人类暴露于声音和振动-工作场所和室内环境的噪声
暴露评估
ISO 1996规定了评估工作场所和室内环境噪声暴露的方法。
该标准关注的是人类在特定时间内的噪声暴露，以及噪声对听力和其他健康影响的可能性。
4.ISO 8041: 声音和振动-峰值声压的测量-用于描述噪声设备的短期评估
ISO 8041提供了描述短期评估中峰值声压测量的标准，该标准特别适用于对机械设备产生的声压进行测量。
以上这些标准有助于监测和控制噪声水平，减少噪声对人类健康的影响。
遵守这些标准是保障人们生活质量的重要一步。
人机工效学噪声及振动环境
第一节 声音及其度量
波长和声速
声波在一个波动的周期内传播的距离称 为波长,记作λ, 单位为m.
声波在媒介中传播的速度称为声速,用c 表示,单位为m/s.
cf
第一节 声音及其度量
频率、波长和声速之间的关系
c f
式中 ,λ为波长〔m〕；c 为声速〔m／ s〕；f 为频率〔HZ〕.
二、声音的物理度量
一、噪声及其来源 工业噪声,主要包括空气动力噪声、
机械噪声和电磁噪声 交通噪声,主要指的是机动车辆、火
车、飞机和船舶噪声.
一、噪声及其来源
建筑施工噪声,声音强度很高又属于露天 作业,因此污染也十分严重
社会噪声,主要指社会活动和家庭生活所 引起的噪声
二、噪声对听力的影响
噪声对人们正常生活的影响主要表现：精力难 以集中；情绪焦躁不安,不愉快感,睡眠质量； 妨碍语言交流.
声振动、纯音、复合音、乐音、 噪声
声音的形成是由振动的发生与传
第一节 声音及其度量
三个重要的物理量 声音的频率 声音的波长 声音传播的速度
第一节 声音及其度量
频 率 声源每秒钟振动的次数称为频率,
以f表示,单位为赫兹〔Hz〕.
在声频范围内,声波的频率愈高, 声音显得愈尖锐；反之,显得低 沉.
对神经系统的影响 大脑皮层兴奋和抑制平衡失调,导致条件反射
异常,引起各种神经系统疾病,如头痛、耳鸣、 多梦、失眠、心慌、记忆力衰退等症状. 对内分泌和心血管系统的影响 甲状腺机能亢进,肾上腺皮质功能增强等症状. 不平衡噪声引起前庭反应、呕吐；心跳加速、 心律不齐、心电图改变、高血压、末梢血管收 缩、供血减少等.
声压 N/m2
声压级 /dB
环境举例
0.063
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第二部分振动噪声理论及应用
基于FFr分析的平顶窗瞬态波形谱线分裂现象研究
船舶螺旋桨激振力的理论与试验研究
声振耦合分析在爆炸波测量中的应用
汽车NVH正向设计流程
降阶模型在大跨度屋盖结构风致振动中的应用研究
有限元同步旋转理论及其在大跨度屋盖风振中的应用
桥梁结构动力有限元模型修正方法的对比研究
输液竖直管道的液固耦合非线性模型研究
钢框架结构非线性地震反应分析
基于堆石体物性参数求解密度的方法
利用能量耗散改进振动机构的零件结构
离散型浮桥动力响应的Galerkin加权残值法
第三部分减振降噪控制
埕岛中心二号平台局部隔振方案的设计与分析
低噪声沥青路面降噪机理研究
直升机结构响应主动控制传感器优选研究
轻型载货汽车发动机噪声源识别
大挠性多体太阳能电池翼结构振动分散控制试验研究
基于C-FLANN的非线性有源噪声无模型控制技术的研究
地震激励下桥梁振动控制系统的非参数辨识方法研究
基于最优控制力的斜拉索振动控制
三层微穿孔板的优化设计及特性分析
穿孔管水消声器声学性能计算与分析
管路阻尼材料减振性能试验研究
多厅式电影城建筑声学设计与施工技术研究
创新设计与高效设计的关系研究——记石油钻井噪声的治理与解决方法
3种方法探究一夹具的动态特性
（1）降低声源噪音，工业、交通运输业可以选用低噪音的生产设备和改进生产工艺，或者改变噪音源的运动方式（如用阻尼、隔振等措施降低固体发声体的振动）。
（2）在传音途径上降低噪音，控制噪音的传播，改变声源已经发出的噪音传播途径，如采用吸音、隔音、音屏障、隔振等措施，以及合理规划城市和建筑布局等。
（3）受音者或受音器官的噪音防护，在声源和传播途径上无法采取措施，或采取的声学措施仍不能达到预期效果时，就需要对受音者或受音器官采取防护措施，如长期职业性噪音暴露的工人可以戴耳塞、耳罩或头盔等护耳器。
噪音控制在技术上虽然现在已经成熟，但由于现代工业、交通运输业规模很大，要采取噪音控制的企业和场所为数甚多，因此在防止噪音问题上，必须从技术、经济和效果等方面进行综合权衡。
当然，具体问题应当具体分析。
在控制室外、设计室、车间或职工长期工作的地方，噪音的强度要低；库房或少有人去车间或
空旷地方，噪音稍高一些也是可以的。
总之，对待不同时间、不同地点、不同性质与不同持续时间的噪音，应有一定的区别。