关于汽车振动的分析
关于汽车的振动的分析
汽车振动系统是由多个子系统组成的具有质量、弹簧和阻尼的复杂的振动系统。汽车振动源主要有：路面和非路面对悬架的作用、发动机运动件的不平衡旋转和往复运动、曲轴的变动气体负荷、气门组惯性力和弹性力、变速器啮合齿轮副的负荷作用、传动轴等速万向节的变动力矩等。
在汽车工程中,多数振动是连续扰动力,而其他一些则是汽车承受的冲击力和短时间的瞬态振动力。振动又可分为周期性的和随机性的,发动机旋转质量的不平衡转动是周期振动的典型例子,而随机振动主要是由路面不平引起的。所有质量--弹性系统都有自己的固有频率,如果作用于系统的干扰频率接近振动系统的固有频率,就会发生共振现象。因此即使自身具有抗干扰能力的系统,装配到汽车上时仍有可能产生振动问题,这就要求在设计阶段准确建立系统模型及运动方程,分析自由振动特性和受迫振动响应,研究控制振动的方法。
汽车振动按照频率范围可分为：
1、影响行驶平顺性的低频振动：它产生的主要振源由于路面不平度激励使得汽车非悬挂质量共振和发动机低频刚体振动，从而引起悬架上过大的振动和人体座椅系统的共振造成人体的不舒适，其敏感频率主要在1-8Hz(最新的研究表明：当考虑人体不同方向的响应时可到16Hz)。对于乘员其评价指标一般是：针对载货汽车的疲劳降低工效界限和针对乘用汽车的疲劳降低舒适界限，或直接采用人体加权加速度均方根值进行评价；对于货物其评价指标是：车箱典型部位的均方根加速度。由于该指标于人体生理主观反映密切相关，因此试验和评价往往采用测试和主观评价相结
合。
2、车身结构振动和低频噪声：大的车身结构振动，不仅引起自身结构的疲劳损坏，而且更是车内低频结构辐射噪声源。其频率主要分布在20—80Hz 的频带内。由两方面引起：(1)激励源；主要有：道路激励、动力传动系统尤其是动力不平衡和燃烧所产生的各阶激励、空气动力激励；(2)车身结构和主要激励源系统的结构动力特性匹配不合理引起的路径传递放大。当前对于低频结构振动和噪声分析研究的方法有：计算预测分析，(1)基于有限元方法通过建立结构动力学模型取得结构固有振动模态参数对结构动力学特性进行评价，通过试验载荷分析得到振动激励并结合结构动力学模型计算振动响应；(2)基于有限元和边界元的系统声学特性计算和声响应计算。试验分析：(1)各种结构振动和声学系统的导纳测量和模态分析；(2)基于实际运行响应的工作振型分析；(3)基于机械和声学导纳测量的声学寄予率分析；
3、各种操纵机构的振动：操纵机构的振动主要是因为其安装吊挂刚度偏低或自身结构动力特性不当或车身振动过大而产生，它不仅容易使驾驶者疲劳严重时可能使操纵失控。对于这些振动各企业都有相应得评价和限值规定。最为典型的是方向盘(线性)振动(转向管柱振动)，其产生的主要原因是方向盘及管柱安装总成与车身振动或其它激励源发生共振；另一重要的振动现象是行驶过程中的方向盘旋转振动(即：方向盘及转向轮摆振)。其产生的原因是：行驶过程中转向轮的跳动与自身的转动而产生的陀螺效应引起转向轮的波动并被转向结构放大从而引起方向盘旋转振动。
4、空气声：车内空气声是由于隔声吸声措施不当从而使得动力传动
系统噪声、轮胎噪声、进排气噪声大量透射到车内所致。频率上一般处于较高且很宽的频带，它并不主要取决与系统的结构动力特性，控制方法主要是从控制各声源入手结合采用各种隔声、吸声材料降噪。其测试分析除常规方法外还有：用于声援识别的声强法，用于分析预测的统计能量法等等。
5、动力传动系振动噪声：处于低中频段的动力传动系统振动是引起发动机及传动系零部件破坏的直接原因，同时它还是车内低频噪声的主要振源。它产生的原因是由于各阶旋转不平衡燃烧激励。另外动力传动系还是整车最主要的噪声源，典型的有驱动桥和变速箱的齿轮噪声，伴随工况变化而产生的瞬态噪声等等。与其它噪声相比由于传动系噪声产生工况的特殊性，表现在其频率结构上大多具有有调特性(相对较为单一的频率分布)。目前，如何从设计、加工制造工艺和改善啮合条件有效减小齿轮噪声已成为传动系噪声控制的最重要内容。
作为整车开发，对于以上振动最为关心的是低频振动。因为从其产生的机理和原因可以看出：它与整车结构设计和各系统结构动力特性匹配有直接关系，它是在从零部件向整车的整合过程中带来的问题，在开发的早期解决掉这些问题，将减少开发的时间并大大节约改进的成本。
在整车结构中主要采用的减振措施有：适合于平面振动的阻尼材料；适合于各种旋转轴类的扭振减振器以及针对其它线振动的质量减振器，根据其工作原理它们都可以统归为动力减振器。
四自由度汽车振动影响分析
四自由度汽车振动影响分析 一、汽车振动问题分析 汽车振动的分析研究是为了提高汽车平顺性，汽车平顺性是指汽车过程中能保证乘员不致因车身振动而引起不舒适和疲乏感觉，以及保持运载货物完整无损的性能。汽车平顺性是影响汽车乘坐舒适性的重要原因，而平顺性的主要就是依靠汽车减振来保证，汽车振动日益成为汽车研发和性能提高的关键所在。 在了解了汽车振动的危害之后，就需要人们研究振动问题，掌握振动机理，消除振动带来的不利影响，利用振动规律指导汽车的研发。汽车振动所要研究的问题主要有路面等级对汽车振动影响、车速对汽车振动影响、悬架参数对汽车振动影响。 二、汽车四自由度系统建模 图2.1四自由度汽车模型 考虑汽车纵向角振动时悬架对车身激振影响就必须至少将汽车振动系统简化为如图所示的一个四自由度平面振动模型。在这个振动模型中，要求车辆相对于纵垂面完全对称，并且左右车轮下的路面不平度完全一样，则认为车辆是在纵垂面上振动。把车身简化为质量为m，绕质心的转动惯量为觉得平面刚体；把前后车轴（包括轮胎）的质量简化为二个质量点m1，m2；前后悬架刚度为左右两侧刚度之和用k1，k2表示，而前后悬架减震器的阻尼系数为左右两侧之和用c1，c2表示：kt1和kt2为轮胎刚度，ct1，ct2为轮胎阻尼，它们也为两侧之和。
为了研究悬架与车身连接点处悬架振动对车身的激励，必须首先列出整个振系的振动微分方程组。为此根据分析动力学中的粘滞阻尼力的拉格朗日方程： . ..Z Z Z Z R U T T dt d ??- =??+??-? ??? ? ????)1.2( 式中：T ——振动系统的总动能； U ——振动系统的总位能； R ——振动系统的总耗散函数； 对四自由度平面振动模型其总动能为： 2.2 22.112.2.2 1 212121z m z m J z m T +++=θ)2.2( 总位能为： 22222111222211)(21 )(21)(21)(21q z k q z k z b z k z a z k U t t -+-+-++--= θθ )3.2( 总耗散能为： 2 .2.222 .1.112...22...1)(21)(21)(21)(21q z c q z c z b z c z a z c R t t -+-+--+--=θθ )4.2( 将三式代入拉格朗日方程求出系统振动的微分方程组整理成矩形式为： . . .. Q C Q K KZ Z C Z M t t +=++)5.2( 其中： ?? ??? ?? ?? ???=2100 0000000000m m J m M ?? ??? ?? ?????+--+--++---+-+=2222 1 111212 2 2121 21212 10 0t t k k b k k k k a k k b k a k b k a k b k a k k k b k a k k k K
振动测试和分析技术综述分析解析
振动测试和分析技术综述 黄盼 （西华大学，成都四川 610039） 摘要:振动测试和分析对结构和系统动态特性分析及其故障诊断是一种有效的手段。综述了当前振动测试和分析技术，包括振动测试与信号分析的国内外发展概况、振动信号数据采集技术、振动测试技术、以及振动测试与信号分析的工程应用，最后对振动测试与分析技术的未来发展方向进行了展望。 关键词:振动测试; 信号分析; 动态特性; 综述 Summary of Vibration Testing and Analysis HuangPan ( Xihua University，Chengdu 610039，China) Abstract: Vibration testing and analysis is an effective tool in analyzing structure and system dynamic characteristic and detecting the failures of structures,systems and facilities. The present paper reviews the current vibration testing and analysis techniques，including the development of vibration measurement and analysis of domestic and foreign，vibration signal data acquisition,vibration testing technology ,vibration measurement and analysis in engineering application. Finally,the future development in the field of vibration testing and analysis is predicted. Key words: vibration testing; signal analysis; dynamic characteristic;overview
汽车噪声振动产生的机理
汽车噪声振动产生的机理: 产生汽车噪声的主要因素是空气动力、机械传动、电磁三部分。从结构上可分为发动机(即燃烧噪声)，底盘噪声(即传动系噪声、各部件的连接配合引起的噪声)，电器设备噪声(冷却风扇噪声、汽车发电机噪声)，车身噪声(如车身结构、造型及附件的安装不合理引起的噪声)。其中发动机噪声占汽车噪声的二分之一以上，包括进气噪声和本体噪声(如发动机振动，配气轴的转动，进、排气门开关等引起的噪声)。因此发动机的减振、降噪成为汽车噪声控制的关。 此外，汽车轮胎在高速行驶时，也会引起较大的噪声。这是由于轮胎在地面流动时，位于花纹槽中的空气被地面挤出与重新吸入过程所引起的泵气声，以及轮胎花纹与路面的撞击声。噪声的控制根据噪声产生和传播的机理，可以把噪声控制技术分为以下三类：一是对噪声源的控制，二是对噪声传播途径的控制，三是对噪声接受者的保护。其中对噪声源的控制是最根本、最直接的措施，包括降低噪声的激振力及降低发动机部位对激振力的响应等，即改造振源和声源。但是对噪声源难以进行控制时，就需要在噪声的传播途径中采取措施，例如吸声、隔声、消声、减振及隔振等措施。汽车的减振降噪水平与整车的动力性、经济性、可靠性及强度、刚度、质量、制造成本和使用密切相关。 1 发动机振动和噪声 1)发动机本体噪声降低发动机噪声是汽车噪声控制的重点。发动机是产生振动和噪声的根源。发动机本体的噪声可分为机械噪声和燃烧噪声，配气机构、正时齿轮及活塞的敲击噪声等合成的。 解决方案:降低发动机本体噪声就要改造振源和声源，包括用有限元法等方法分析设计发动—声。例如在油底壳上增设加强筋和横隔板，以提高油底壳的刚度，减少振动噪声。另外，给发动机涂阻尼材料也是一个有效的办法。阻尼材料能把动能转变成热能。进行阻尼处理的原理就是将一种阻尼材料与零件结合成一体来消耗振动能量。它有以下几种结构：自由阻尼层结构、间隔自由阻尼层结构、约束阻尼层结构和间隔约束阻尼层结构。它的采用明显地减少了共振的幅度，加快了自由振动的衰减，降低各个零件的传振能力，增加了零件在临界频率以上的隔振能力。目前，已有一些国家的专家设计了一种发动机主动隔振系统，用于减少发动机振动，以达到降低噪声的目的。 传播方式:机械噪声──通过机体向外传播 燃烧噪声──通过发动机体向外传播 (2)进气噪声 进气噪声是发动机的主要噪声源之一，系发动机的空气动力噪声，随发动机转速的提高而增强。非增压式发动机的进气噪声主要成分包括周期性压力脉动噪声、涡流噪声、汽缸的亥姆霍兹共振噪声等。增压式柴油机的进气噪声主要来自增压器的压气机。二冲程发动机的噪声源于罗茨泵。 解决方案：最有效的方法是采用进气消声器。类型有阻性消声器(吸声型)、抗性消声器(膨胀型、共振型、干涉型和多孔分散型)和复合型消声器。将其与空气滤清器结合起来(即在空滤器上增设共振腔和吸 声材料，例R3238型)就成为最有效的进气消声器，消声量可超过20dBA。
汽车振动分析试题1
2008年振动力学期末考试试题 第一题（20分） 1、在图示振动系统中，已知：重物C 的质量m 1，匀质杆AB 的质量m 2，长为L ，匀质轮O 的质量m 3，弹簧的刚度系数k 。当AB 杆处于水平时为系统的静平衡位置。试采用能量法求系统微振时的固有频率。 解： 系统可以简化成单自由度振动系统，以重物C 的位移y 作为系统的广义坐标，在静平衡位置时 y ＝0，此时系统的势能为零。 AB 转角：L y /=? 系统动能： m 1动能：2 1121y m T = m 2动能：2222222 22 222)3 1(21))(31(21)31(2121y m L y L m L m J T ====? ω m 3动能：2322 323 33)2 1(21))(21(212 1y m R y R m J T === ω 系统势能： 2 21)21(21)21( y k y g m gy m V + +-= 在理想约束的情况下，系统的主动力为有势力，则系统的机械能守恒，因而有： E y k gy m gy m y m m m V T =+ +-++= +2 212 321) 2 1(2 12 1)2 13 1(2 1 上式求导，得系统的微分方程为： E y m m m k y '=+ + +) 2 131(4321 固有频率和周期为： ) 2 131(43210m m m k + + = ω 2、质量为m 1的匀质圆盘置于粗糙水平面上，轮缘上绕有不可伸长的细绳并通过定滑轮A 连在质量为m 2的物块B 上；轮心C 与刚度系数为k 的水平弹簧相连；不计滑轮A ，绳及弹簧的质量，系统自弹簧原长位置静止释放。试采用能量法求系统的固有频率。 解：系统可以简化成单自由度振动系统，以重物B 的位移x 作为系统的广义坐标，在静平衡位置时 x ＝0，此时系统的势能为零。 物体B 动能：2 212 1x m T = 轮子与地面接触点为速度瞬心，则轮心速度为x v c 2 1= ，角速度为x R 21=ω，转过的角度为x R 21= θ。轮子动能： )83(21)41)(21(21)4 1( 2 12 1212 122 21212 2 12x m x R R m x m J v m T c =+= + = ω 系统势能： x
汽车发动机振动噪声测试实用标准系统
附件1 汽车发动机振动噪声测试系统 1用途及基本要求： 该设备主要用于教学和科研中的振动和噪声测量，要求能够测量试验对象的振动噪声特性（频率、阶次、声强等），能对试验数据进行综合分析。该产品的生产厂应具有多年振动噪声行业从业经验，有较高的知名度和影响力。系统软件和硬件应该为成熟的模块化设计，同时具有很强的扩展能力，能保证将来软件和硬件同时升级。 2设备技术要求及参数 2.1设备系统配置 2.1.1数据采集系统一套； 2.1.2数据测试分析软件一套； 2.1.3传声器 2个； 2.1.4加速度计 2个； 2.1.5声强探头 1套； 2.1.6声级校准器 1个； 2.1.7笔记本电脑一台 2.2数据采集、控制系统技术要求 2.2.1主机箱一个；供电采用9～36V直流和 200～240V交流； 2.2.2便携式采集前端，适用于实验室及现场环境； 2.2.3整机消耗功率<150W； 2.2.4工作环境温度：-10?C ～50?C； 2.2.5中文或英文WindowsXP下运行，操作主机采用笔记本电脑； 2.2.6输入通道数：4个以上，其中2个200V极化电压输入通道、不少一个转速输入通道； 2.2.7输入通道拥有Dyn-X技术，动态围160dB； 2.2.8每通道最高采样频率：≥65.5kHz，最大分析带宽：≥25.6kHz； 2.2.9系统留有扩充板插槽，根据需要可以进一步扩充；数据采集前端可同时连接多种形式传感器,包括加速度计、转速探头、传声器、声强探头等； 2.2.10系统具有堆叠和分拆能力，多个小系统可组成多通道大系统进行测量。大系统可分拆成多个小系统独立运行； 2.2.11采集前端的数据传输具备二种方式之一：①通过10/100M自适应以太网传输至PC； ②通过无线通讯以太网技术传输至PC，通信距离在100米以上。使测量过程更为灵活方便，方便硬件通道和计算机系统扩展升级；
车辆悬架振动分析
车辆悬架系统振动研究概述 关键词：振动悬架 摘要： 本文简单介绍了车辆振动的相关知识，对其做了简明的分析，由于篇幅有限故只重点介绍了与车辆悬架相关的知识。根据不同结构悬架的特点，分别介绍与其相关的振动研究内容和成果。 引言 悬架系统是提高车辆平顺性(乘座舒适性)和安全性(操纵稳定性)、减少动载荷引起零部件损坏的关键,。自70年代以来,工业发达国家开始研究基于振动主动控制的主动/半主动悬架系统。引入主动控制技术后的悬架是一类复杂的非线性机、电、液动力系统,其研究进展和开发应用与机械动力学、流体传动与控制、测控技术、计算机技术、电子技术、材料科学等多个学科的发展紧密相关。为此，关于车辆悬架系统振动的研究比较困难，但是其又具有十分重要的实际意义。一、车辆悬架系统简介 悬架系统的作用主要是连接车桥和车架,传递二者之间的作用力和力矩以及抑制并减少由于路面不平而引起的振动,保持车身和车轮之间正确的运动关系,保证汽车的行驶平顺性和操纵稳定性。 悬架系统一般由弹性元件、减振器和导向装置等组成。其中,弹性元件的作用是承受和传递垂直载荷,缓冲并抑制不平路面所引起的冲击。按弹性元件分类包括钢板弹簧悬架、螺旋弹簧悬架、扭杆弹簧悬架以及气体弹簧悬架。钢板弹簧是1根由若干片等宽但不等长的合金弹簧片组合而成的近似等强度的弹性梁,多数情况下由多片弹簧组成。多片式钢板弹簧可以同时起到缓冲、减振、导向和传力的作用,可以不装减振器而用于货车后悬架。螺旋弹簧用弹簧钢棒料卷制而成,常用于各种独立悬架。其特点是没有减振和导向功能,只能承受垂直载荷。扭杆弹簧本身是1根由弹簧钢制成的杆,一端固定在车架上,另一端固定在悬架的摆臂上。气体弹簧是在1个密封的容器中冲入压缩气体,利用气体可压缩性实现弹簧的作用。气体弹簧具有理想的变刚度特性。气体弹簧有空气弹簧和油气弹簧2种。
关于汽车振动的分析
关于汽车的振动的分析 汽车振动系统是由多个子系统组成的具有质量、弹簧和阻尼的复杂的振动系统。汽车振动源主要有：路面和非路面对悬架的作用、发动机运动件的不平衡旋转和往复运动、曲轴的变动气体负荷、气门组惯性力和弹性力、变速器啮合齿轮副的负荷作用、传动轴等速万向节的变动力矩等。 在汽车工程中,多数振动是连续扰动力,而其他一些则是汽车承受的冲击力和短时间的瞬态振动力。振动又可分为周期性的和随机性的,发动机旋转质量的不平衡转动是周期振动的典型例子,而随机振动主要是由路面不平引起的。所有质量--弹性系统都有自己的固有频率,如果作用于系统的干扰频率接近振动系统的固有频率,就会发生共振现象。因此即使自身具有抗干扰能力的系统,装配到汽车上时仍有可能产生振动问题,这就要求在设计阶段准确建立系统模型及运动方程,分析自由振动特性和受迫振动响应,研究控制振动的方法。 汽车振动按照频率范围可分为： 1、影响行驶平顺性的低频振动：它产生的主要振源由于路面不平度激励使得汽车非悬挂质量共振和发动机低频刚体振动，从而引起悬架上过大的振动和人体座椅系统的共振造成人体的不舒适，其敏感频率主要在1-8Hz(最新的研究表明：当考虑人体不同方向的响应时可到16Hz)。对于乘员其评价指标一般是：针对载货汽车的疲劳降低工效界限和针对乘用汽车的疲劳降低舒适界限，或直接采用人体加权加速度均方根值进行评价；对于货物其评价指标是：车箱典型部位的均方根加速度。由于该指标于人体生理主观反映密切相关，因此试验和评价往往采用测试和主观评价相结
合。 2、车身结构振动和低频噪声：大的车身结构振动，不仅引起自身结构的疲劳损坏，而且更是车内低频结构辐射噪声源。其频率主要分布在20—80Hz 的频带内。由两方面引起：(1)激励源；主要有：道路激励、动力传动系统尤其是动力不平衡和燃烧所产生的各阶激励、空气动力激励；(2)车身结构和主要激励源系统的结构动力特性匹配不合理引起的路径传递放大。当前对于低频结构振动和噪声分析研究的方法有：计算预测分析，(1)基于有限元方法通过建立结构动力学模型取得结构固有振动模态参数对结构动力学特性进行评价，通过试验载荷分析得到振动激励并结合结构动力学模型计算振动响应；(2)基于有限元和边界元的系统声学特性计算和声响应计算。试验分析：(1)各种结构振动和声学系统的导纳测量和模态分析；(2)基于实际运行响应的工作振型分析；(3)基于机械和声学导纳测量的声学寄予率分析； 3、各种操纵机构的振动：操纵机构的振动主要是因为其安装吊挂刚度偏低或自身结构动力特性不当或车身振动过大而产生，它不仅容易使驾驶者疲劳严重时可能使操纵失控。对于这些振动各企业都有相应得评价和限值规定。最为典型的是方向盘(线性)振动(转向管柱振动)，其产生的主要原因是方向盘及管柱安装总成与车身振动或其它激励源发生共振；另一重要的振动现象是行驶过程中的方向盘旋转振动(即：方向盘及转向轮摆振)。其产生的原因是：行驶过程中转向轮的跳动与自身的转动而产生的陀螺效应引起转向轮的波动并被转向结构放大从而引起方向盘旋转振动。 4、空气声：车内空气声是由于隔声吸声措施不当从而使得动力传动
汽车噪声声音品质主观评价及控制
汽车噪声声音品质主观评价及控制 第一章绪论 1.1 论文研究的背景 随着现代社会的发展以及对高质量生活的不断追求，人们对车辆乘坐的舒适性要求越来越高。车内噪声不仅降低了乘坐的舒适性，还增加了驾驶员的疲劳感，容易使人烦躁，甚至危及行车安全。除此之外，也影响到人们对汽车质量的评价，进一步影响到汽车的销售。因此，如何控制和改善车内噪声就显得尤为重要。 传统的噪声控制，只强调噪声量级的大小，认为噪声级越低越好。为了得到舒适的车内环境，以前主要采取降低车内噪声的声压级的办法。随着研究的不断深入，我们发现传统的声压级不足以描述汽车噪声的全部特征，单纯地降低声压级并不能改善汽车乘坐的舒适性。近年来人们提出了声品质(Sound Quality)：声品质是在特定的技术目标或任务内涵中声音的适宜性。汽车声品质就是在满足人和环境的要求下，寻求符合汽车特性的产品声音。声品质的研究实际上提出了现代噪声控制的理念，即噪声控制不仅仅是消极被动地降低噪声的声压级，而是能够根据顾客的主观评价，通过合理有效的措施，使特定产品的噪声听上去不仅仅安静，而且尽可能的悦耳，甚至调节噪声至理想状态，并使不同的产品有各自独特的声音特性。除了频率及强度两大因素外，声品质的研究更强调心理声学及非声学因素等的直接影响。 1.2 汽车NVH 研究汽车噪声就要谈到NVH技术，汽车NVH是指汽车的Noise(噪声)、Vibration(振动)和Harshness(舒适性)，主要是研究汽车噪声振动对整车性能及舒适性的影响。 Noise(噪声)是指引起人烦躁而危害人体健康的声音。汽车噪声不但增加驾驶员和乘员的疲劳从而影响汽车的行驶安全，而且对环境造成噪声污染。噪声常用声压级评价，其频率范围在20Hz-20kHz。汽车噪声主要包括结构噪声(车身壁板振动产生的噪声)、辐射噪声(如发动机、排气系统、制动器等辐射的噪声)、空气动力噪声(风噪、空气摩擦车身形成的噪声)等。 Vibration(振动)描述的是系统状态的参量(如位移)在其基准值上下交替变化的过程。汽车低频振动危害驾驶员和乘员的身体健康，同时不良的振动会给汽车零部件带来损坏，影响零部件的寿命。振动是噪声产生的原因，因此，振动和噪声的研究是密不可分的。 Harshness(舒适性)指的是振动和噪声的品质，它并不是一个与振动、噪声相并列的物理概念，而是描述人体对振动和噪声的主观感觉，不能用客观测量方法来直接度量。由于声振粗糙度描述的是振动和噪声使人不舒服的感觉，因此有
汽车振动分析作业习题与参考答案(更新)
1、 方波振动信号的谐波分析，00,02 (),2 T x t x t T x t T ? <
相位频谱图 1tan 0,1,3,5 n n n a n b φ -?? ===?????? ??? 2、 求周期性矩形脉冲波的复数形式的傅立叶级数，绘频谱图。 解： 数学表达式：
计算三要素： 傅立叶级数复数形式： 频谱图 00 00,0sin ,0,n x t n T A x n t n n n T ππ?=??=? ?≠-∞<<∞?? ()???? ?????≤≤≤≤--≤≤-=2 202222000 00 T t t t t t x t t T t x 偶函数 T x t a 0002=2sin 2010t n n x a n ωπ?=0 =n b 2 sin 22010t n n x a ib a X n n n n ωπ?==-=()2sin 1101012/2/02/2/102/2 /02/2/010********t n n x t in e e T x t in e T x dt e x T dt e t x T X t in t in t t t in t in t t t in T T n ωπωωωωωωω?=--?=-?=??=??=-------? ?T t x t n n x X n 0 0010002sin lim =?=→ωπ()∑ ∑ ∞-∞=∞-∞===n t in n t in n e n t n x e X t x 112sin 0 10ωωωπ
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
汽车噪声及振动
汽车噪声与振动 ——理论与应用 第二章 声学基础 1、描述声音的参数：声压、频率、质点速度、声功率等 2、声压：当地声压与大气压之差。 3、有效声压：瞬时声压对时间取均方根值。 4、声音强弱评价：声功率、声强、声压 5、听阈声压：对于1000Hz 纯音，人耳刚刚能够听到的声压为2*10-5Pa 。 6、痛阈声压：人耳难以忍受的声压为20Pa 。 7、声压级：取一个参考声压，用某个测量或计算的声压的平方与这个参考值的平方相比，再取自然对数，然后再乘以10，就得到声压级。公式如下： 20 2 lg 10P P L p ?=（参考值50102-?=P Pa ） 声功率级：声源的声功率与参考声功率的比值，再取自然对数，然后乘以10。 lg 10W W L w ?=（参考值12010-=W W ） 声强级：某一点的声强与参考声强的比值，再取自然对数，然后乘以10。 lg 10I I L I ?=（参考值12010-=I 2-?m W ） 第十章 发动机的振动
第十一章发动机的噪声 发动机两种噪声：纯音和混杂音。纯音是窄频带的，用抗性消音器；混杂音是宽频带的，用阻性消声器。 抗性消声器：将能量反射回声源，从而抑制声音。 阻性消声器：声能被吸声材料吸收并转化成热能，从而消声。 燃烧噪声：由于气缸内燃烧，将活塞对缸套的压力振动通过缸盖—活塞—连杆—曲柄—机体向外辐射的噪声称为燃烧噪声。 机械噪声：活塞对缸套的撞击、正时齿轮、配气机构、喷油系统、辅助皮带、正时皮带等运动件之间的机械撞击所产生的振动激发的噪声称为机械噪声。 第十二章管道声学及进气系统的噪声与振动分析 进气管截面积越大，功率损失越小；进气管截面积越小，空气噪声越低——相矛盾。 进气系统噪声主要是指进气口处的噪声，此噪声源离车厢很近，对车内噪声贡献很大，同时，进气噪声也是最主要的通过噪声源。 第十三章排气系统的噪声与振动 第一节排气系统的噪声
SAE-C2003P050 汽车振动分析的试验研究
中国汽车工程学会2003学术年会 SAE-C2003P050 231 汽车振动分析的试验研究 朱用国 东风汽车工程研究院 [摘要] 本文通过对某三吨车的整车振动分析，说明了如何利用汽车各结构总成的固有频率及振动传递环节的频率分析来解决汽车实际出现的问题。 关键词：频率振动分析功率谱传递环节 １ 前言 汽车在行驶过程中会出现各种各样的问题，有可靠性的问题，也有乘坐舒适性的问题等，这些问题大都和振动有关，如何通过振动分析测试来解决这些问题就变得很关键。而汽车的振动问题表现在各结构的振动传递，其振动传递特性可以通过频率分析来说明，本文通过对某3吨车的振动分析测试来说明如何利用频率分析来解决此类问题。 ２ 试验过程 某3吨车整车振动较大，乘员的乘坐舒适性较差；在该车的可靠性试验中，其前保险杠在支撑点（保险杆与车架相连处）附近开裂较频繁。因此对该车进行平顺性试验、悬架固有频率测试、汽车车架模态分析、汽车动力传动系模态试验、发动机振动测试、前保险杠模态试验，以对其从频率成分上进行振动分析。 ３ 试验分析 ３．１ 平顺性分析 ３．１．１ 试验结果 通过汽车平顺性试验，验证出此车平顺性较差。 ３．１．２ 分析 由悬架固有频率试验得出该车的前悬挂偏频为2.7Hz，后悬挂偏频为2.82Hz，过高的偏频值说明汽车的前后悬挂系统的刚度较大，汽车悬挂上质量振动过大，致使汽车的平顺性降低。 由于此车的悬挂系统基本上采用的是五吨车的悬挂系统，而汽车的额定载荷却只有3吨，这造成该车的悬挂刚度相对过大。这是该车悬挂偏频较大的原因。 由动力传动系统弯曲模态试验结果可知，该车动力传动系的第一阶弯曲模态频率为44.07Hz，其值偏低，即该车动力传动系的弯曲刚度较低；由于该车发动机的额定转速为2800r/min，其对应的频率为46.7Hz，大于动力传动系的第一阶弯曲模态频率，这使得在发动机工作转速范围内（较高转速上）将出现共振。从发动机振动试验结果得出，该车发动机在2500r/min左右的转速时有共振出现，尽管发动机本身的振动不大，但由于其悬置的隔振性能较差，致使车架的振动较大，从而降低汽车的平顺性。 由上面的分析可得出，影响此车平顺性的因素主要为： 1）汽车前后悬挂系统的刚度较大。 2）动力传动系的弯曲刚度偏低，发动机高转速时，动力传动系易产生弯曲共振，又由于发动机悬置隔振性能差，从而导致汽车振动较大。
振动测试与分析报告汇编
输电线微风振动测试技术报告 任课教师：刘娟 组员： 2016年6月10日
1 大跨越输送线路背景 线路大跨越是输电线路的重要组成部分，在线路运行过程中具有特殊重要地位。架空电线路经常发生超过允许幅值的微风振动，往往导致某些线路部件的疲劳损坏，如导地线的疲劳断股，金具、间隔棒及杆塔构件的疲劳损坏或磨损等，其中导线疲劳断股是架空送电线路普遍发生的问题，严重时需要将全线路更换为新导线。所有的高压送电线路都受到微风振动的影响，尤其在线路大跨越上，因具有档距大、悬挂点高和水域开阔等特点，使风输给导地线的振动能量大大增加，导地线振动强度远较普通档距严重。 2 微风振动的原理与波形特点 2.1 微风振动原理 导线的振动是由于风作用于导线而产生的“卡门旋涡”造成的。把一个圆柱体,水平地放在风洞的试验中,并把圆柱体的两端刚性地固定住。如图1所示,当风vs从垂直于圆柱体轴线的方向作用于圆柱体后,在圆柱体的背后将产生旋涡,这种旋涡称为卡门旋涡。旋涡发生在圆柱体背风面处,上下交替地产生,不断地离开圆柱体向后延伸,渐渐消失。由于这种上下交替旋涡的产生,风对于圆柱体的作用除了有一个水平的压力外,在圆柱体上还有一种上下交替的力,在此交变力的作用下圆柱体产生持续振动。 图1 卡门涡街 卡门和司脱罗哈最早研究了旋涡的特性后发现,当出现振动时旋涡有比较稳定的频率f ,常称为司脱罗哈频率或冲击频率,这个交变力的频率与风速,圆柱体 s 的直径有如下关系:
另外，导线之所以能够持续振动其主要是由于同步效应作用的结果。风作用 于圆柱体后,由于产生卡门旋涡,根据上式,导线会以一定的频率f s 开始振动,如 果风对圆柱体产生的冲击频率与圆柱体的固有频率f 相同时,则会引起谐振使作用于圆柱体上的交变冲击力变大,激发圆柱体产生较大振幅的振动。当圆柱体以 f 0=f s 的频率振动后,气流将受到导线振动的控制,导线背后的旋涡将表现为很好 的顺序性,其频率也为f 0。当风速在一定范围内变化时,(约相应f 的士20%范围), 圆柱体的振动频率和旋涡的频率都不变化仍保持为f s ,这种现象称为“同步效应”。 电线受到微风(1一3级)吹拂时,由于产生卡门旋涡和同步效应(或锁定效应),加之电线振动振幅的自限作用,使得电线产生小振幅的持续振动,即微风振动。电线的振动波形有单一的驻波和行波,最常见的是有由以上二者混合成的拍频波。 (1)图所示波来回于档内时能出现这种波形,可观察到某点发生间歇性振动, 行波产生的原因可能是由于杆塔振动带动线夹上下振动,一般在振动发生的初期可能出现这种行波。 图2行波 (2)图3所示当档内具有同样风吹时会产生这种大体上具有相同振幅和频率 且波节、波腹位置不变的驻波。
总复习(振动测试与分析)
“振动测试与分析”主要内容 概述 振动信号的分类 振动测试及其主要任务 振动系统的力学模型及参数 振动系统的动力学模型 振动系统的主要参数 结构振动系统三元素（件） 单自由度无阻尼自由振动特性 有阻尼系统的自由振动特性 周期振动的峰值、有效值和平均值及其相互关系周期振动的频谱表示法 振动基本参量（动态特性）的常用测试方法简谐振动幅值的测量 简谐振动频率的测量 衰减系数及相对阻尼系数的测量 同频简谐振动相位差的测量 质量或刚度的测量 振动测量系统及其主要特性 振动测试系统组成 振动测试系统的主要特性参数 振动信号传感器 测振传感器 测振传感器分类 惯性式传感器力学原理
位移计型惯性式拾振器的构成特点 加速度计的构成特点 动圈型磁电式速度拾振器 压电式加速度计及其应用问题 电涡流传感器 振动信号处理和分析（基本理论） 数字信号分析 数据处理的基本知识 傅氏级数及其复数表达法 傅氏积分变换，傅氏变换的主要性质 典型函数的傅氏变换 FT、FFT、选带傅氏分析（ZOOM-FFT） LT＆ZT 混淆与采样 泄漏与窗函数 随机振动统计特性 数字特征 概率分布函数 概率密度函数 高斯分布和瑞利分布 二元随机变量的概率分布 相关分析（自相关函数，互相关函数） 实验模态分析 多自由度系统实验模态分析（频域方法，时域方法）多自由系统响应的模态迭加法 振动系统物理模型和模态模型间的转换
频响函数与模态参数的关系 频响函数的留数表示法 模态试验设计（试件支承状态，测点及测量方法，试验频段的选择，激振器的支承） 模态试验常用激励方法（步进式正弦激励法，自动正弦慢扫描激励，快速扫描正弦激励，冲击激励，纯随机激励，伪随机激励，周期随机激励，瞬态随机激励） 结构系统频响函数的估计（H1、H2估计，模态振型标准化）
振动测试及谱分析课程基本概念
1. 振动：与某个坐标系统有关的、围绕其平均值（或基准值）从大变小，又从 小变大，如此交替重复变化的量，称为振动。 2. 机械：机械就是能帮人们降低工作难度或省力的工具装置。 3. 机械振动：物体或质点在其平衡位置附近所作的往复运动。 4. 随机振动：任何一个给定时刻的振动瞬时值不能预先确定的振动。 5. 简谐振动：位移、速度和加速度为时间的谐和函数的振动。 6. 波形因子：位移的有效值与均值之比;波峰因子：位移的峰值与有效值之比。 7. 复杂周期振动：由一系列频比f i/f j(或ωi/ωj)为有理数的简谐振动叠加而成，当 自变量增加到某一定值时，其函数值又恢复到同一个值的振动，又简称为周期振动。 8. 准周期振动：两个或两个以上无关联的周期性振动混合后产生的一种与周期 性振动略有不同的振动。 9. 振幅：振动物体离开平衡位置的最大距离A。 10. 频率f：单位时间内完成振动的次数，描述振动物体往复运动频繁程度的量。 11. 相位：对于一个波，特定的时刻在它循环中的位置 12. 阻尼：任何振动系统在振动中，由于外界作用或系统本身固有的原因引起的 振动幅度逐渐下降的特性，以及此一特性的量化表征。 13. 频谱：是信号幅度或功率随频率变化的关系，为信号的傅立叶变换（FT）， 又称为傅立叶谱。 14. 仪器的灵敏度：在测量范围内，传感器的输出信号变化量与输入信号变化量 是成比例的，这个比例值称为传感器的灵敏度。 15. 压电效应：当被测频率远小于传感器的固有频率时，惯性块的相对运动与被 测物体的振动加速度成正比，惯性质量产生的惯性力作用于压电元件上，在元件的两级面生成正负相反的电荷，称为压电效应。 16. 逆压电效应：当在电介质的极化方向上施加电场，这些电介质会发生变形， 电场去掉后，电介质的变形随之消失，这种现象称为逆压电效应。 17. 诺莫图：传感器的测量范围可以用频率f、加速度a(t)、速度v(t)和位移x(t) 来表示，用这些参数绘成的列线图，称为振动诺莫图，用来评价传感器的动
汽车振动分析作业习题与参考答案(更新)汇编
1、 方波振动信号的谐波分析，00,02(),2T x t x t T x t T ?<
相位频谱图 1tan 0,1,3,5 n n n a n b φ-? ?===?????? ??? 2、 求周期性矩形脉冲波的复数形式的傅立叶级数，绘频谱图。
解： 数学表达式： 计算三要素： 傅立叶级数复数形式： 频谱图 0000,0sin ,0,n x t n T A x n t n n n T ππ?=??=??≠-∞<<∞?? ()?????????≤≤≤≤--≤≤-=22022220 00000T t t t t t x t t T t x 偶函数 T x t a 0002=2sin 2010t n n x a n ωπ?=0=n b 2sin 22010t n n x a ib a X n n n n ωπ?==-=()2sin 110 1012 /2/02/2/102/2 /02/2/010********t n n x t in e e T x t in e T x dt e x T dt e t x T X t in t in t t t in t in t t t in T T n ωπωωωωωωω?=--?=-?=??=??=-------??T t x t n n x X n 00010002sin lim =?=→ωπ()∑ ∑∞-∞=∞-∞ ===n t in n t in n e n t n x e X t x 112sin 010ωωωπ
汽车震动分析的阻尼
1、有阻尼自由振动 ... 220x p x p x +ζ+= 特征方程为 2220s ps p +ζ+= 解得特征根为 1,2s p =-ζ± 微分方程的通解为 ()()12p t p t x C e C e -ζ-ζ=+ 12()pt e C C e -ζ=+ （1）当1ζ>（即n p >）时，称为过阻尼 这是特征方程的两根1,2s p =-ζ±为不相同的负实数，微分方程的解式中两个指数均为负数，它所表示的运动是按指数规律衰减的非周期性蠕动。根据不同的初始条件，运动曲线如图所示 t x 过阻尼 t=0:0.01:100; x=10*exp(-0.02*t)-5*exp(-0.05*t); plot(t,x) hold on y1=10*exp(-0.02*t); plot(t,y1,'--') hold on y2=-5*exp(-0.05*t); plot(t,y2,'--') hold on plot(t,0,'-') xlabel('t'); ylabel('x');
title('过阻尼') （2）当1ζ=（即n p =）时，为临界阻尼 特征方程具有相等的两个实根12s s n p ==-=-，此时 12()pt x C C t e -=+ 显然，这个方程所表示的运动是非周期性的。根据不同的初始条件，可画出曲线 t x t=0:0.1:100; x=(5-0.01*t).*exp(-0.05*t);plot(t,x) hold on x=(5+0.5*t).*exp(-0.05*t);plot(t,x) x=(5+0.1*t).*exp(-0.05*t);plot(t,x) x=(5+0.3*t).*exp(-0.05*t);plot(t,x) x=(5-0.5*t).*exp(-0.05*t);plot(t,x) xlabel('t'); ylabel('x') （3）当1ζ<（即n p <）时，称为弱阻尼 此时，特征方程的根为共轭复根1,2s p =-ζ±，其中i =，又令， 'p =，'p 的实际意义为有阻尼衰减振动时的固有圆频率，它的值比p 小。从而微 分方程的解为 ()()12p t p t x C e C e -ζ+-ζ-=+ ''12()pt ip t ip t e C e C e -ζ-=+ 应用欧拉公式将上式展开为 ''(cos sin )pt x e a p t b p t -ζ=+ 式中，a 和 b 为待定系数，它们可由初始条件确定。设0t =时，0x x =，. . 0x x =，代入式
振动测试报告
振动测试模态分析报告 班级：力学08-2班 姓名：方志涛 学号：3号
变时基锤击法简支梁模态测试 一、实验目的 1、学习模态分析原理； 2、学习模态测试方法； 3、学习变时基的原理和应用。 二、实验仪器安装示意图 三、实验原理 1、模态分析方法及其应用 模态分析方法是把复杂的实际结构简化成模态模型，来进行系统的参数识别（系统识别），从而大大地简化了系统地数学运算。通过实验测得实际响应来寻示相应的模型或调整预想的模型参数，使其成实际结构的最佳描述。 主要应用有： 用于振动测量和结构动力学分析。可测得比较精确的固有频率、模态振型、模态阻尼、模态质量和模态刚度。 可用模态实验结果去指导有限元理论模型的修正，使计算机模型更趋于完善和合理。 用来进行结构动力学修改、灵敏度分析和反问题的计算。 用来进行响应计算和载荷识别。 2、模态分析基本原理 工程实际中的振动系统都是连续弹性体，其质量与刚度具有分析的性质，只有掌握无限多个点在每瞬间时的运动情况，才能全面描述系统的振动。因此，理论上它们都属于无限多自由度的系统，需要用连续模型才能加以描述。但实际上不可能这样做，通常采用简化的方法，归结为有限个自由度的模型来进行分析，即将系统抽象为由一些集中质量块和弹性元件
组成的模型。如果简化的系统模型中有n 个集中质量，一般它便是一个n 自由度的系统，需要n 个独立坐标来描述它们的运动，系统的运动方程是n 个二阶互相耦合（联立）的常微分方程。 模态分析是在承认实际结构可以运用所谓“模态模型”来描述其动态响应的条件下，通过实验数据的处理和分析，寻求其“模态参数”，是一种参数识别的方法。 模态分析的实质，是一种坐标转换。其目的在于把原在物理坐标系统中描述的响应向量，放到所谓“模态坐标系统”中来描述。这一坐标系统的每一个基向量恰是振动系统的一个特征向量。也就是说在这个坐标下，振动方程是一组互无耦合的方程，分别描述振动系统的各阶振动形式，每个坐标均可单独求解，得到系统的某阶结构参数。 经离散化处理后，一个结构的动态特性可由N 阶矩阵微分方程描述： ()t f Kx x C x M =++ (1) 式中f(t)为N 维激振向量；x ，x ，x 分别为N 维位移、速度和加速度响应向量；M 、K 、C 分别为结构的质量、刚度和阻尼矩阵，通常为实对称N 阶矩阵。 设系统的初始状态为零，对方程式（1）两边进行拉普拉斯变换，可以得到以复数s 为变量的矩阵代数方程 [] ()()s F s x K Cs Ms =++2 (2) 式中的矩阵 ()[] K Cs Ms s Z ++=2 (3) 反映了系统动态特性，称为系统动态矩阵或广义阻抗矩阵。其逆矩阵 ()[] 1 2 -++=K Cs Ms s H (4) 称为广义导纳矩阵，也就是传递函数矩阵。由式（2）可知 ()()()s F s H s X = (5) 在上式中令s=j ω，即可得到系统在频域中输出（响应向量*）和输入*的关系式 ()()()ωωωF H X = (6) 式中H （ω）为频率响应函数矩阵。H （ω）矩阵中第i 行第j 列的元素 ()() ()ωωωj i ij F X H = (7) 等于仅在j 坐标激振（其余坐标激振为零）时，i 坐标响应与激振力之比。 在（3）式中令ωj s =，可得阻抗矩阵 ()() C j M K Z ωωω+-=2 利用实际对称矩阵的加权正交性，有