汽车振动与噪声控制2.pdf
物理性污染控制概述(PDF 52页)
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噪声污染控制技术
与噪声传播过程有关的三个因素即声源、传播途径和接收 者。因此噪声控制主要是从这三个方面入手。
噪声控制原理：在噪声到达耳膜之前，采取阻尼、隔振、 吸声、隔声、消声器、个人防护和建筑布局等七大措施，尽 力减弱或降低声源的振动，或将传播中的声能吸收掉，或设 置障碍，使声音全部或部分反射出去，减弱噪声对耳膜的作 用。
电磁污染的产生
联合国环境会议已经把微波辐射列入 造成公害的主要污染物之一，我国环 境保护法规定对电磁辐射加强管理。
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电磁污染源
自然电磁污染源：
雷电，所辐射的频带分布极宽。
火山爆发、地震和太阳黑子的活动 引起的磁爆。
宇宙的电磁污染源：恒星的爆发， 宇宙间电子移动等。
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电磁污染源
人工电磁污染源：
改革工艺和 操作方法
应用新材料、 改进机械设备 的结构
提高零部件加工
?
精度和装配质量
传播途径的控制
1
利用区域分 开的方法降 低噪声
3
利用绿化降 低噪声
2
利用地形和 声源的指向 性降低噪声
噪声污染的控制技术
噪声传播途径的控制 吸声 隔声 消声
45
吸声
吸声材料： 无机纤维材料：
泡沫塑料
有机纤维材料
众所周知，只有当噪声源、传播途径、接受者三要素同时 存在，噪声才构成对环境的污染和对人的危害。因此控制噪声 必须从三方面着手:
噪声源 的控制
传播途径 的控制
接受者 的防护
噪声源的控制
控制噪声最积极的方法，就是在声源上进行治理。如 提高工艺水平、改进操作方法、提高零部件的加工精度等。 具体可以从以下方面进行。
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有关决定NVH的因素顾客的要求政府法规公司的需要和技术能力竞争车NVH –车速–发动机转速的关系动力系统(P/T) NVH路噪Road Noise风噪Wind Noise车速Vehicle speedSpeed1030507090110130150Wind NVH Road NVHPowertrain NVHPowertrain NVH DominanceRoad NVH DominanceWind NVH Dominance路面及动力系统的振动Road & P/TVibration路面及动力系统的噪声Road & P/T Sound风激励噪声Wind Noise 动力系统的声品质P/T Sound Quality0 Hz100 Hz250 Hz800 Hz5000 Hz NVH与频率的关系多通道分析源-通道-接受体模型⎛jP iF P ⎪⎭⎫⎝⎛jP P ⎪⎭⎫ ⎝P源通道源接受体源源源通道通道Interior Sound & VibrationNoise path 1Noise path 2Noise source 1Vibration source 1Noise source 2Noise source N ……Vibration source 2Vibration source N……Vibration path 1Vibration path 2Vibration path …Noise path …•源–动力系统–风–路面–其他•通道–底盘–车身–内饰–其他•接受体–耳朵–手–脚–座椅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.汽车声品质源: 动力系统NVH动力系统PowertrainPowertrainPowerplantDrivelineExhaustIntakeMountEngineTransmission动力总成Powerplant发动机噪声源机械振动与噪声◆曲轴系统◆凸轮轴系统◆链,齿轮,皮带◆非燃烧引起的冲击◆附件燃烧噪声☐活塞载荷☐气缸盖载荷☐曲轴轴承载荷流动噪声•进气•排气•风扇024680.20.40.60.811.21.41.61.8R e s p o n s e @ I n e r t i a M引起的问题☐曲轴共振☐曲轴的应力集中和断裂曲轴扭转振动阻尼器Damper 1.橡胶阻尼器2.液压阻尼器变速器啸叫•T.E. vs. Gear NoiseX aX bGear Mesh❑齿轮制造精度不够❑齿轮匹配对中不好❑齿轮材料不好啸叫的原因：齿轮啮合不好变速器敲击啸叫的原因：❑曲轴扭振❑传动轴系转速波动❑变速器齿轮间隙控制不好01000020000300004000050000600000100200300400500600700Crank Angle (degrees)F o r c e M a g n i t u d e (N )MB1 Mag Excite MB1 Mag JOA MB2 Mag Excite MB2 Mag JOAMB3 Mag Excite MB3 Mag JOA MB4 Mag ExciteMB4 Mag JOA动力总成NVH❑动力总成的弯曲模态❑动力总成的辐射噪声❑悬置位置的振动❑附件的振动及辐射噪声启动噪声发动机缸盖15CM处CM5_CB10改进前浪迪_K14五菱_B12CM5_CB10改进后改进方案为：1、加强飞轮2、飞轮启动齿轮不倒角3、加大飞轮启动齿圈直径变速箱分动器后传递轴后驱动桥后半轴前传递轴前驱动桥前半轴支撑轴承万向节传递轴系的NVH☐第一阶传递轴激励☐传递齿轮啸叫☐2阶激励r O AB 1. 齿轮啮合2. 轴的不平衡3. 由十字连接引起的2阶激励进气系统和排气系统的NVH排气系统进气系统TailpipeOrifice 歧管的设计与声品质1进气总管23654进气系统NVH空滤器❑进气口噪声❑壳体的辐射噪声四分之一波长管谐振腔排气系统的NVH控制指标❑挂钩传递到车体的力❑排气尾管噪声❑壳体辐射噪声控制方法：☐消音器的设计☐波纹管/球连接的选择☐。
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。
实验五--汽车噪声测定模板
八、汽车噪声测定实验报告
实验日期：
实验地点：
车 型：
发动机型号：
前进档数：
仪器设备：
风 速：
m/s 测定地点：导：________
1．实验记录
1)车外最大允许噪声级
公共汽车
4吨<总重量<11吨
89.86
轿车
总重量<=4吨
88.83 84.82
2)车内最大允许噪声级 客车车内最大噪声级不大于82dB(A) 3)喇叭允许噪声级 城市用机动车喇叭噪声级在距车前2m、离地面高1.2m处应90~115dB(A) 4)汽车驾驶员耳旁噪声声级 汽车驾驶员耳旁噪声声级，在车辆处于静止状态且变速器置于空挡，发 动机处于额定转速状态时应<=90dB（A）
五、实验步骤 1．车外噪声的测量 1）测量噪声：选用“A”计权网络，“快”档，旋动输出衰减器旋
钮，选择适当量程，记录指示值。 2）根据实验车类型，预置声级dB量程。 3）驾驶人员按加速及匀速行驶操作要求，分别往返行驶各进行1-2
次，测量记录dB表最大指示值。 2．车内噪声的测量 1）停车、熄火、关闭门窗，测量噪声。 2）按GB1496中第24～26条布置声级计。 3）实验车用常用档位，以60km/h以上不同车速匀速行驶。 4）声级计量“慢”档，分别以A、C计数网络，读取dB表最大指
2．实验车辆 空载，整车达正常温度，将发动机转速表装卡牢固（指本车无发动机
转速表）。 3．测量场地及测点布置 1. 实验车通过噪声测量场地： 2）车内噪声测点：驾驶员耳旁（高1.1m）， 中排乘客耳旁(高1.0m)， 后排乘客耳旁(高1.05m) 3）喇叭噪声测点：按GB7258-87中第5.5.1.(b)条要求，距车前2m，高 1.2m。 4）排气噪声测点：布置在与排气口气流轴向成45度方向上距离0.5m处， 传声器指向排气口，测点据地面高度>1.5m
摩擦引起的振动和噪声的研究现状与展望
中， ６ ０ 以上 归咎 于制 动尖 叫［ ３ ］ ． 北美 地 区每 年 大 约
有１ Ｏ 亿美元被用于解决制动器振动与噪声 问题ｒ ４ ］ ， 而摩擦材料生产商每年 ５ ｏ 以上的资金也被用于解 决相 关 问题 ［ ５ ］ ． 因此 ， 制 动尖 叫控 制历 来 是 制 动器 研
ｍｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ｓ ａ ｎ ｄ ｐ ｒ ｅ ｄ ｉ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｂ ｙ ｔ ａ ｋ ｉ ｎ ｇ ｔ ｈ ｅ ａ ｕ ｔ ｏ ｍｏ ｔ ｉ ｖ ｅ ｂ ｒ ａ ｋ ｅ ｓ ｑ ｕ ｅ ａ ｌ
的成果 ， 但 仍未 认 清制 动尖 叫的发 生 机理 ， 亦 未 形 成 完善 的控 制手段 ． 本 文针 对摩 擦 振 动 和 噪声 问题 ， 以
第４ １卷第 ５ 期
２ ０ １ ３年 ５月
同 济 大 学 学 报（ 自 然 科 学 版）
Ｊ Ｏ Ｕ Ｒ Ｎ Ａ Ｌ Ｏ Ｆ Ｔ Ｏ Ｎ Ｇ Ｊ Ｉ Ｕ Ｎ Ｉ Ｖ Ｅ Ｒ Ｓ Ｉ Ｔ Ｙ （ Ｎ Ａ Ｔ Ｕ Ｒ Ａ Ｌ Ｓ Ｃ Ｉ Ｅ Ｎ Ｃ Ｅ ）
Ｖｏ ｌ ＿ ４ １ Ｎｏ ． ５ Ｍａ ｙ ２ ０１ ３
文章编号 ： ０ ２ ５ ３ — ３ ７ ４ Ｘ（ ２ ｏ １ ３ ） ｏ ５ — ０ ７ ６ ５ ． ０ ８
Ｄ Ｏ Ｉ ： １ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． ０ ２ ５ ３ ・ ３ ７ ４ ｘ ． ２ ０ １ ３ ． ０ ５ ． ０ ２ ２
摩 擦 引起 的振 动 和 噪声 的研 究现 状 与展 望
张立军 ， 刁 坤Ｌ ， 孟德 建 ， 庞 明
（ １ ． 同济大学 新能源汽车工程ｅ ｅ ， Ｏ， 上海 ２ ０ １ ８ ０ ４ ；２ ． 同济大学 汽车学院 ， 上海 ２ ０ １ ８ ０ ４ ）
汽车NVH特性中的振动噪声分析_岳奎
品质的要求也越来越高。
另一方面，由于国内汽车制造业的迅速发展，竞争的日益激烈，各汽车制造企业加大对汽车品质的研究，而ＮＶＨ已经成为评价汽车品质的最重要的技术指标。
国外各大汽车公司投巨资研究ＮＶＨ，可以说，ＮＶＨ问题已经关系到公司未来的成长。
在ＮＶＨ的特性中，振动与噪声是最为重要的两个指标。
汽车是一个由激励源（发动机、变速器、路况、轮胎等）、振动传递器（由悬挂系统和连接件组成）和噪声发射器（车身）组成的系统。
２ 振动噪声的研究振动噪声的来源主要有：⑴发动机振动噪声；⑵空气动力引起的振动噪声；⑶轮胎而引起的振动；⑷传动系统齿轮啮合冲击产生的振动噪声；⑸由于路面不平而产生的振动等等。
２．１ 发动机振动噪声及防治措施发动机是汽车的动力源，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键。
借助于改进悬置、平衡技术以及使用声学隔离材料等技术来降低车身振动噪声［４］。
图１表示建立动力学模型来研究发动机悬置问题。
２．２ 空气动力引起的振动噪声汽车在行驶时，空气动力引起的振动噪声包括：空气通过门窗或孔道进入车内而引起的振动；气流和车身产生涡流而引起的振动以及外面的空气与车身摩擦而引起的振动噪声（图２所示气流在前窗和侧窗交接处空气涡流状态）；车身外表突出汽车ＮＶＨ特性中的振动噪声分析岳奎 合肥工业大学机械与汽车工程学院 ２３０００９１ 引言在研究汽车噪声与振动时，通常采用ＮＶＨ指标。
ＮＶＨ即是噪声（Ｎｏｉｓｅ）、振动（Ｖｉｂｒａｔｉｏｎ）和声振粗糙度（Ｈａｒｓｈｎｅｓｓ）三个英文单词首字母的简写［１］。
由于以上三者在汽车等机械振动中是同时出现且密不可分，因此常把它们放在一起进行研究。
噪声和振动不难理解。
声振粗糙度是指噪声和振动的品质，是描述人体对振动和噪声的主观感觉，不能直接用客观测量方法来度量。
由于声振粗糙描述的是振动和噪声使人不舒适的感觉，因此有人称Ｈａｒｓｈｎｅｓｓ为不平顺性，又因为声振粗糙度经常用来描述冲击激励产生的使人极不舒适的瞬态响应，因此也有人称Ｈａｒｓｈｎｅｓｓ为冲击特性［２］。
发动机振动与噪声成因与解决方法研究
Internal Combustion Engine &Parts0引言从广义角度看，汽油发动机是借助汽油这一燃料介质，在汽车行驶中将燃料的内能转化为汽车的动能。
鉴于汽油燃料本身的粘性小、蒸发快等特点，选用这一燃料能通过汽油喷射技术系统进入气缸内部，然后经过处理使其处于一定的温度和压力水平，再通过火花塞技术组件点燃，这就使气体能够进行膨胀做工。
在汽车上搭载汽油发动机，主要原因是其具有相对简单的技术结构，且造价成本相对较低、实际运行状态稳定、维修操作便捷。
目前，汽油发动机已经广泛运用到多种现代设备中，如何妥善处理发动机运行中存在的振动、噪声问题已经成为人们关注的重点。
本文正是围绕这一点，进行具体成因的探讨和分析，并提出有效的解决方法。
1汽油发动机设备振动现象与噪声现象简述1.1振动现象与噪声现象的概念从振动现象来讲，是在技术状态下运动过程，也可以看作物体往复运动。
通常，人们将振动现象判定为消极的技术因素，主要是由于其会给机械设备内部的组件带来更大的磨损、疲劳，从而导致机械设备可用寿命缩短。
但是，振动也有一定的应用价值，如振动研磨加工技术、振动消除内应力技术、振动筛选加工技术等。
对于噪声而言，物理学中将其定义为物体在无规则运动中产生的声音，这些声音往往会给人们生活、学习、生产和工作带来不良影响，甚至会在人们接收重要声音或信息时带来干扰。
1.2汽油发动机振动现象与噪声现象的主观评价对于汽车驾驶者、使用者而言，汽车发动机产生的振动和噪声与使用者的主观认知具有一定相关性。
不同驾驶者在使用汽油发动机时，往往会对设备运行带来的振动和噪声具有不同的喜好程度。
例如，部分汽油发动机使用者更倾向于运动型交通工具，追求较为激烈的驾驶行为，这些使用者期望发动机能够在运行时产生较大轰鸣声。
同时，也有汽油发动机的使用者更倾向于安静的驾驶环境，这部分使用者则希望发动机能在驾驶中产生较小的声音。
1.3汽油发动机振动现象与噪声现象的客观评价在对发动机振动和噪声进行客观分析、评价时，应当注重以下几方面：汽车行驶中底板传来的声音、车椅给人体带来的振动、汽车方向盘给驾驶人带来的振动、能够传递给乘客或驾驶人的声音、座椅轨道部件振动等。
某矿车驾驶室内结构噪声分析与控制
Ｔ ｂ １ Ｄｅ ｃ ｂ ｒ ｆ ｄ ｌ ｒ ｑ ｅ ｃ ｎ ｈ ｐ ａ ． ｓ ｒ ｅ ｍｏ ｅ ｅ ｕ ｎ ｙ ａ ｄ ｓ ａ ｅ ｉ ｏ ｆ
种 基 于面 板 贡 献量 分 析 的 结果 ， 结合 形 貌优 化 和 本 文 对 顶 棚进 行 形 貌 优 化 ， 根据 结果 云 图巧妙
所示 。
Ｐ＝ ∑ ］ ㈦
ｅ＝ １
（） ２
式中
１ 为面板所包含的单元的声传递向
量矩阵， ｝ ｛ 为单元法 向振速 向量 。
对面 板 贡献 量进 行 归一 化处 理可 得面板 声 学贡 献 度系 数 Ｄ ：
１ 顶 棚 ，一 前 围板 ，一 前 地 板 ， 后 地 板 ， 一 ２ ３ ４ ５ 后 围板 ，一 右 侧 门 ，～ 左 侧 门，一 左 侧 围板 一 ６ ７ ８ ９ 右 侧 围 板 一
值 。 该 矿 车 配 备 ６缸 发 动 机 ， 用 的 工 作 转 速 为 常
８０ ｒ ｎ ０ ｍｉ ， ８ ｚ 应 的发 动机 ３ ０／ ￣２０ ０ｒ ｎ 而 ０Ｈ 对 ｍｉ ／ 阶 转速 为 １ ０ ｍｉ， ０ ／ ｎ 在主 要 的工作 转速 范 围 内 ， 易 ６ ｒ 容 引起“ ｏ ｍｉｇ 声 ， ｂ ｏ ｎ ” 因此 本 文主 要 针对 ８ 处 峰值 ０ Ｈｚ 控制 车 内噪 声 。
０ ０ ０ ０ ０ ２ ８ １ ２ １０ ）
作 者简介 ： 张学丘 （９ ６ ） 江苏高邮人 ， 合肥工业大 学硕 １ ８． ， 女， 士在读研究 生； 研究方向： 内噪声 Ｃ Ｅ分析 车 Ａ
Ｅ ｍａ ： ｄｃ ｈｎ ＠ｙｈ ｏｃ － ｉｃ ｉｅｃ ａｇ ａ ｏ ． ｌａ ｎ ｎ
２ １年 ８ ０２ 月 ２２ 场 点耦 合声 压分 析 ．
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机械振动有哪些类型
2.按振动系统的自由度数分类
多自由度系统振动——确定系统在振动过程中任何瞬 时几何位置需要多个独立坐标的振动；
机械振动有哪些类型
3.按系统的响应（输出振动规律）分类
周期振动——能用时间的周期函数表示系统响应的振动； 瞬态振动——只能用时间的非周期衰减函数表示系统响应 的振动； 随机振动——不能用简单函数或函数的组合表达运动规律， 而只能用统计方法表示系统响应的振动。(汽车行驶在路面)
Steer转向
Body车身
Suspension悬架 Chair座椅
Tire轮胎
Br论是分析任何机器和结构的动态特性的理 论基础之一
• 汽车的动态性能：汽车行驶的舒适性、操纵稳定 性、车内噪声水平以及音质等。
• 汽车的行驶平顺性、乘坐舒适性、发动机减振和 隔振、车身结构的模态分析均以振动为基础。
量纲： m:kg k:N/m c: N.s/m
如何进行机械振动的分析研究
• 理论分析
数学工具
解析 解
实际 力学原理 微分
振动
系统
方程 计算机
数值 解
特性
• 建立系统力学模型：将所研究的对象以及外界
对其作用简化为一个即简单又能在动态特性方面与 原来研究对象等效的力学模型
• 建立运动微分方程并求解，得出响应规律
汽车振动与噪声控制 Control of Vibration and Noise
in Road Vehicles
2012.秋
内容安排
• 第1章 振动理论基础 • 第2章 声学理论基础 • 第3章 发动机振动分析与控制 • 第4章 动力传动及转向系统振动 • 第5章 汽车平顺性 • 第6章 发动机及动力总成噪声 • 第7章 底盘系统噪声 • 第8章 车身及整车噪声
第一章 振动理论基础
• 引言 • 单自由度系统 • 双自由度系统 • 多自由系统 • 连续系统振动 • 随机振动分析基础
问题
• 什么是振动？ • 振动研究哪些问题？ • 什么是机械振动，机械振动有哪些类型？ • 一个机械振动系统由哪些部分构成？ • 如何进行机械振动的分析研究？ • 汽车振动包含哪些振动问题？
什么是SDOF系统?
• 振动过程中，振系的任一瞬间形态由一个 独立坐标即可确定的系统。
弹簧质量系统
扭转摆振系统
单摆系统
为什么研究SDOF系统？
• 实践意义
– 为了满足工作性能的要求，某些机械系统只要 研究在最低阶自由振动频率附近的振动特性， 而且在某一方向的振动决定了该系统工作性能 的好坏。为了分析其振动特性以改善机械系统 工作性能，近似为SDOF。
输入/激励
√
振动系统
√
输出/响应
?
已知路面状况和车辆结构，分析驾驶人受到的振动
振动研究的问题
• 环境预测
已知系统响应和系统参数 求系统的激励
输入/激励
?
振动系统
√
输出/响应
√
振动研究的问题
• 系统设计
已知系统响应和外界激励 求系统的参数
系统尚不存在，需要设 计合理的系统参数，使 系统在已知激励下达到 给定的响应水平
2.通过实验来验证理论分析的结果
简谐振动
• 机械系统的某个物理量(位移、速度或加速度)按时间 的正弦(或余弦)函数规律变化的振动
• 研究其他形式振动的基础 • 可用函数表达式、矢量或复数等形式来表示，不同的
表示方法运用于不同的场合(频域分析用复数表达法)
x Asin( 2 t ) Asin(2ft ) Asin(t )
动体与固定位置之间的关系或者是某个瞬间 两个振动物体位置的相对关系)
例题1.1
• 某振动的位移x(m)与时间t(s)的关系可以写成
x 0.2sin(15t 0.3)
• 求(1)振幅(2)振动圆频率(3)振动频率(4)振动周期(5)相位角
x Asin(t )
A 0.2m 15rad/s f 15 2.39Hz
7个自由度
4个自由度
空间模型
¼汽车模型
2个自由度
平面模型 单自由度
如何进行机械振动的分析研究
• 实验研究：
直接测量振系的响应并进行分析，以了解机械振 动特性（振动分析）；
用已知振源、激振对象，测取响应，以了解系统 特性（系统识别）
• 理论分析和实验结合
1.用实验方法(如模态分析)识别出系统，建立系统特 性模型
振动的危害
• 地震，海啸等灾害 • 运载工具的振动（车辆、船舶、航天器） • 机械设备以及土木结构的破坏 (Tacoma Narrows Bridge) • 噪声 • 降低机器及仪表的精度
振动的用途
• 钟表 • 琴弦振动 • 振动沉桩、拔桩、捣固、压路机 • 振动给料机 • 振动清筛机
什么是机械振动
•系统动力学方程的建立方法 •系统固有频率的计算方法 • 无阻尼系统自由振动响应的计算 • 有阻尼系统自由振动响应的计算 • 有阻尼系统强迫振动响应的计算 • 四分之一汽车振动模型的分析
问题
• 什么是SDOF 系统？ • 为什么研究SDOF系统？ • 如何建立SDOF系统的振动微分方程？ • 如何求解SDOF系统中的固有频率？ • 如何进行SDOF系统的振动响应分析？
隔离体受力分析 由力学原理得到
有阻尼单自由度系统
k(x ) cx mg F(t) mx
mx cx kx F(t)
1.2.1 单自由度系统SDOF的自由振动
Free vibration自由振动：只受到初始干扰， 依靠系统本身的固有特性进行振动
mx cx kx 0
Undamped无阻尼：阻尼c很小，可以不计 Damped 有阻尼：阻尼c不可忽略
机械振动有哪些类型
2.按振动系统的自由度数分类
确定系统在振动过程 中任何瞬时几何位置 所需独立坐标的数目
单自由度系统振动——确定系统在振动过程中任何瞬 时几何位置只需要一个独立坐标的振动；
机械振动有哪些类型
2.按振动系统的自由度数分类
两自由度系统振动——确定系统在振动过程中任何瞬 时几何位置需要两个独立坐标的振动；
T
x A cos(t ) x A2 sin(t ) 2x
x 2x 0
如果系统的运动方程可表示如此，该系统做简谐振动
简谐振动
描述振动的基本参数
• 振动的快慢：频率f(Hz) frequency(周期period) • 振动的强度：振幅A-amplitude • 振动与初始位置有关：相位phase(某时刻振
建立实际系统的力学模型
实际系统的离散化
依据 简化的程度取决于系统本身的复杂程度、外界对它的作用 形式和分析结果的精度要求等
原则
•弹性较小而质量较大的构件 → 质量元件
•质量较小而弹性较大的构件 → 弹性元件
•阻尼较大的部分
→ 阻尼元件
•质量、弹性和阻尼均布 →质量、弹性、阻尼均有的单元
弹性安装的柴油发电机组
机组质量集中为一个质 量元件，弹性支承简化 成并联的弹簧和阻尼器。
线性系统
• 线性系统是在一定条件下对非线性系统的 近似，微小振幅是线性化的重要前提
• 线性系统、线性方程满足叠加原理
• 用线性方程代替非线性方程，存在着误差
sin
3
(1
2
)
6
6
sin
振动微分方程的建立
例1.2 建立单摆作微小振动的运动方程
• 振动隔离：汽车悬架、发动机悬置 • 在线控制：发动机故障监测诊断 • 动态性能分析：操稳和平顺性能 • 模态分析：车身模态分析（特征频率） • 研发产品
一个振动系统由哪些部分构成
• 构成机械振动系统的基本元素
– 惯性、恢复性和阻尼
• 质量(mass) • 弹簧(spring) • 阻尼(damping)
标表示
ri ri (q) ri (q1, q2, q3,, qn )
车辆振动包含哪些振动问题
• 发动机和传动系：发动机在车架上的整机 振动、曲轴系统的扭振
• 制动系：整车、制动器 • 转向系：前轮摆振、蛇行 • 悬架：平顺性 • 车身和车架：
Engine发动机 Transmission变速箱
SDOF无阻尼自由振动分析
• 坐标原点选在系统的静平衡位置
mg kd x k(dx x) mg mx mg k(dx x)
mx kx 0
k dx
m
x k x 0 m
x n2x 0
k(x+dx) x
m
x
mg
x(t)
x0
cos nt
x0
n
sin
nt
x n2x 0
x(t) Cest x(t) Cs2est
输入/激励
√
振动系统
?
汽车产品开发过程中的正向设计
输出/响应
√
振动研究的问题
• 系统辩识
已知系统响应和外界激励 求系统的参数
系统已经存在，需要根 据测量获得的激励和响 应识别系统参数，以便 更好地研究系统特性
输入/激励
√
振动系统
?
输出/响应
√
汽车产品开发过程中的对标 Benchmark
振动研究的问题
什么是振动 Vibration？
• 物体以其平衡位置为中心所做的往复运动
• Any motion that repeats itself after an interval of time
• 振动是自然界中常见的现象
心脏的搏动、耳膜和声带的振动等 汽车、火车、飞机及机械设备的振动 家用电器、钟表的振动 地震以及声、电、磁、光的波动等等 股市的升跌和振荡等
x(t) Asint
x(t) x(t nT )