第一講汽車振動(dòng)噪聲與控制-緒論課件

汽車振動(dòng)與噪聲控制山東交通學(xué)院徐傳燕22緒論振動(dòng)的定義機(jī)械振動(dòng)的兩方面效果噪聲現(xiàn)象振動(dòng)與噪聲控制的方法研究領(lǐng)域?qū)嶒?yàn)及參考書目課程安排331.振動(dòng)的定義振動(dòng)是表征一種運(yùn)動(dòng)的物理量在平衡位置附近作時(shí)而增大時(shí)而減小的反復(fù)變化。42.機(jī)械振動(dòng)的兩方面效果破壞：美國(guó)TacomaNarrow吊橋在中等風(fēng)速下，因共振倒塌(氣流與大橋共振)利用：振動(dòng)的篩選，振動(dòng)沉樁等振動(dòng)的利用鐘表振動(dòng)壓路機(jī)混凝土導(dǎo)振器手機(jī)振動(dòng)裝置振動(dòng)篩上課老師聽(tīng)不到而學(xué)生聽(tīng)得到的手機(jī)響鈴？地震地球表層的快速振動(dòng)－－位移變化影響車船振動(dòng)（加速度影響）車輛平順性-座墊處振動(dòng)加速度評(píng)價(jià)（加權(quán)加速度）

0.315m/(s*s),沒(méi)有不舒適

0.315—0.63，有一些不舒適0.5—1.0,比較不舒適0.8—1.6，不舒適1.25—2.5，很不舒適>2.0,極不舒適=>9.8呢，會(huì)是什么現(xiàn)象？機(jī)床振動(dòng)－－降低機(jī)床的精度，產(chǎn)生誤動(dòng)作，影響其性能機(jī)械噪聲－－紡織廠工人耳聾耳背、鉆孔機(jī)、打樁機(jī)、導(dǎo)振器等遇到氣流時(shí)飛行中的飛機(jī)－－氣流引起的共振導(dǎo)致飛機(jī)折翼遇到海浪時(shí)航行中的輪船－－海浪引起的共振引起輪船斷裂導(dǎo)彈遇到空氣流引起的振動(dòng)－－會(huì)影響導(dǎo)彈的命中率振動(dòng)的危害對(duì)人體的影響（頻率）全身振動(dòng)的生理反應(yīng)對(duì)機(jī)械結(jié)構(gòu)風(fēng)吹橋垮加工精度駕駛穩(wěn)定瞄準(zhǔn)精度影響結(jié)構(gòu)疲勞壽命(1)Tacoma峽谷大橋(1940.7.1－－1940.11.07)(BarneyElliot,HarbineMonroe)舞動(dòng)的格蒂Tacoma大橋坍塌事故9強(qiáng)壯的格蒂－－1950今天的塔科馬海峽大橋－－2007卡門渦街11

流體繞過(guò)非流線形物體時(shí)，物體尾流左右兩側(cè)產(chǎn)生的成對(duì)的、交替排列的、旋轉(zhuǎn)方向相反的反對(duì)稱渦旋?？ㄩT渦街是粘性不可壓縮流體動(dòng)力學(xué)所研究的一種現(xiàn)象。流體繞流高大煙囪、高層建筑、電線、油管道和換熱器的管束時(shí)都會(huì)產(chǎn)生卡門渦街。出現(xiàn)渦街時(shí)，流體對(duì)物體會(huì)產(chǎn)生一個(gè)周期性的交變橫向作用力。如果力的頻率與物體的固有頻率相接近，就會(huì)引起共振，甚至使物體損壞。這種渦街曾使?jié)撍У臐撏R失去觀察能力，海峽大橋受到毀壞，鍋爐的空氣預(yù)熱器管箱發(fā)生振動(dòng)和破裂。但是利用卡門渦街的這種周期的、交替變化的性質(zhì)，可制成卡門渦街流量計(jì)，通過(guò)測(cè)量渦流的脫落頻率來(lái)確定流體的速度或流量?？ㄩT渦街（Kármánvortexstreet）卡門渦街是指流體繞過(guò)非流線形物體時(shí)，物體尾流左右兩側(cè)產(chǎn)生的成對(duì)的、交替排列的、旋轉(zhuǎn)方向相反的反對(duì)稱渦旋

共振英國(guó)渡橋電廠冷卻塔(1965)塔高122m,鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)1965年11月1日，英國(guó)渡橋電廠的8座冷卻塔在8級(jí)風(fēng)中倒掉了3座．1973年9月27日，英國(guó)Ardeer又在大風(fēng)中倒掉了1座冷卻塔。－－共振日本核試驗(yàn)引起的地震1415

馮卡門1954年在《空氣動(dòng)力學(xué)的發(fā)展》一書中寫道塔科瑪海峽大橋的毀壞，是由周期性漩渦的共振引起的。設(shè)計(jì)的人想建造一個(gè)較便宜的結(jié)構(gòu)，采用了平鈑來(lái)替代桁架作為邊墻。不幸，這些平鈑引起了渦旋的發(fā)放，使橋身開始扭轉(zhuǎn)振動(dòng)。這一大橋的破壞現(xiàn)象，是振動(dòng)與渦旋發(fā)生共振引起的。Tacoma大橋主要是基于靜強(qiáng)度理論設(shè)計(jì)，對(duì)于動(dòng)力學(xué)特性沒(méi)有充分考慮。在工程設(shè)計(jì)中靜力學(xué)設(shè)計(jì)與動(dòng)力學(xué)設(shè)計(jì)同等重要Tacoma大橋坍塌原因163.噪聲現(xiàn)象

振動(dòng)是噪聲的主要來(lái)源，同時(shí)振動(dòng)通過(guò)基礎(chǔ)傳向各方，而從環(huán)境工程的角度講振動(dòng)污染是指對(duì)人體及生物帶來(lái)有害的影響。17振動(dòng)噪聲對(duì)人體危害181.暈動(dòng)病暈動(dòng)病，是暈車、暈船、暈機(jī)等的總稱。它是指乘坐交通工具時(shí)，人體內(nèi)耳前庭平衡感受器受到過(guò)度運(yùn)動(dòng)刺激，前庭器官產(chǎn)生過(guò)量生物電，影響神經(jīng)中樞而出現(xiàn)的出冷汗、惡心、嘔吐、頭暈等癥狀群。

192.振動(dòng)病

長(zhǎng)期接觸強(qiáng)烈振動(dòng)，可引起一種手部血管痙攣、骨關(guān)節(jié)改變和神經(jīng)末梢感覺(jué)障礙為突出特征的疾病，稱為振動(dòng)病，也成振動(dòng)性白指或職業(yè)性雷諾現(xiàn)象。主要表現(xiàn)：夜間手劇痛，振動(dòng)覺(jué)、溫?zé)嵊X(jué)、痛覺(jué)障礙，手指呈節(jié)段性蒼白或白斑樣分布?；颊吒杏X(jué)手指麻木、僵硬，有蟻行感。203.司機(jī)：受振動(dòng)危害的職業(yè)之一司機(jī)是長(zhǎng)期工作在振動(dòng)環(huán)境的人，據(jù)日本對(duì)370名拖拉機(jī)司機(jī)的的調(diào)查，發(fā)現(xiàn)骨關(guān)節(jié)、胸部和腰椎發(fā)生病變的比例分別為71％、52％和8％。腰椎和胸部同時(shí)發(fā)生病變比例達(dá)到40％，工作10年以上人病變比例達(dá)到80％。216.次聲(頻率為0.0001Hz～20Hz的聲波) 1890年，一艘名叫“馬爾波羅號(hào)”帆船在從新西蘭駛往英國(guó)的途中，突然神秘地失蹤了。20年后，人們?cè)诨鸬貚u海岸邊發(fā)現(xiàn)了它。奇怪的是，船上的東西都原封未動(dòng)，完好如初。船長(zhǎng)航海日記的字跡仍然依稀可辨；就連那些死已多年的船員，也都“各在其位”，保持著當(dāng)年在崗時(shí)的“姿勢(shì)”。22原因馬六甲海峽慘案，是因?yàn)樨洿隈偨摵{時(shí)，恰遇海上起了風(fēng)暴。風(fēng)暴與海浪摩擦，產(chǎn)生了次聲波。次聲波使人的心臟及其它內(nèi)臟劇烈抖動(dòng)、狂跳，以致血管破裂，最后促使死亡。汽車振動(dòng)噪聲23因?yàn)槲灰七^(guò)大可能引起結(jié)構(gòu)各部件之間的相互干涉，比如汽車的輪軸與大梁因?yàn)檎駝?dòng)而頻繁碰撞，造成大梁過(guò)早損害，并危及行車安全。汽車在運(yùn)行過(guò)程中各總稱部件都要產(chǎn)生噪聲為了研究上的方便，常將汽車噪聲按其產(chǎn)生的原因進(jìn)行分類，即燃燒噪聲、機(jī)械噪聲、氣流噪聲(發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)、排氣)

5.振動(dòng)與噪聲的控制方法241、消振（聲）2、隔振（聲）3、結(jié)構(gòu)改進(jìn)25噪聲的控制依據(jù)：聲源振動(dòng)產(chǎn)生聲音空氣等介質(zhì)的傳播耳膜的振動(dòng)26噪聲的控制減少噪聲的主要途徑有：①控制噪聲聲源

②阻斷噪聲傳播

③在人耳處減弱噪聲

改變、減少或停止聲源振動(dòng)隔聲、吸聲和消聲戴護(hù)耳器，如耳塞、耳罩、頭盔等消聲器27消聲門28消聲室29汽車性能測(cè)試30醫(yī)學(xué)測(cè)試31用途：(工業(yè))控制室、設(shè)備間、精密儀器檢測(cè)、測(cè)試

(民用)醫(yī)學(xué)檢查、科學(xué)研究、音樂(lè)練習(xí)、聽(tīng)力測(cè)試某電子廠隔聲測(cè)試房惠而浦公司在線噪聲測(cè)試房隔聲房

雖然各個(gè)不同領(lǐng)域中的現(xiàn)象雖然各具特色，但往往有著相似的數(shù)學(xué)力學(xué)描述。正是在這個(gè)共性基礎(chǔ)上，有可能建立某種統(tǒng)一的理論來(lái)處理各種振動(dòng)問(wèn)題。借助數(shù)學(xué)、物理、實(shí)驗(yàn)和計(jì)算技術(shù)，探討各種振動(dòng)現(xiàn)象，闡明振動(dòng)的基本規(guī)律，以便克服振動(dòng)的消極因素，利用其積極因素，為合理解決各種振動(dòng)問(wèn)題提供理論依據(jù)。學(xué)習(xí)振動(dòng)理論的目的之一：動(dòng)態(tài)分析和設(shè)計(jì)的需要掌握振動(dòng)的基本理論和分析方法，用以確定和限制振動(dòng)對(duì)工程結(jié)構(gòu)和機(jī)械產(chǎn)品的性能、壽命和安全的有害影響。學(xué)習(xí)振動(dòng)理論的目的之一：解決汽車NVH問(wèn)題的需要現(xiàn)代汽車的技術(shù)發(fā)展方向主要包括：安全、環(huán)保、信息化、低成本和舒適性。其中，舒適性的提高主要依賴NVH技術(shù)的發(fā)展和支持?！癗VH是汽車工業(yè)角逐的新戰(zhàn)場(chǎng)，它向消費(fèi)者有力地證明了產(chǎn)品的質(zhì)量。”

汽車NVH的含義汽車NVH（Noise、Vibration、Harshness）問(wèn)題即汽車的噪聲、振動(dòng)與舒適性，是衡量汽車制造質(zhì)量的一個(gè)綜合性問(wèn)題，它給汽車用戶的感受是最直接和最表面的。有統(tǒng)計(jì)資料顯示，整車約有1/3的故障問(wèn)題是和車輛的NVH問(wèn)題有關(guān)系，而國(guó)際上各大汽車公司有近20%的研發(fā)費(fèi)用消耗在解決車輛的NVH問(wèn)題上。汽車NVH研究現(xiàn)狀汽車NVH的含義國(guó)外研究現(xiàn)狀國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀國(guó)外研究現(xiàn)狀具有汽車NVH的正向開發(fā)能力具有先進(jìn)的汽車NVH測(cè)試、分析方法和條件具有解決汽車NVH問(wèn)題的豐富經(jīng)驗(yàn)具有汽車NVH的正向開發(fā)能力

1)具有專門的噪聲研究及設(shè)計(jì)隊(duì)伍,把低噪聲汽車產(chǎn)品的設(shè)計(jì)制造作為產(chǎn)品開發(fā)的主要目標(biāo)之一,從整車到零部件及總成均制定了相應(yīng)的控制目標(biāo)。從設(shè)計(jì)、工藝、制造等各個(gè)環(huán)節(jié)都圍繞實(shí)現(xiàn)低噪聲產(chǎn)品而開展。在技術(shù)方法上,國(guó)外已研究并成功應(yīng)用了一系列的先進(jìn)設(shè)計(jì)、分析和測(cè)試方法,如在設(shè)計(jì)階段,采用先進(jìn)的聲學(xué)設(shè)計(jì)軟件,如SysNoise等進(jìn)行聲學(xué)設(shè)計(jì)；在聲源識(shí)別及結(jié)構(gòu)聲場(chǎng)耦合方面的研究,也已采用和形成了一系列基本成熟的技術(shù)和方法,如傳遞函數(shù)測(cè)量(FRF)、有限元法(FEM)、邊界元法(BEM)、傳遞途徑分析(TPA)、統(tǒng)計(jì)能量分析(SEM)、聲強(qiáng)法(SI)、聲全息法（NAH）等。

2)汽車工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的研究和實(shí)驗(yàn)積累，已經(jīng)形成了一套相對(duì)成熟的汽車噪聲振動(dòng)分析、控制和產(chǎn)品聲學(xué)設(shè)計(jì)方法，可以在產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段對(duì)所設(shè)計(jì)產(chǎn)品的聲學(xué)性能進(jìn)行分析評(píng)價(jià)和修改，實(shí)現(xiàn)汽車產(chǎn)品的動(dòng)態(tài)擇優(yōu)聲學(xué)設(shè)計(jì)。38國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀起步較晚，進(jìn)步很快汽車NVH測(cè)試分析能力及工程實(shí)施方面提高很快汽車NVH正向開發(fā)能力非常薄弱國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀我國(guó)的NVH理論研究和實(shí)驗(yàn)研究起步較晚，在上世紀(jì)末期才有些汽車廠家對(duì)汽車變速箱、動(dòng)力總成、懸置系統(tǒng)等部件的NVH特性進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究，還沒(méi)有達(dá)到對(duì)汽車整NVH特性研究的高度和深度。合資汽車生產(chǎn)企業(yè)采用了外方母公司引進(jìn)或推薦的軟硬件，構(gòu)成最基本的振動(dòng)噪聲分析系統(tǒng)，主要工作是采用商用分析軟件，測(cè)試分析車輛的噪聲指標(biāo)。在NVH方面基本上沒(méi)有我國(guó)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的系統(tǒng)在汽車工業(yè)界應(yīng)用。國(guó)內(nèi)開展該領(lǐng)域研究較早的單位有上海交大、合肥工業(yè)大學(xué)、上海泛亞、上海同濟(jì)同捷科技股份有限公司、吉林大學(xué)、清華大學(xué)，取得了不錯(cuò)的成績(jī)。41振動(dòng)基礎(chǔ)信號(hào)處理相關(guān)軟件

振動(dòng)與噪聲控制研究領(lǐng)域振動(dòng)基礎(chǔ)基礎(chǔ)力學(xué)理論：

材料力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)、彈性力學(xué)、塑性力學(xué)、強(qiáng)度理論、計(jì)算力學(xué)及相關(guān)應(yīng)用一般力學(xué)和振動(dòng)理論:

靜力學(xué)、運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)、穩(wěn)定性、線性、非線性、自激、隨機(jī)振動(dòng)、轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)等...數(shù)學(xué)與非線性科學(xué)：

非線性科學(xué)、現(xiàn)代調(diào)和分析與分形數(shù)學(xué)理論、微分幾何與群論算子理論、應(yīng)用數(shù)學(xué)...結(jié)構(gòu)可靠性及優(yōu)化設(shè)計(jì)：系統(tǒng)可靠性理論、表征及分析方法，優(yōu)化方法、各種優(yōu)化設(shè)計(jì)方案及其具體實(shí)現(xiàn)...控制理論及應(yīng)用：減振、隔振、阻振、消振，各種控制理論及應(yīng)用及其在動(dòng)力學(xué)中的應(yīng)用...NVH及振動(dòng)利用工程：

探討NVH行業(yè)實(shí)際工程問(wèn)題、振動(dòng)利用技術(shù)...聲學(xué)基礎(chǔ)及噪聲治理

聲學(xué)相關(guān)的各種基礎(chǔ)理論，沖擊和機(jī)械噪聲、建筑聲學(xué)、水聲學(xué)、電聲學(xué)治理...信號(hào)處理振動(dòng)實(shí)驗(yàn)與測(cè)試技術(shù)：

智能化測(cè)試儀器及傳感器、振動(dòng)、沖擊、噪聲的實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)方法...信號(hào)處理方法：

各種信號(hào)處理方法及其實(shí)現(xiàn)、參數(shù)提取、模型分析以及系統(tǒng)設(shè)計(jì)、研制、應(yīng)用等...人工智能與模式識(shí)別：

神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、遺傳算法、人工免疫算法、支持向量機(jī)、模式識(shí)別、機(jī)器視覺(jué)等...故障診斷及健康監(jiān)測(cè)：

機(jī)械故障診斷技術(shù)基礎(chǔ)理論、方法及應(yīng)用、結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)、損傷識(shí)別等技術(shù)...軟件計(jì)算流體力學(xué)：

Fluent、Gambit、Cfx、Numeca、STAR-CD、Phoenics、FEPG、Icem-cfd等軟件聲學(xué)分析軟件：sysnoise、AutoSea、EASA、VeryCD、RAMSETE等聲學(xué)分析...仿真軟件Matlab：

各種連續(xù)、離散及混雜系統(tǒng)simulink動(dòng)態(tài)建模、仿真和分析...軟件虛擬儀器：

LabVIEW、LabWindows/CVI等虛擬儀器的編程、應(yīng)用和設(shè)計(jì)CAE軟件：Ansys、Patran、Nastran、Marc、Adams、Dytran、Fatigue、Easy5、Actran數(shù)學(xué)軟件：

Maple、Mathematica、MathCAD、Origin、Tecplot、Excel等數(shù)學(xué)工具的應(yīng)用6參考書目487課程安排49教學(xué)內(nèi)容振動(dòng)理論基礎(chǔ)（第1章）聲學(xué)理論基礎(chǔ)（第2章）汽車振動(dòng)分析與控制（第3、4、5章）汽車噪聲分析與控制（第6、7、8章）50考核方法考核方法：采用考勤、平時(shí)考核和期末測(cè)驗(yàn)結(jié)合的方法進(jìn)行。期末考試采用閉卷方式，期末考試成績(jī)與平時(shí)成績(jī)?cè)诳偝煽?jī)中的比重為7:3。生活中的辛苦阻撓不了我對(duì)生活的熱愛(ài)。7月-237月-23Thursday,July27,2023人生得意須盡歡，莫使金樽空對(duì)月。09:16:4709:16:4709:167/27/20239:16:47AM做一枚螺絲釘，那里需要那里上。7