機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)第一章機(jī)械系統(tǒng)噪聲的分類(lèi)和特性課件

隨著工業(yè)的不短發(fā)展，噪聲已經(jīng)成為人類(lèi)主要的公害之一。機(jī)械系統(tǒng)的噪聲不僅是環(huán)境噪聲的一個(gè)重要組成部分，也是評(píng)價(jià)機(jī)械產(chǎn)品的指標(biāo)之一，因此控制機(jī)械系統(tǒng)的噪聲，使其降低至允許范圍內(nèi)，已成為工業(yè)生產(chǎn)中必須解決的一大問(wèn)題。第一節(jié)機(jī)械系統(tǒng)噪聲的分類(lèi)和特性一、機(jī)械系統(tǒng)噪聲的形成噪聲和振動(dòng)是機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的兩種物理現(xiàn)象，隨著工業(yè)的不短發(fā)展，噪聲已經(jīng)成為人類(lèi)主要的公害之一。機(jī)械系統(tǒng)1二者之間有著密切的聯(lián)系。噪聲屬于聲音的某種狀態(tài)。聲音產(chǎn)生于物體的振動(dòng)，并通過(guò)氣體、液體或固體介質(zhì)以波的形式進(jìn)行傳播。機(jī)械和器械的發(fā)聲部位成為聲源。各種不同類(lèi)型的機(jī)械，在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中可能因不同的原因而引起噪聲。按作用力的種類(lèi)來(lái)分，引起噪聲的原因有：1.金屬機(jī)件之間的撞擊力造成的噪聲。2.周期性的交變力對(duì)機(jī)件的作用而引起的噪聲。3.不均勻隨機(jī)力的作用而引起的噪聲。二者之間有著密切的聯(lián)系。噪聲屬于聲音的某種狀各種不同類(lèi)型的機(jī)2二、衡量噪聲的指標(biāo)機(jī)械系統(tǒng)的噪聲通常為寬頻帶噪聲，其強(qiáng)弱可以用客觀評(píng)價(jià)量（如聲壓級(jí)、聲強(qiáng)級(jí)、聲功率等）或主觀評(píng)價(jià)量（如響度、響度級(jí)、A聲級(jí)、噪聲評(píng)價(jià)數(shù)NR、A計(jì)全聲功率級(jí)等）來(lái)衡量。客觀評(píng)價(jià)量是對(duì)噪聲強(qiáng)弱的物理度量，而主觀評(píng)價(jià)量則表征了人多機(jī)械噪聲強(qiáng)弱的主觀感覺(jué)，但評(píng)價(jià)機(jī)械系統(tǒng)噪聲則通常用主觀評(píng)價(jià)量進(jìn)行評(píng)價(jià)。二、衡量噪聲的指標(biāo)機(jī)械系統(tǒng)的噪聲通常為寬頻帶噪聲，其強(qiáng)弱可以3（一）噪聲的客觀評(píng)價(jià)量1.聲壓級(jí)（單位為分貝）聲壓是指聲波在其傳播方向相垂直的平面上的壓力。為了能方便的表示聲壓，聲學(xué)中常采用聲壓級(jí)來(lái)表示，注意教材中聲壓與聲壓級(jí)的關(guān)系式。2.聲功率級(jí)聲功率是指聲波輻射、傳輸或接收的功率。對(duì)確定的聲源，其聲功率是一恒量。教材中聲功率級(jí)的表達(dá)式。（一）噪聲的客觀評(píng)價(jià)量43.聲強(qiáng)級(jí)聲強(qiáng)級(jí)是指通過(guò)與聲波傳播方向相垂直的單位表面積上的聲功率。注意聲強(qiáng)級(jí)與聲壓級(jí)的關(guān)系，從計(jì)算式中可以看出聲壓級(jí)與聲強(qiáng)級(jí)數(shù)值是相同的。（二）噪聲的主觀評(píng)價(jià)量1.響度與響度級(jí)人耳對(duì)聲音強(qiáng)度的主觀感覺(jué)與聲壓與聲音的頻率有關(guān)。如兩個(gè)具有相同聲壓級(jí)的聲音，由于它們3.聲強(qiáng)級(jí)（二）噪聲的主觀評(píng)價(jià)量1.響度與響度級(jí)人耳對(duì)聲音強(qiáng)5的頻率不同，高頻聲音給人耳的感覺(jué)比低頻聲音要響些，這是由于人耳對(duì)高頻聲與低頻聲的敏感程度不同所致。因此，人們就采用與頻率及聲壓都相關(guān)的量——響度級(jí)來(lái)描述人對(duì)聲音的主觀感覺(jué)。注意教材上對(duì)響度級(jí)的定義，及其單位phon（方）。響度級(jí)雖然定量的確定了響度感覺(jué)與聲音的頻率和聲壓級(jí)的關(guān)系，但不能定量地確定一個(gè)聲音比另外一個(gè)聲音響多少。為了確定響度關(guān)系，引出了響度N的概念。的頻率不同，高頻聲音給人耳的感覺(jué)比低頻聲音注意教材上對(duì)響度級(jí)6響度的單位為sone（宋）。規(guī)定聲壓級(jí)為40dB的1kHz純音的響度為1sone，也就是1sone等于40phon。因此，響度表示正常聽(tīng)者判斷一個(gè)聲音比響度級(jí)為40phon的參考聲音強(qiáng)的倍數(shù)。2.A聲級(jí)為模擬人耳聽(tīng)覺(jué)對(duì)不同頻率的聲音有不同靈敏度的特性，在噪聲測(cè)試儀內(nèi)設(shè)計(jì)了一種特殊的濾波器，稱為計(jì)權(quán)網(wǎng)路，它可按等響度曲線，對(duì)不同頻率的聲音進(jìn)行不同程度的衰減。一般響度的單位為sone（宋）。規(guī)定聲壓級(jí)為40dB的2.A聲級(jí)7設(shè)置有A、B、C三種計(jì)權(quán)網(wǎng)絡(luò)。其中A計(jì)權(quán)網(wǎng)絡(luò)與人耳的主要特性最為接近。A聲級(jí)是用A計(jì)權(quán)網(wǎng)絡(luò)測(cè)得的表頭上的測(cè)量示值。單位dBA。3.噪聲評(píng)價(jià)數(shù)NR噪聲評(píng)價(jià)數(shù)NR是對(duì)A聲級(jí)的升級(jí)，評(píng)價(jià)指標(biāo)跟為嚴(yán)格。三、機(jī)械系統(tǒng)噪聲的傳播和衰減噪聲的主要傳播途徑：設(shè)置有A、B、C三種計(jì)權(quán)網(wǎng)絡(luò)。其中A計(jì)權(quán)網(wǎng)絡(luò)3.噪聲評(píng)價(jià)數(shù)N81.直接傳播2.反射傳播3.間接傳播噪聲在傳播過(guò)程中又引起其他構(gòu)件的振動(dòng)，進(jìn)而產(chǎn)生新的噪聲，成為噪聲系統(tǒng)中的第二噪聲源。1.直接傳播9第二節(jié)機(jī)械系統(tǒng)噪聲控制噪聲控制的目的在于保護(hù)人體的健康和減少對(duì)人類(lèi)社會(huì)環(huán)境的污染，為人們的正常工作、學(xué)習(xí)、生活創(chuàng)造一個(gè)舒適的聲學(xué)環(huán)境。機(jī)械系統(tǒng)噪聲的控制途徑有：1.聲源控制2.噪聲傳播途徑控制3.噪聲接受點(diǎn)（人或物）控制。第二節(jié)機(jī)械系統(tǒng)噪聲控制噪聲控制的目的在于保護(hù)人體的健康和減10具體的實(shí)施措施包括降低噪聲源的發(fā)射聲能，切斷從噪聲源到人耳的傳播途徑，吸收一部分聲能以減小其發(fā)射量，以及對(duì)人耳進(jìn)行隔聲保護(hù)等。一、噪聲源控制1.降低激振力振動(dòng)一般是由于沖擊力、交變力和摩擦力而激勵(lì)的。在具體沖擊力作用的機(jī)械設(shè)備中，消除振動(dòng)和噪聲是不可能的。減小振動(dòng)和降低噪聲的最有效途徑是具體的實(shí)施措施包括降低噪聲源的發(fā)射聲能，切斷從噪聲源到人耳的11改變機(jī)械的結(jié)構(gòu)和工藝過(guò)程，以不產(chǎn)生沖擊或消除沖擊作用的工藝代替原有工藝，例如用焊接代替鉚接、用壓延代替沖壓等。在非沖擊作用的機(jī)械設(shè)備中，系統(tǒng)的振動(dòng)多有交變力所引起?；剞D(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，常常有不平衡的慣性力存在，這種不平衡慣性力的作用會(huì)由于間隙的存在、結(jié)構(gòu)剛度不大以及零件固定不牢而加大。為了減少和降低噪聲，應(yīng)盡量減小撞擊件的質(zhì)量，降低撞擊速度，對(duì)回轉(zhuǎn)件進(jìn)行靜態(tài)與動(dòng)態(tài)平衡以提改變機(jī)械的結(jié)構(gòu)和工藝過(guò)程，以不產(chǎn)生沖擊或消除在非沖擊作用的機(jī)12高傳動(dòng)件的精度，減小結(jié)合處的間隙，盡量采用均勻的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)代替往復(fù)運(yùn)動(dòng)，合理安排潤(rùn)滑，減少運(yùn)動(dòng)表面粗糙度，以減小摩擦力。此外，因共振能很有效的傳動(dòng)振動(dòng)和發(fā)射噪聲，因此要特別注意調(diào)整機(jī)械設(shè)備及其主要零部件的固有頻率，使其不與激振的干擾力頻率相一致或接近。2.提高發(fā)聲零件的抗振性此方面的主要措施有：選用發(fā)聲小的材料制造零件，提高零件的動(dòng)剛度，采用吸收振動(dòng)能量大的高傳動(dòng)件的精度，減小結(jié)合處的間隙，盡量采用均勻的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)代替13結(jié)構(gòu)，增大易發(fā)聲零件的質(zhì)量，減少發(fā)聲零件的聲輻射面積。二、噪聲傳播途徑控制噪聲傳播途徑控制就是在噪聲傳播的途徑中增設(shè)障礙或切斷其傳播路線的裝置，以減小傳至人耳的噪聲能量。1.消音器降噪常用的降噪裝置有消聲器、隔聲罩和隔聲屏。消聲器的種類(lèi)有抗性消聲器、阻性消聲器和復(fù)合消聲器。結(jié)構(gòu)，增大易發(fā)聲零件的質(zhì)量，減少發(fā)聲零件的二、噪聲傳播途徑控14抗性消聲器主要原理是是進(jìn)入管道的聲音產(chǎn)生發(fā)射，干涉或共振，從而消弱聲波的能量。主要用來(lái)消除低、中頻噪聲。阻性消聲器主要原理是利用吸音材料將進(jìn)入管道的聲音能量吸收，從而達(dá)到降噪的目的。主要用來(lái)消除中、高頻聲音。復(fù)合消聲器則具有兩種消音器的共有特性。2.隔聲罩降噪簡(jiǎn)單原理就是把整個(gè)發(fā)聲機(jī)器全部罩起來(lái)，在沒(méi)有抗性消聲器主要原理是是進(jìn)入管道的聲音產(chǎn)生發(fā)射，2.隔聲罩降噪15縫隙的前提下降噪效果很好，一旦有縫隙、孔眼等破損時(shí)降噪效果就會(huì)急劇下降。缺點(diǎn)：不利于散熱。3.隔聲屏降噪隔聲屏是用隔聲結(jié)構(gòu)或屏障，放在噪聲源于接受點(diǎn)之間，以阻擋噪聲直接向接受點(diǎn)輻射的一種降噪裝置。三、消音器設(shè)計(jì)1.擴(kuò)張型消音器擴(kuò)張型消音器是利用當(dāng)聲波進(jìn)入擴(kuò)張室時(shí)因突然擴(kuò)張而使能量耗散的原理制成的消音器?？p隙的前提下降噪效果很好，一旦有縫隙、孔眼等3.隔聲屏降噪三162.共振型消音器利用聲波與消音器中媒介的共振原理，使兩波相互抵抗，達(dá)到降噪的目的。3.聲干涉型消音器聲干涉型消音器是利用兩個(gè)頻率相同、相位相反的聲波干涉能減小聲波振幅的原理制成的消音器。自學(xué)一下隔聲罩與隔聲屏的設(shè)計(jì)要點(diǎn)。2.共振型消音器利用聲波與消音器中媒介的共振自學(xué)一下17第三節(jié)機(jī)械噪聲測(cè)量簡(jiǎn)介一、噪聲測(cè)量系統(tǒng)常用的噪聲測(cè)量?jī)x器主要用來(lái)測(cè)量聲場(chǎng)的聲壓。注意：1.聲級(jí)計(jì)的分類(lèi)聲級(jí)計(jì)按測(cè)量精度和穩(wěn)定性，可以分為0、Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ四種類(lèi)型。其中0、Ⅰ為精密聲級(jí)計(jì)，Ⅱ、Ⅲ為普通聲級(jí)計(jì)。Ⅰ第三節(jié)機(jī)械噪聲測(cè)量簡(jiǎn)介一、噪聲測(cè)量系統(tǒng)常用的噪聲測(cè)量?jī)x器主要182.聲強(qiáng)計(jì)注意聲強(qiáng)計(jì)的主要排列形式，順置式、并列式、面對(duì)式等多種。各自特點(diǎn)見(jiàn)表8-7.3.傳聲器傳聲器是一種將聲音信號(hào)轉(zhuǎn)化為相應(yīng)電信號(hào)的聲-電換能器，常用的傳聲器類(lèi)型有：電容式、壓電式、動(dòng)圈式。測(cè)量用傳聲器分為聲壓型和聲場(chǎng)型兩類(lèi)。聲壓型傳聲器主要用于擴(kuò)散場(chǎng)測(cè)量，例如混響室、小2.聲強(qiáng)計(jì)19型車(chē)間等。聲場(chǎng)型傳聲器主要用于自由場(chǎng)測(cè)量，例如室外廣場(chǎng)、大型車(chē)間等反射較少的場(chǎng)合。二、測(cè)量環(huán)境對(duì)測(cè)量結(jié)果的修正對(duì)機(jī)械系統(tǒng)進(jìn)行噪聲測(cè)試的環(huán)境主要有室內(nèi)和室外兩種。室內(nèi)環(huán)境又分為消音室、混響室和半混響室三種。消音室是指只有直達(dá)聲沒(méi)有反射聲的自由聲場(chǎng)?；祉懯覟閿U(kuò)散聲場(chǎng)，吸音很小，室內(nèi)聲波經(jīng)多次反射型車(chē)間等。二、測(cè)量環(huán)境對(duì)測(cè)量結(jié)果的修正對(duì)機(jī)械系統(tǒng)進(jìn)行噪聲測(cè)試20形成室內(nèi)各點(diǎn)聲能均勻分布，故不同位置處得聲壓幾乎是恒定相等的。半混響室的聲場(chǎng)為半擴(kuò)散場(chǎng)，只是車(chē)間現(xiàn)場(chǎng)大多數(shù)房間的情況，及實(shí)際房間的四壁、天花板、地面等不完全反射聲波，也不完全吸收聲波，在這種環(huán)境中測(cè)得的結(jié)果就要進(jìn)行修正。修正方法中注意本底噪聲的影響：本底噪聲亦稱為背景噪聲，主要指電聲系統(tǒng)