第一講汽車振動噪聲與控制-緒論2023/12/27第一講汽車振動噪聲與控制緒論2緒論振動的定義機械振動的兩方面效果噪聲現象振動與噪聲控制的方法研究領域實驗及參考書目課程安排第一講汽車振動噪聲與控制緒論31.振動的定義振動是表征一種運動的物理量在平衡位置附近作時而增大時而減小的反復變化。第一講汽車振動噪聲與控制緒論2.機械振動的兩方面效果破壞：美國TacomaNarrow吊橋在中等風速下，因共振倒塌(氣流與大橋共振)利用：振動的篩選，振動沉樁等第一講汽車振動噪聲與控制緒論振動的利用鐘表振動壓路機混凝土導振器手機振動裝置振動篩上課老師聽不到而學生聽得到的手機響鈴？第一講汽車振動噪聲與控制緒論地震地球表層的快速振動－－位移變化影響車船振動（加速度影響）車輛平順性-座墊處振動加速度評價（加權加速度）0.315m/(s*s),沒有不舒適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，會是什么現象？機床振動－－降低機床的精度，產生誤動作，影響其性能機械噪聲－－紡織廠工人耳聾耳背、鉆孔機、打樁機、導振器等遇到氣流時飛行中的飛機－－氣流引起的共振導致飛機折翼遇到海浪時航行中的輪船－－海浪引起的共振引起輪船斷裂導彈遇到空氣流引起的振動－－會影響導彈的命中率振動的危害第一講汽車振動噪聲與控制緒論對人體的影響（頻率）全身振動的生理反應對機械結構風吹橋垮加工精度駕駛穩定瞄準精度影響結構疲勞壽命第一講汽車振動噪聲與控制緒論(1)Tacoma峽谷大橋(1940.7.1－－1940.11.07)(BarneyElliot,HarbineMonroe)舞動的格蒂第一講汽車振動噪聲與控制緒論Tacoma大橋坍塌事故第一講汽車振動噪聲與控制緒論強壯的格蒂－－1950今天的塔科馬海峽大橋－－2007第一講汽車振動噪聲與控制緒論卡門渦街流體繞過非流線形物體時，物體尾流左右兩側產生的成對的、交替排列的、旋轉方向相反的反對稱渦旋?？ㄩT渦街是粘性不可壓縮流體動力學所研究的一種現象。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都會產生卡門渦街。出現渦街時，流體對物體會產生一個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，就會引起共振，甚至使物體損壞。這種渦街曾使潛水艇的潛望鏡失去觀察能力，海峽大橋受到毀壞，鍋爐的空氣預熱器管箱發生振動和破裂。但是利用卡門渦街的這種周期的、交替變化的性質，可制成卡門渦街流量計，通過測量渦流的脫落頻率來確定流體的速度或流量。第一講汽車振動噪聲與控制緒論卡門渦街（Kármánvortexstreet）卡門渦街是指流體繞過非流線形物體時，物體尾流左右兩側產生的成對的、交替排列的、旋轉方向相反的反對稱渦旋

共振第一講汽車振動噪聲與控制緒論英國渡橋電廠冷卻塔(1965)塔高122m,鋼筋混凝土結構1965年11月1日，英國渡橋電廠的8座冷卻塔在8級風中倒掉了3座．1973年9月27日，英國Ardeer又在大風中倒掉了1座冷卻塔。－－共振日本核試驗引起的地震第一講汽車振動噪聲與控制緒論第一講汽車振動噪聲與控制緒論馮卡門1954年在《空氣動力學的發展》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。設計的人想建造一個較便宜的結構，采用了平鈑來替代桁架作為邊墻。不幸，這些平鈑引起了渦旋的發放，使橋身開始扭轉振動。這一大橋的破壞現象，是振動與渦旋發生共振引起的。Tacoma大橋主要是基于靜強度理論設計，對于動力學特性沒有充分考慮。在工程設計中靜力學設計與動力學設計同等重要Tacoma大橋坍塌原因第一講汽車振動噪聲與控制緒論3.噪聲現象

振動是噪聲的主要來源，同時振動通過基礎傳向各方，而從環境工程的角度講振動污染是指對人體及生物帶來有害的影響。第一講汽車振動噪聲與控制緒論第一講汽車振動噪聲與控制緒論振動噪聲對人體危害1.暈動病暈動病，是暈車、暈船、暈機等的總稱。它是指乘坐交通工具時，人體內耳前庭平衡感受器受到過度運動刺激，前庭器官產生過量生物電，影響神經中樞而出現的出冷汗、惡心、嘔吐、頭暈等癥狀群。

第一講汽車振動噪聲與控制緒論2.振動病

長期接觸強烈振動，可引起一種手部血管痙攣、骨關節改變和神經末梢感覺障礙為突出特征的疾病，稱為振動病，也成振動性白指或職業性雷諾現象。主要表現：夜間手劇痛，振動覺、溫熱覺、痛覺障礙，手指呈節段性蒼白或白斑樣分布?；颊吒杏X手指麻木、僵硬，有蟻行感。第一講汽車振動噪聲與控制緒論3.司機：受振動危害的職業之一司機是長期工作在振動環境的人，據日本對370名拖拉機司機的的調查，發現骨關節、胸部和腰椎發生病變的比例分別為71％、52％和8％。腰椎和胸部同時發生病變比例達到40％，工作10年以上人病變比例達到80％。第一講汽車振動噪聲與控制緒論6.次聲(頻率為0.0001Hz～20Hz的聲波) 1890年，一艘名叫“馬爾波羅號”帆船在從新西蘭駛往英國的途中，突然神秘地失蹤了。20年后，人們在火地島海岸邊發現了它。奇怪的是，船上的東西都原封未動，完好如初。船長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”，保持著當年在崗時的“姿勢”。第一講汽車振動噪聲與控制緒論原因馬六甲海峽慘案，是因為貨船在駛近該海峽時，恰遇海上起了風暴。風暴與海浪摩擦，產生了次聲波。次聲波使人的心臟及其它內臟劇烈抖動、狂跳，以致血管破裂，最后促使死亡。第一講汽車振動噪聲與控制緒論汽車振動噪聲因為位移過大可能引起結構各部件之間的相互干涉，比如汽車的輪軸與大梁因為振動而頻繁碰撞，造成大梁過早損害，并危及行車安全。汽車在運行過程中各總稱部件都要產生噪聲為了研究上的方便，常將汽車噪聲按其產生的原因進行分類，即燃燒噪聲、機械噪聲、氣流噪聲(發動機的進、排氣)

第一講汽車振動噪聲與控制緒論5.振動與噪聲的控制方法1、消振（聲）2、隔振（聲）3、結構改進第一講汽車振動噪聲與控制緒論噪聲的控制依據：聲源振動產生聲音空氣等介質的傳播耳膜的振動第一講汽車振動噪聲與控制緒論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隔聲、吸聲和消聲戴護耳器，如耳塞、耳罩、頭盔等第一講汽車振動噪聲與控制緒論消聲器第一講汽車振動噪聲與控制緒論消聲門第一講汽車振動噪聲與控制緒論消聲室汽車性能測試第一講汽車振動噪聲與控制緒論醫學測試第一講汽車振動噪聲與控制緒論用途：(工業)控制室、設備間、精密儀器檢測、測試(民用)醫學檢查、科學研究、音樂練習、聽力測試某電子廠隔聲測試房惠而浦公司在線噪聲測試房隔聲房第一講汽車振動噪聲與控制緒論

雖然各個不同領域中的現象雖然各具特色，但往往有著相似的數學力學描述。正是在這個共性基礎上，有可能建立某種統一的理論來處理各種振動問題。借助數學、物理、實驗和計算技術，探討各種振動現象，闡明振動的基本規律，以便克服振動的消極因素，利用其積極因素，為合理解決各種振動問題提供理論依據。學習振動理論的目的之一：動態分析和設計的需要掌握振動的基本理論和分析方法，用以確定和限制振動對工程結構和機械產品的性能、壽命和安全的有害影響。第一講汽車振動噪聲與控制緒論學習振動理論的目的之一：解決汽車NVH問題的需要現代汽車的技術發展方向主要包括：安全、環保、信息化、低成本和舒適性。其中，舒適性的提高主要依賴NVH技術的發展和支持。“NVH是汽車工業角逐的新戰場，它向消費者有力地證明了產品的質量?！?/p>

第一講汽車振動噪聲與控制緒論汽車NVH的含義汽車NVH（Noise、Vibration、Harshness）問題即汽車的噪聲、振動與舒適性，是衡量汽車制造質量的一個綜合性問題，它給汽車用戶的感受是最直接和最表面的。有統計資料顯示，整車約有1/3的故障問題是和車輛的NVH問題有關系，而國際上各大汽車公司有近20%的研發費用消耗在解決車輛的NVH問題上。第一講汽車振動噪聲與控制緒論汽車NVH研究現狀汽車NVH的含義國外研究現狀國內研究現狀第一講汽車振動噪聲與控制緒論國外研究現狀具有汽車NVH的正向開發能力具有先進的汽車NVH測試、分析方法和條件具有解決汽車NVH問題的豐富經驗第一講汽車振動噪聲與控制緒論具有汽車NVH的正向開發能力

1)具有專門的噪聲研究及設計隊伍,把低噪聲汽車產品的設計制造作為產品開發的主要目標之一,從整車到零部件及總成均制定了相應的控制目標。從設計、工藝、制造等各個環節都圍繞實現低噪聲產品而開展。在技術方法上,國外已研究并成功應用了一系列的先進設計、分析和測試方法,如在設計階段,采用先進的聲學設計軟件,如SysNoise等進行聲學設計；在聲源識別及結構聲場耦合方面的研究,也已采用和形成了一系列基本成熟的技術和方法,如傳遞函數測量(FRF)、有限元法(FEM)、邊界元法(BEM)、傳遞途徑分析(TPA)、統計能量分析(SEM)、聲強法(SI)、聲全息法（NAH）等。

第一講汽車振動噪聲與控制緒論2)汽車工業發達國家經過長期的研究和實驗積累，已經形成了一套相對成熟的汽車噪聲振動分析、控制和產品聲學設計方法，可以在產品設計階段對所設計產品的聲學性能進行分析評價和修改，實現汽車產品的動態擇優聲學設計。第一講汽車振動噪聲與控制緒論國內研究現狀起步較晚，進步很快汽車NVH測試分析能力及工程實施方面提高很快汽車NVH正向開發能力非常薄弱第一講汽車振動噪聲與控制緒論國內研究現狀我國的NVH理論研究和實驗研究起步較晚，在上世紀末期才有些汽車廠家對汽車變速箱、動力總成、懸置系統等部件的NVH特性進行實驗研究，還沒有達到對汽車整NVH特性研究的高度和深度。合資汽車生產企業采用了外方母公司引進或推薦的軟硬件，構成最基本的振動噪聲分析系統，主要工作是采用商用分析軟件，測試分析車輛的噪聲指標。在NVH方面基本上沒有我國自主知識產權的系統在汽車工業界應用。國內開展該領域研究較早的單位有上海交大、合肥工業大學、上海泛亞、上海同濟同捷科技股份有限公司、吉林大學、清華大學，取得了不錯的成績。第一講汽車振動噪聲與控制緒論振動基礎信號處理相關軟件

振動與噪聲控制研究領域41第一講汽車振動噪聲與控制緒論振動基礎基礎力學理論：

材料力學、結構力學、彈性力學、塑性力學、強度理論、計算力學及相關應用一般力學和振動理論:

靜力學、運動學、動力學、穩定性、線性、非線性、自激、隨機振動、轉子動力學等...第一講汽車振動噪聲與控制緒論數學與非線性科學：

非線性科學、現代調和分析與分形數學理論、微分幾何與群論算子理論、應用數學...結構可靠性及優化設計：系統可靠性理論、表征及分析方法，優化方法、各種優化設計方案及其具體實現...控制理論及應用：減振、隔振、阻振、消振，各種控制理論及應用及其在動力學中的應用...第一講汽車振動噪聲與控制緒論NVH及振動利用工程：

探討NVH行業實際工程問題、振動利用技術...聲學基礎及噪聲治理

聲學相關的各種基礎理論，沖擊和機械噪聲、建筑聲學、水聲學、電聲學治理...第一講汽車振動噪聲與控制緒論信號處理振動實驗與測試技術：

智能化測試儀器及傳感器、振動、沖擊、噪聲的實驗方案設計和實現方法...信號處理方法：

各種信號處理方法及其實現、參數提取、模型分析以及系統設計、研制、應用等...人工智能與模式識別：

神經網絡、遺傳算法、人工免疫算法、支持向量機、模式識別、機器視覺等...故障診斷及健康監測：

機械故障診斷技術基礎理論、方法及應用、結構健康監測、損傷識別等技術...第一講汽車振動噪聲與控制緒論軟件計算流體力學：

Fluent、Gambit、Cfx、Numeca、STAR-CD、Phoenics、FEPG、Icem-cfd等軟件聲學分析軟件：sysnoise、AutoSea、EASA、VeryCD、RAMSETE等聲學分析..