汽车振动与噪声控制-1概述.答案

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1，声与噪声

噪声污染所导致的危害： 噪声对人的危害可表现在两方面：


心理方面：当人们在高噪声的环境下时，会感到 心情烦躁注意力分散、反映迟钝、容易疲劳。从 而造成工作和学习效率降低，引发工作中的差错， 严重的会造成事故。 生理方面：长期暴露在高噪声的环境易于导致引 起听力伤害（轻则高频听阈损伤，中则噪声性耳 聋，重则耳鼓膜破裂）、另外还易于引发肠胃功 能紊乱、心脏组织缺氧导致肠胃疾病和心血管疾 病。
本课程关于声学方面，首先介绍一些声学领域的基础知识， 而后介绍噪声学中的部分内容。
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1，声与噪声
（1）声的描述量： 频率（ frequency ）、声压（ sound pressure ）、声强 （sound intensity）、声功率（sound power）等。 频率在20Hz～ 20KHz之间的声波人类能够听到，为 可听声（ audible sound ）。在该频率范围涉及对人们 所需要的声音的研究（如音乐声学），也包括对人们所 不需要的声音的研究（如噪声学）。 低于20Hz及高于20KHz声人们完全听不到吗？。 低于20Hz的声波为次声波(infrasound) ； 高于20KHz的声波为超声波(ultrasound) 。 次声波和超声波均难以称为噪声源。 只有可听声频域内结构的振动以及气体的脉动和涡 流、空腔共鸣才能构成噪声源。

噪声可使机械设备、建筑等产生声疲劳。
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1，声与噪声
噪声污染是工业化所带来的直接后果，随工业发展进程 的加快，噪声污染所涉及的范围仍不断扩大，同时随着生 活水平的提高，对环境的要求越来越高，所以为噪声的控 制提出了更高的要求。

汽车领域对交通噪声的控制和乘坐舒适性要求均日益严格。如 对汽车等机动车辆，国家制定了“汽车加速行驶车外噪声限值 及测量方法”国家强制标准GB1495－2002，例如轿车允许的车 外加速噪声74dB。随着国家强制性标准中噪声要求的提高，了 解如何对（汽车的）噪声进行控制的意义显而易见。

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2，振动
当遇到车厢噪声大时，一般考虑加强车厢隔 音技术和材料，而对真正的噪声发生源可能 无能为力，要从根本上减少噪声，就会涉及 发动机、悬置及车架等的设计问题，因此， NVH问题实质是汽车设计中要解决的问题， 而不是汽车试制或进入市场后要解决的问题。
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2，振动
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2，振动

自激振动：作用在系统上的非周期性激励（或不 变激励）被系统本身的振动变为周期性激励，把 能量断续地输入到振动系统当中，从而维持或发 展系统的振动。振动停止，激振源即停止。（摩 擦、空气动力）
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2，振动
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为什么振动会对人体造成危害？
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2，振动
人体是一个复杂的系统，该系统包含着若干线性 和非线性部件，人与人在身高、体重、骨骼、肌肉等 方面有很大差别，所以各部件的性能也各不相同。但 各部件有各自的固有频率，当激振的频率与固有频率 相近时发生共振，这将使人很不舒服，甚至会使身体 受到伤害。

音乐：振幅和频率有明确的规律。 噪声：各种频率和振幅都无规律的声波的组合。
有没有可能将噪声通过改变变成乐音呢？
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1，声与噪声


噪声污染、大气污染、水污染和固体废弃物污染被称为 环境方面的四大公害。大气污染、水污染、固体废弃物 污染（电池、核废料）有一定的时间性，即污染源切断 后，仍在一定的时间内保持有污染。 但是噪声源一旦停止则噪声污染也停止，所以噪声污染 有其特殊性。

按系统结构参数特性分类：


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2，振动
工程中有大量的振动问题需要人们去分析解决， 无论是什么振动问题，一般来说，都是在激励、响应、 系统特性三者之间已知两个求第三个。通常将振动问 题主要包括以下三类。 振动分析：已知激励与系统特性，求系统响应。 振动环境预测：已知系统特性及系统响应，反求激励。 系统识别：已知激励及系统响应，来确定系统的特性。 对系统识别问题的另一种提法是：在一定的激励 条件下，如何设计系统的特性，使得系统的响应满足 指定的条件，这也称为振动设计。
4，汽车的NVH问题
5，汽车发展与NVH技术进步
6，汽车的NVH 特征 7，汽车振动噪声分类 8，汽车振动噪声控制
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1，声（sound）与噪声（noise）
自然界中‘声’是非常直观的一种物理现象，也是 最早被人们认识的一种物理现象之一。 研究声的科学即为声学。 大约在19世纪中期，声学的基本理论已经达到了很 完善的地步。 声学是当前非常活跃的学科之一，它的分支目前已 经超过了20个，而且还有新的分支在不断的产生，因此 声学被称为“古老而又年轻的学科”。 下图为声学的主要分支以及与一些基础领域的联系。
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主要内容



汽车与振动噪声概述 噪声控制的振动基础 噪声控制的声学基础： 声波基本方程、各参数间的关系 振动控制的基本措施

消振、隔振、吸振、减振

噪声控制的基本措施

消声、吸声、隔声
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第一章 汽车与振动噪声概述
1，声与噪声
2，振动
3，研究汽车振动噪声的意义

不可预测，只能分析其统计特性
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2，振动

按振动产生的原因分类：
自由振动(free oscillation)：弹性系统具有初始位移或初始 速度，此后不再受外界激励的情况下所发生的振 动。可 用于分析系统的固有特性参数。 受迫振动(forced oscillation）：弹性系统在外界激励下发 生的振动，外界激励是周期性的或交变的。 如：不平衡转子引起的振动，汽车行驶在不平路面 激励下的振动等 包括确定性振动、随机振动

结构的振动向周围的空间辐射声波。 振动还引起基础及相连的固体结构振动产生声波，如重型汽 车的某些振动可能对频繁通过区附近的建筑物造成危害。

是不是所有的振动都能够产生噪声呢?
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1，声与噪声


在可听声频域内，（振动的两面性）振动可以产生 刺耳的，对人有不良影响的噪音。振动也可以美妙 动听的声音，如各种乐器的发声均是利用乐器结构 的振动产生并放大。 通常人们将悦耳的声音称之为乐音，将不需要、 会产生不利影响的声音叫做噪声。这是从主观感觉 上进行区分。 从客观上乐音与噪音的区别在于具有不同频谱。
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1，声与噪声
不同声压级给人的感觉
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1，声与噪声
结构的振动是噪声产生的根源之一，因此，研究噪声 时，常常将其与振动一起进行分析，对汽车来说，就是 NVH（noise,vibration,Harshness)问题。 行驶时振动大的车辆往往噪声也大。因此，从汽车 NVH问题的角度看，解决噪声不能头痛治头，脚痛治脚， 而应该对车辆进行整体的考虑，例如要考虑到发动机、 轮胎、弹性支承等诸方面。
噪声方面，本课程将学习声学基本知识以及噪声控制的 基本措施：包括消声、隔声、吸声等。
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2，振动
振动——物体在一定位置附近随着时间作 往复运动，称为机械振动。更广义的讲， 物体或某种状态随着时间往复变化的现象， 称为振动。
地面上的汽车、火车、拖拉机； 地下的地铁；空中的飞机；海洋中的舰船； 各种乐器的发声 空间存在的电磁波；（收音机的调台是利用电磁共振 的原理） 建筑、桥梁受到激励也会振动； 洗衣机、电冰箱一旦启动，振动就始终伴随； 就人体本身，心脏的跳动、肺的呼吸、脑电的波动
汽车噪声分析与控制
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目前无十分合适的教材。参考书目有：





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盛美萍等，噪声与振动控制技术基础，科学出版社 徐兀，汽车振动与噪声控制，人民交通出版社 1987 朱孟华 ，内燃机振动与噪声控制，国防工业出版社， 1995 何渝生，汽车噪声控制，机械工业出版社，1995 靳晓雄，汽车噪声的预测与控制，同济大学出版社， 2004 庞剑等，汽车噪声与振动－理论与应用，北京理工大 学出版社，2006 赵玫等，机械振动与噪声学，科学出版社，2004 马大猷，噪声控制学，科学出版社，1987 马大猷，噪声与振动控制工程手册，机械工业出版社， 2002
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2，振动

振动的描述量：
振幅（位移、速度、加速度）、频率、 相位

振动的分类：

按响应性质分类：

确定性振动：确定性系统受到确定性的激励其响 应也是确定性的。如不平衡转子激起的振动。

确定公式进行描述，可预测的。

随机振动：即使是确定性系统，在受到随机激励 时，系统的响应也是随机的。例如汽车在路面上 奔驰所受到的路面激励为随机激励。
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2，振动

参变振动：通过周期或随机地改变系统的特征参数来 实现。
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2，振动

按自由度多少分类：



单自由度系统振动：若仅考虑汽车的垂直振动且忽略 汽车 前后悬挂质量的差别，忽略非悬挂质量的振动， 可 以将汽车简化为单自由度模型进行分析。 多自由度系统振动：若考虑汽车的垂直振动，考虑非 悬挂 质量的振动，同时考虑其俯仰运动，则至少需要 将 其简化为四自由度模型。 弹性体振动：无穷自由度。由于许多情况下弹性体振 动无 解析解，目前多采用有限元的方法将连续的弹性 体 划分为若干离散单元的组合体进行研究。
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2，振动


为什么许多情况下要对振动进行控制？
振动能够产生噪声，噪声会干扰人的工作和健康。 各类振动特别是1~100HZ的低频振动直接对人有影响。 长期暴露于强振环境，人的机体会受到损坏。 机械设备或建筑结构会受到破坏，任何结构承受动态载 荷的能力均低于其承受静态载荷的能力。大幅度的振动 将导致结构承受大的动态应力，容易产生疲劳破坏。 （振动疲劳、声疲劳）
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2，振动
由于人体的身体素质、年龄以及心理上的千差万别， 对振动的敏感程度也不同，导致评价振动对人体的影响比 较复杂，国际标准化组织（ ISO ）在综合了大量资料的基 础上提出了 ISO2631/1 － 1985 《人体承受全身振动的评 价》，在1997年又做了修正，公布了ISO2631/1－1997。
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2，振动
人能感受到的振动频率范围为1~100Hz。根据人的感受 将振动按频率划分可分为三类振动：

低频振动 1~30Hz 中频振动 30~100Hz 高频振动 100HZ以上
实验表明人对频率为2~12Hz的振动感觉最敏感。高于12低于2Hz则 敏感性逐渐降低。这是因为人体许多器官的共振频率分布在此频率范围 内。对人最有害的频率是与各器官的固有频率相吻合的频率。 例如人肢体在6Hz；内脏器官在8Hz附近；7Hz左右对大脑和神经的影 响较大等。人体感觉最舒服的频率：1.6Hz散步的频率。故乘坐舒适的 轿车频率在1.6Hz附近。
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2，振动

按振动位移特征分类：

角振动：如车架的扭转振动，轴的扭转振动 直线振动：如车辆的垂直振动 线性振动：如振动系统的质量、刚度、阻尼均不随系 统运 动参数而变化，且弹性力、阻尼力均可简化为线 性 模型，该系统发生的振动为线性振动。 非线性振动:凡是不能简化为线性系统的振动系统都为 非线 性系统。如采用可变刚度的钢板弹簧时汽车振动 为 非线性。 （参变振动为非线性振动）
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专题书籍有：





王治国，MSC.ACTRAN工程声学有限元分析理论与应 用，国防工业出版社，2007 陈克安等，声学测量，科学出版社 2005 周广林，扫描声强测量技术，哈尔滨工程大学出版社， 2007 蒋孝煜，连小珉，声强技术及其在汽车工程中的应用， 清华大学出版社，2001 张绍栋，熊文波，噪声与振动测量技术，杭州爱华仪 器有限公司，2005 （日）计量管理协会，噪声与振动测量，中国计量出 版社，1990 王其政，统计能量分析原理及其应用 周新祥，噪声控制技术及其新进展，冶金工业出版社， 2007