机械振动噪声设计入门

出版社:化学工业出版社
出版日期:2013-3
ISBN:9787122152862
作者:李增光
页数:191页

章节摘录

版权页:   插图:   阻尼的作用主要包括以下几个方面。 ①阻尼有助于降低机械结构的共振幅值,从而避免结构因动应力达到极限所造成的破坏,因为共振频率处的结构位移响应幅值与各阶模态的阻尼损耗因子成反比。 ②阻尼有助于机械系统受到瞬态冲击后,很快恢复到稳定状态。 ③阻尼有助于减少因机械振动所产生的声辐射,降低机械噪声。 ④在动态工作环境下,阻尼处理可以提高精密机床、仪器等的抗振性和动态稳定性,从而提高加工精度、测量精度和工作精度。 ⑤阻尼有助于降低结构传递振动的能力。 4.5.1阻尼减振原理 对于各种阻尼的微观机理研究正处于不断探求的阶段,而在阻尼技术的开发和应用方面已经有成熟的经验。从工程应用的角度来讲,机械结构阻尼的产生机理是指机械结构将机械振动的能量转换成可以损耗的能量,从而起到减振作用。但是就物理现象加以区分,又可分为以下五种类别。 (1)材料的内摩擦 材料的内摩擦称为材料阻尼,它是材料内部分析或金属晶粒间在运动中相互摩擦而损耗能量所产生的阻尼。原则上讲,任何材料在运动时都能产生材料阻尼,但是用材料损耗因子所标志的阻尼值存在巨大的差别。金属材料的阻尼损耗因子小于黏弹性复合材料。 金属材料阻尼的机理是:宏观上连续的金属材料会在微观上的应力或交变应变的作用产生分析或晶界之间的位错运动、塑性滑移等,产生阻尼,将振动能(或声能)转变为热能而损耗。在低应力状况下由金属的微观运动产生的阻尼耗能,称为金属滞弹性,见图4—17。当金属材料在周期性的应力和应变作用下,加载线OPA因上述原因形成略有上凸的曲线而不再是直线,而卸载线AB将低于加载线OPA。于是在一次周期的应力循环中,构成了应力一应变的封闭回线ABCDA,阻尼耗能的值正比于封闭回线的面积。对于阻尼为零的全弹性材料,那么封闭回线将退化为面积等于零的直线OAOCO。金属在低应力状况下,主要由黏滞弹性产生阻尼,而在应力增大时,局部的塑性变形应变逐渐变得重要,其间没有明显的分界。 对于铁磁材料等磁性金属材料,由磁弹效应产生的迟滞耗能是它的阻尼产生机理。在强磁场中,每一单元体的磁矢量为了和外界磁场方向趋于一致而发生旋转,在旋转的过程中引起单元体和边界、边界和边界之间的相对运动,同时磁场或应力场使磁饱和单元体产生磁致伸缩现象,加剧了各单元体之间的相对运动。维持上述两种运动必须有能量输入,即将机械能转变为热能并耗散,这就是产生阻尼的物理机理,称为磁弹效应。

前言

机械振动与噪声是机电设备运行过程中普遍存在的现象。通过合理设计,有效地控制机械振动与噪声,不仅可以提高机电设备的可靠性、延长使用寿命等,而且可以满足人们对工作和生活环境质量的要求。因此,机械振动噪声问题日益成为工程设计的关注焦点,具备一定的机械振动与噪声设计的基础知识成为工程师们必不可少的基本素养。本书是在综合国内外该领域主要书籍及期刊论文中相关内容,并结合编者设计体会的基础上完成的。书中内容沿着“先介绍振动与噪声理论基础及控制技术知识、后结合实例阐述基础知识在设计中的应用”的思路进行编排。作为机械振动噪声设计入门书籍,本书内容主要涉及线性振动和声学领域,重点在于介绍基本概念及方法,突出工程设计应用。本书对线性机械振动学和声学的基础知识,以及相应的控制技术进行较为系统的、全面的介绍,并通过丰富的设计实例体现出相关知识的工程应用。本书分为6章。内容包括:绪论;线性机械振动学与声学的基础知识;噪声的评价与测量;机械振动与噪声的控制技术:机械振动与噪声的设计流程;机械振动噪声的工程设计实例。本书由李增光编著。上海交通大学吴天行教授在百忙之中为本书提出宝贵建议,在此表示真诚的感谢。另外,符蓉、李冰融、习猛、李欣、周洋、周成、夏倩、金玉龙、丁振东、万淑敏、柴象海、冯国平为本书的编写提供了帮助,在此一并表示感谢。由于编者水平有限,书中难免有不妥之处,敬请读者批评指正。编者

书籍目录

第1章绪论1 1.1机械振动概述1 1.1.1机械振动的基本概念1 1.1.2机械振动问题及其解决方法1 1.2机械噪声概述2 1.2.1声音与声波2 1.2.2机械噪声及其分类3 1.2.3机械噪声控制方法4 第2章振动与声学基础5 2.1离散系统振动5 2.1.1单自由度系统的自由振动5 2.1.2单自由度系统的强迫振动11 2.1.3多自由度系统15 2.2连续系统振动20 2.2.1杆的纵向振动和扭转振动21 2.2.2梁的横向振动22 2.2.3薄板的横向振动25 2.3机械振动测量简介26 2.3.1振动测量仪器28 2.3.2机械振动特性参数的测量34 2.4声学基础35 2.4.1声波波动方程35 2.4.2声源与声场37 2.4.3声音的传播43 2.4.4声辐射46 第3章噪声的评价与测量53 3.1噪声的评价53 3.1.1噪声的度量53 3.1.2人耳的听觉特性和等响曲线55 3.1.3噪声的主观评价指标57 3.1.4噪声频谱分析58 3.2噪声测量仪器61 3.2.1传声器61 3.2.2声级计63 3.2.3记录和分析仪65 3.3噪声测量方法66 3.3.1声级测量67 3.3.2声功率测量68 3.3.3声强测量73 3.3.4声成像测量75 第4章振动与噪声控制技术78 4.1振动噪声限值标准与规范78 4.1.1振动噪声对环境与设备的危害及影响78 4.1.2振动限值标准与规范80 4.1.3噪声限值标准与规范81 4.2机械工程中的振动与噪声源82 4.2.1机械工程中典型振动源82 4.2.2机械工程中典型噪声源86 4.3振动噪声控制途径和方法90 4.3.1振源控制90 4.3.2振动传递路径的控制91 4.3.3振动接受端的控制91 4.3.4噪声源控制92 4.3.5噪声传播途径的控制92 4.3.6噪声接受端的控制92 4.4振动隔离92 4.4.1隔振原理93 4.4.2隔振设计步骤与要点95 4.4.3常用隔振器98 4.5阻尼减振101 4.5.1阻尼减振原理102 4.5.2阻尼类型104 4.5.3阻尼材料与阻尼结构106 4.5.4干摩擦阻尼减振器109 4.5.5流体阻尼减振器110 4.6振动吸收110 4.6.1动力吸振器原理110 4.6.2无阻尼动力吸振器111 4.6.3阻尼动力吸振器112 4.6.4复式动力吸振器114 4.6.5动力吸振器设计步骤116 4.7吸声降噪117 4.7.1吸声评价方法与测量117 4.7.2吸声系数与吸声量119 4.7.3吸声材料120 4.7.4吸声结构123 4.8隔声降噪127 4.8.1隔声原理127 4.8.2单层匀质薄板的隔声性能130 4.8.3双层板结构的隔声性能130 4.8.4轻型组合结构的隔声性能133 4.8.5隔声罩134 4.8.6隔声屏135 4.9消声器137 4.9.1消声器的类型与性能评价137 4.9.2阻性消声器139 4.9.3抗性消声器141 4.9.4阻抗复合式消声器144 第5章振动噪声设计流程145 5.1振动噪声的综合控制145 5.1.1振动噪声源的控制145 5.1.2振动噪声能量传递控制145 5.1.3振动噪声接受体的控制146 5.2振动噪声设计的原则与方法146 5.2.1振动噪声设计原则146 5.2.2振动噪声设计方法147 第6章振动噪声设计实例148 6.1内燃机振动控制实例148 6.1.1内燃机振动及其控制概述148 6.1.2内燃机装置整机振动149 6.2锻锤隔振设计实例155 6.2.1锻锤的隔振计算155 6.2.2锻锤隔振基础的设计步骤157 6.2.3设计举例——5t模锻锤隔振基础设计159 6.3基于动力吸振器的客车动力总成振动控制实例161 6.3.1振动原因分析161 6.3.2动力吸振器设计162 6.3.3动力吸振器效果试验验证163 6.4风机噪声控制实例163 6.4.1前向离心风机吸声蜗壳降噪164 6.4.2回转鼓风机噪声控制167 6.5空气压缩机噪声控制实例169 6.5.1空气压缩机噪声源169 6.5.2空气压缩机噪声控制途径170 6.5.3噪声控制实例171 6.6空调系统噪声控制实例175 6.6.1空调系统的消声设计175 6.6.2空调系统消声设计计算实例177 6.7齿轮传动及变速器振动噪声控制实例180 6.7.1齿轮传动的阻尼减振技术实例180 6.7.2变速器齿轮啸叫声控制实例183 6.8柴油发电机组振动噪声控制实例185 6.8.1研究对象及问题描述186 6.8.2隔振设计及分析187 6.8.3隔声设计及分析189 参考文献192

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《机械振动噪声设计入门》主要作为从事机械工程设计、安装、维护的工程技术人员解决机械振动与噪声问题的参考书,也可用作大专院校机械类专业学生或其他需要机械振动与噪声设计基础知识的工科学生的教学参考用书。

作者简介

《机械设计师入门系列:机械振动噪声设计入门》重点介绍机械振动与噪声的基本概念、基础理论、控制机械振动噪声的基本途径和设计实例,主要内容包括线性振动与声学的基础知识、噪声的评价与测量、振动与噪声控制的基本方法和技术、以及振动噪声设计流程及设计实例。线性振动与声学的基础知识主要涵盖离散系统的自由振动与强迫振动,规则杆、梁、板等连续系统的自由振动,声波方程、典型声源声场及声辐射等声学基础;振动与噪声控制技术主要包括隔振、阻尼减振、动力吸振、吸声、隔振和消声器消声等方面知识。设计实例基本体现上述控制技术的工程应用。
《机械设计师入门系列:机械振动噪声设计入门》主要作为从事机械工程设计、安装、维护的工程技术人员解决机械振动与噪声问题的参考书,也可用作大专院校机械类专业学生或其他需要机械振动与噪声设计基础知识的工科学生的教学参考用书。


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