工程机械NVH基础--课件

主要内容23NVH理论基础理论基础NVH测试及评价测试及评价415NVH发展趋势发展趋势国内现状国内现状工业背景工业背景1ppt课件主要内容23NVH理论基础NVH测试及评价415NVH发展趋工业背景 接轨国际，“减振降噪”蓄势待发 NVH（Noise、Vibration、Harshness）技术已经在航空、航天、汽车等）技术已经在航空、航天、汽车等行业中得到广泛应用，但在工程机械领域应用还比较少。行业中得到广泛应用，但在工程机械领域应用还比较少。随着工程机械行业的迅速发展，随着工程机械行业的迅速发展，NVH已经成为评价工程机械品质的最重要已经成为评价工程机械品质的最重要的技术指标之一。的技术指标之一。国际上各大工程机械厂商如国际上各大工程机械厂商如Cat，John Deere，Komatsu，Kubota，Doosan等对等对NVH进行了深入的研究。国内对进行了深入的研究。国内对NVH的研究基本处于刚开始的阶段。的研究基本处于刚开始的阶段。噪声、振动与舒适性三者密切相关。既要减小振动，降低噪声，又要提高噪声、振动与舒适性三者密切相关。既要减小振动，降低噪声，又要提高乘坐舒适性。乘坐舒适性。与节能、再制造、混合动力和不断更新的排放标准相比，减振降噪似乎算与节能、再制造、混合动力和不断更新的排放标准相比，减振降噪似乎算不上行业热衷的词汇。然而，减振降噪研究的技术含量和重要程度并不亚于其它不上行业热衷的词汇。然而，减振降噪研究的技术含量和重要程度并不亚于其它任何一项研究。任何一项研究。2012年年1月月1日，日，GB16710-2010土方机械土方机械 噪声限值噪声限值正式实施。正式实施。2ppt课件工业背景 接轨国际，“减振降噪”蓄势待发 国内现状徐工徐工山推山推厦工厦工柳工柳工三一三一加速国际化加速国际化工程机械工程机械减振降噪进行时减振降噪进行时山重建机山重建机3ppt课件国内现状徐工山推厦工柳工三一加速国际化山重建机3ppt课振动基础概念振动：简单的说，是一种往复类型的运动，是振动：简单的说，是一种往复类型的运动，是自然界及工程上一种普遍存在的运动方式自然界及工程上一种普遍存在的运动方式。振动的严格定义：振动的严格定义：机械或结构系统在其平衡位机械或结构系统在其平衡位置附近的往复运动置附近的往复运动，并随时间变化的运动。，并随时间变化的运动。机械振动：指机械系统的振动。机械振动：指机械系统的振动。振动振动?机械振动机械振动4ppt课件振动基础概念振动：简单的说，是一种往复类型的运动，是自然振动基础振动举例心脏的搏动、耳膜和声带的振动等心脏的搏动、耳膜和声带的振动等汽车、火车、飞机及机械设备的振动汽车、火车、飞机及机械设备的振动各种动力机械的振动各种动力机械的振动控制系统中的自激振动控制系统中的自激振动家用电器、钟表的振动家用电器、钟表的振动声、光、电、磁的波动等声、光、电、磁的波动等大海波涛大海波涛桥桥梁梁和和建建筑筑物物在在阵阵风风或或地地震震激激励励下下的的振动振动5ppt课件振动基础振动举例心脏的搏动、耳膜和声带的振动等5ppt课振动基础振动的有害面影响精密仪器设备的功能；影响精密仪器设备的功能；降低机械加工的精密度和光洁度；降低机械加工的精密度和光洁度；加剧构件的疲劳损坏和磨损；加剧构件的疲劳损坏和磨损；振动甚至使结构发生大变形而破坏；振动甚至使结构发生大变形而破坏；机翼的颤振，机轮的摆振和航空发动机的异常振动，曾多次造机翼的颤振，机轮的摆振和航空发动机的异常振动，曾多次造成飞行事故；成飞行事故；车船和飞机的振动恶化了乘载条件；车船和飞机的振动恶化了乘载条件；强烈的振动噪声还可以形成严重的公害。强烈的振动噪声还可以形成严重的公害。6ppt课件振动基础振动的有害面影响精密仪器设备的功能；6ppt课件振动基础振动灾害举例1部队经过桥梁时不能齐步走，为了避免桥因共振而坍塌7ppt课件振动基础振动灾害举例1部队经过桥梁时不能齐步走，为了避免振动基础振动灾害举例21940 年11月7日美国 Tocama 悬索桥风毁事故。8ppt课件振动基础振动灾害举例21940 年11月7日美国 Toc振动基础振动的利用与控制n 琴弦振动；琴弦振动；n 通信、广播等；通信、广播等；n 振动沉桩、振动拔桩振动沉桩、振动拔桩 以及振动捣固等以及振动捣固等;n 振动检测；振动检测；n 振动压路机振动压路机;n 振动给料机振动给料机;n 振动成型机振动成型机n 振动筛等。振动筛等。9ppt课件振动基础振动的利用与控制 琴弦振动；9ppt课件振动基础往复作用力产生机械振动 船将摇动因为波浪对其施加一个往复的力船将摇动因为波浪对其施加一个往复的力 某种模某种模式的反复施加的力。式的反复施加的力。许多振动都因类似于那种引起船摇动的往复力而起，许多振动都因类似于那种引起船摇动的往复力而起，像这样的往复力作用于机器部件会引起机械振动。引起机像这样的往复力作用于机器部件会引起机械振动。引起机械振动的往复力来自那里呢？械振动的往复力来自那里呢？10ppt课件振动基础往复作用力产生机械振动 船将摇动因振动基础往复作用力产生机械振动偏心旋转偏心旋转不对中旋转不对中旋转内力内力11ppt课件振动基础往复作用力产生机械振动偏心旋转11ppt课件振动基础松动加剧机械振动 机械零件的松动引起机械振动。如果零件变得松机械零件的松动引起机械振动。如果零件变得松动，那些原本可以容忍的正常振动可能变得不能约束动，那些原本可以容忍的正常振动可能变得不能约束并且过大。并且过大。12ppt课件振动基础松动加剧机械振动 机械零件的松动引起振动基础共振引起机械振动机器倾向于以某个速率振动。机器倾向于以某个速率振动。如果一台机器被一往复力推动，且该力的节奏与机器如果一台机器被一往复力推动，且该力的节奏与机器的固有振动速率相匹配将会发生什么呢？的固有振动速率相匹配将会发生什么呢？13ppt课件振动基础共振引起机械振动机器倾向于以某个速率振动。振动基础振动系统分类振动系统振动系统（按自由（按自由度划分）度划分）离散离散系统系统单自由单自由度系统度系统多自由多自由度系统度系统连续连续系统系统（按参量（按参量划分）划分）定则定则系统系统常参量常参量系统系统变参量变参量系统系统随机随机系统系统各力是否各力是否为线性为线性线性线性系统系统非线性非线性系统系统14ppt课件振动基础振动系统分类振动系统（按自由离散单自由多自由连续振动基础离散系统和连续系统 离离散散系系统统由由集集中中参参数数元元件件组组成成。基基本本的的集集中参数元件有三种：中参数元件有三种：质量、弹簧与阻尼器质量、弹簧与阻尼器。质量质量(包括转动惯量包括转动惯量)模型只具有惯性。模型只具有惯性。弹弹簧簧（线线性性）模模型型只只具具有有弹弹性性，本本身身质质量量可忽略不计。可忽略不计。阻阻尼尼器器（线线性性）模模型型既既不不具具有有惯惯性性，也也不不具具有有弹弹性性，它它是是耗耗能能元元件件，在在有有相相对对运运动动时时产产生阻力。生阻力。连续系统是由弹性体元件组成。如杆、梁、板、壳。连续系统是由弹性体元件组成。如杆、梁、板、壳。15ppt课件振动基础离散系统和连续系统 离散系统由集中参数元件振动基础振动系统的自由度数 确定一个振动系统空间位置所需的独立坐标个数，确定一个振动系统空间位置所需的独立坐标个数，称为自由度。称为自由度。弹性体可以看作由无数质点组成，各个质点之间有弹性体可以看作由无数质点组成，各个质点之间有着弹性连接，只要满足连续性条件，各个质点的任何微着弹性连接，只要满足连续性条件，各个质点的任何微小位移都是可能的。因此，一个弹性体有无限多个自由小位移都是可能的。因此，一个弹性体有无限多个自由度。度。16ppt课件振动基础振动系统的自由度数 确定一个振动系振动基础振动问题分类系统（输入）激励（输出）响应第一类：已知激励和系统，求响应。称为响应计算（分称为响应计算（分析）或正问题。析）或正问题。第二类：已知激励和响应，求系统。称为系统识别或参称为系统识别或参数识别，又称为第一类逆问题。数识别，又称为第一类逆问题。第三类：已知系统和响应，求激励。称为载荷识别（振称为载荷识别（振动环境预测），又称为第二类逆问题。动环境预测），又称为第二类逆问题。17ppt课件振动基础振动问题分类系统（输入）激励（输出）响应第一类：振动基础振动系统描述 求解振动问题的主要目的是要确定在任何给定时刻系统求解振动问题的主要目的是要确定在任何给定时刻系统的位移、速度、加速度等。的位移、速度、加速度等。单自由度系统是振动研究中最简单的一类系统，仅用一单自由度系统是振动研究中最简单的一类系统，仅用一个坐标就可以确定该类系统的运动状态。个坐标就可以确定该类系统的运动状态。18ppt课件振动基础振动系统描述 求解振动问题的主要目振动基础振动系统描述根据牛顿第二定律根据牛顿第二定律：单自由度系统振动方程的一般形式：单自由度系统振动方程的一般形式：19ppt课件振动基础振动系统描述根据牛顿第二定律：单自由度系统振动方振动基础无阻尼单自由度自由振动无阻尼单自由度系统自由振动：无阻尼单自由度系统自由振动：求解：求解：其中：其中：20ppt课件振动基础无阻尼单自由度自由振动无阻尼单自由度系统自由振动振动基础无阻尼单自由度自由振动简谐振动：简谐振动：周期振动：周期振动：21ppt课件振动基础无阻尼单自由度自由振动简谐振动：周期振动：21p振动基础无阻尼单自由度自由振动简谐振动：简谐振动：22ppt课件振动基础无阻尼单自由度自由振动简谐振动：22ppt课件振动基础无阻尼单自由度自由振动振动方向相同的简谐振动合成：振动方向相同的简谐振动合成：两个同频率简谐振动的合成两个同频率简谐振动的合成两个不同频率简谐振动的合成两个不同频率简谐振动的合成两个频率十分接近的简谐振动合成两个频率十分接近的简谐振动合成 23ppt课件振动基础无阻尼单自由度自由振动振动方向相同的简谐振动合成振动基础无阻尼单自由度自由振动振动方向相互垂直的简谐振动合成：振动方向相互垂直的简谐振动合成：同频率两个简谐振动在同一平面内沿相互垂方向直合成后的运动轨同频率两个简谐振动在同一平面内沿相互垂方向直合成后的运动轨迹一般为椭圆，频率不同时合成后的运动轨迹较为复杂。当频率之间存迹一般为椭圆，频率不同时合成后的运动轨迹较为复杂。当频率之间存在一定比例关系时，合成后的运动轨迹呈现出稳定的有规律的结果。借在一定比例关系时，合成后的运动轨迹呈现出稳定的有规律的结果。借助于双线示波器我们可以观察到这些有趣的图形，这些图形被称为助于双线示波器我们可以观察到这些有趣的图形，这些图形被称为李萨李萨育图育图。24ppt课件振动基础无阻尼单自由度自由振动振动方向相互垂直的简谐振动振动基础有阻尼单自由度自由振动有阻尼单自由度系统的自由振动：阻尼比：过阻尼（1）：25ppt课件振动基础有阻尼单自由度自由振动有阻尼单自由度系统的自由振振动基础有阻尼单自由度自由振动临界阻尼（=1）：欠阻尼（02.55fN 72ppt课件NVH测试频率混淆 采样定理：数字信号能复NVH测试泄漏与加窗 如果一正弦波在采如果一正弦波在采样时不是整周期采样，其结果样时不是整周期采样，其结果由于边缘的不连续性，使得能由于边缘的不连续性，使得能量从本来的谱线处显著地泄漏量从本来的谱线处显著地泄漏至相邻频域。泄漏是伴随数字至相邻频域。泄漏是伴随数字信号处理最严重的问题之一。信号处理最严重的问题之一。73ppt课件NVH测试泄漏与加窗 如果一正弦波在采样NVH测试泄漏与加窗 要想消除或减轻信号截断和周期化带来的不连续问题，要想消除或减轻信号截断和周期化带来的不连续问题，有两种方法：一是保证采样周期同步于信号整周期；二是保证有两种方法：一是保证采样周期同步于信号整周期；二是保证在采样周期的起点和终点处，信号的幅值均为零。后一种方法在采样周期的起点和终点处，信号的幅值均为零。后一种方法通过通过“加窗加窗”来实现，相当于对信号作幅值调制。加不同的窗来实现，相当于对信号作幅值调制。加不同的窗函数导致能量的不同分配。窗的选在依赖于输入信号的类型，函数导致能量的不同分配。窗的选在依赖于输入信号的类型，以及所感兴趣的问题属于哪方面。以及所感兴趣的问题属于哪方面。74ppt课件NVH测试泄漏与加窗 要想消除或减轻信号NVH评价传递特性分析 对激励和响应信号进行通用传递特性分析，反映了系统对信号的传递特性（幅频特性和相频特性）。主要用来评估减振器的特性。传递率：隔振率：要求=90%75ppt课件NVH评价传递特性分析 对激励和响应信号进行NVH评价A计权声压级 根据人耳的特性，使不同频带声音通过网络时，或衰减或增强，按照频率区别对待，称作频率计权。用A计权网络测得的声压级数值称作A计权声压级。A计权声压级综合考虑了噪声的客观强度与不同频率对人听觉的影响，是一个主观感受量，与人的主观感受接近一致，在噪声测量中得到广泛应用。目前，A计权声压级已为国际标准化组织和绝大多数国家采用，作为噪声评价和控制标准的基本量。76ppt课件NVH评价A计权声压级 根据人耳的特性NVH评价振动舒适性人体可感知的振动频率范围：人体可感知的振动频率范围：11000Hz；人体反应特别敏感的频率范围：人体反应特别敏感的频率范围：180Hz;垂直向最敏感频率范围：垂直向最敏感频率范围：48Hz；水平向最敏感频率范围：水平向最敏感频率范围：12Hz77ppt课件NVH评价振动舒适性人体可感知的振动频率范围：110NVH评价振动舒适性舒适性界限：舒适性界限：不超过该界限，人体能感觉到振动，但对这种振动是能够忍受的，在心里上没有“不舒适”的感觉；疲劳界限：疲劳界限：不超过该界限，驾驶人员大脑清醒、反应敏捷、动作精准，能正常的进行驾驶操作；暴露极限：暴露极限：不超过该极限，不会发生严重影响健康和安全问题。78ppt课件NVH评价振动舒适性舒适性界限：不超过该界限，人体能感觉NVH评价振动舒适性Z向向人体对振动的感觉曲线人体对振动的感觉曲线79ppt课件NVH评价振动舒适性Z向人体对振动的感觉曲线79ppNVH评价振动舒适性X、y向向人体对振动的感觉曲线人体对振动的感觉曲线80ppt课件NVH评价振动舒适性X、y向人体对振动的感觉曲线80NVH评价声品质响度：响度：是噪声评价中的主要参量，是声品质的重要特征，反映了声音的强弱。响度表示为N，单位是宋（song），定义1000Hz，40dB纯音的响度为1宋。通常采用响度级（LN）表示，单位为方（phon）。1000Hz纯音的声压级就是其响度级。尖锐度：尖锐度：是描述高频成分在声信号频谱中所占比例大小的参数，反映了声信号的刺耳程度。粗糙度和抖动度：粗糙度和抖动度：是声音在不同频率范围下所引发的不同主观感受，是人耳对声音信号变化程度的一种感知。81ppt课件NVH评价声品质响度：是噪声评价中的主要参量，是声品质的NVH发展趋势82ppt课件NVH发展趋势82ppt课件NVH发展趋势83ppt课件NVH发展趋势83ppt课件NVH发展趋势84ppt课件NVH发展趋势84ppt课件NVH发展趋势85ppt课件NVH发展趋势85ppt课件NVH发展趋势86ppt课件NVH发展趋势86ppt课件