模态分析_振动与噪声控制研究所共112页

电动机噪声级控制技术综述1引言噪声往往伴随着振动产生,从物理学的观点来看,噪声被称为不协调音,它是由许多不同频率和声强的声波无规律的杂乱组合而成的,会对周围的环境造成不良影响。

振动噪声水平反映了产品设计、制造水平,所以电机的振动与噪声是评定电机质量的重要标志,不正常的振动不仅影响电机的寿命,而且是引起噪声的主要原因。

因此,从70年代开始,电机的噪声水平已被列为衡量其质量的一项重要指标,成为影响其在市场上竞争的一个重要因素[1]。

2电动机噪声及其控制电机噪声主要有三大类:电磁噪声、机械噪声和空气动力噪声,对于不同的噪声其产生原理不同,所以采取的抑制和消除噪声的方法也不同[2]。

2.1 电机噪声产生原因分析通风噪声的强度与风扇和通风道的设计好坏有关,电机转动时,风扇和转子上某些凸出部位使空气产生冲击和摩擦形成空气动力噪声,它随风扇和转子圆周速度的增高而增大。

通风噪声主要有三种成份,即涡流声、单调声和共鸣声,对于高速电机这常常是造成噪声的主要因素,但一般振动频率较低,约在200-400Hz之间。

机械噪声主要由轴承、电刷及转子不平衡三部份产生,轴承噪声的强度则主要取决于轴承本身的质量及加工精度。

电刷由于与换向器或集电环运转时产生摩攘而发出噪声,其强度取决于电刷材料、电刷数、弹黄压力及换向器或集电环的线速度。

良好的转子平衡可以基本避免由使转子不平衡而产生的噪声。

电磁噪声主要是由于定、转子谐波磁场相互作用而产生随时间和空间变化的径向电磁力波,促使定子振动而引起的电磁噪声在电机运行时是无法避免的。

异步电机的电磁噪声是由电机内部随时间及空间变化着的磁拉力所引起。

电磁噪声的大小是由电磁力、铁心、以及外壳等的振动响应所决定的,但是一般当电磁力的频率在铁心固有频率附近时,电磁噪声将大大增加。

因此正确掌握铁心的固有频率和振动特性, 对减小电机电磁噪声至关重要。

电机噪声的测定主要包括电机噪声的A计权声功率级、电机噪声的1/l 倍频程或1/3倍频程频谱分析和电机噪声的方向性指数[3]。

机械振动与噪声的控制与分析随着现代工业的快速发展，机械设备在我们的日常生活和生产中扮演着重要的角色。

然而，机械设备的振动和噪声问题却是常见的，给人们的生活和工作环境带来不利影响。

因此，控制和分析机械振动与噪声成为一项重要的课题。

本文将介绍机械振动与噪声的控制和分析方法。

一、振动的控制与分析振动是机械设备普遍存在的现象，其产生主要是由于旋转部件的不平衡、结构松动、运动部件磨损等原因造成的。

振动不仅会对机械设备自身造成损害，还会传导到周围环境，产生噪声。

因此，对机械振动进行控制和分析是非常重要的。

1. 振动控制方法（1）改善机械结构：通过改善机械结构、加固连接部件等方式，减小振动的产生和传播。

（2）安装隔振设备：在机械设备的基础上安装隔振装置，如隔振垫、隔振座等，能有效减弱振动的传导。

（3）使用减振器：如液体阻尼器、弹性元件等，能够吸收和减弱机械设备的振动。

（4）动态平衡：对旋转机械部件进行动平衡处理，消除旋转不平衡引起的振动。

2. 振动分析方法（1）频率谱分析：通过将振动信号转换为频谱特性，了解振动的频率分布情况，进而分析振动产生的原因。

（2）时域分析：通过观察振动信号的波形，分析振动信号的幅值、周期等，来了解振动信号的特征。

（3）模态分析：通过对机械结构进行模态分析，确定其固有频率和振型，从而找出振动的主要模态。

二、噪声的控制与分析噪声是由机械设备振动、震荡等运动形式引起的声音，对人们的生活和工作环境造成干扰和伤害。

因此，噪声的控制和分析也是非常重要的。

1. 噪声控制方法（1）降低噪声源：采用减振、减震、减振等方法减少机械设备本身的振动和噪声产生。

（2）吸声材料：在机械设备的周围墙面、天花板等处使用吸声材料，如声吸板、隔音墙等，来吸收噪声。

（3）隔音措施：在机械设备和噪声敏感区域之间设置隔音设备，如隔音门、隔声窗等，来阻断噪声传播。

2. 噪声分析方法（1）声谱分析：通过将噪声信号转换为频谱特性，了解噪声的频率分布情况，进而分析噪声的来源。

机械结构的模态分析与振动控制研究引言：机械结构是指由多个零部件组成的复杂系统，广泛应用于各行业。

然而，机械结构在运行过程中会受到各种振动干扰，影响其稳定性和寿命。

因此，对机械结构的模态分析和振动控制进行研究，具有重要的工程意义。

本文将探讨机械结构模态分析的方法和振动控制的技术。

一、模态分析的方法机械结构的模态分析是研究其固有振动特性的过程。

常用的模态分析方法有有限元法、模态试验和解析法等。

有限元法是基于离散化的数值分析方法，将机械结构划分为有限个子单元，通过求解结构的特征方程，得到其固有频率和振型。

有限元法具有较高的精度和适用性，广泛应用于工程实践。

模态试验是通过对机械结构施加激励，测量其振动响应来获取结构的模态参数。

模态试验可以直接测量到实际结构的固有频率和振型，具有较高的准确性。

然而，模态试验需要借助专业设备和仪器，成本较高。

解析法是基于结构的数学模型，通过求解其运动方程，得到结构的模态参数。

解析法可以快速计算结构的固有频率和振型，但其适用范围较窄，仅适合简单结构。

二、振动控制的技术振动控制是通过改变机械结构的振动特性，降低振动幅值和能量的传递，从而达到减少振动干扰的目的。

常见的振动控制技术包括主动控制、半主动控制和被动控制。

主动控制是通过主动激励和反馈控制，实时调节机械结构的刚度和阻尼，以抑制振动。

主动控制具有较高的控制精度和适应性，但要求实时反馈控制和高强度的激励装置。

半主动控制是在机械结构中引入可调节的阻尼器或弹簧元件，通过改变其特性参数来减缓振动。

半主动控制具有中等的成本和适用范围，是一种有效的振动控制技术。

被动控制是通过添加吸振材料或隔振装置，改变机械结构的自振频率和振动传递路径，从而减少振动干扰。

被动控制成本较低，适用范围广泛，但对结构刚度和自重有一定要求。

三、案例分析：汽车悬架系统的模态分析与振动控制汽车悬架系统是机械结构中重要的振动控制对象。

通过对汽车悬架系统的模态分析和振动控制，可以提高行驶平稳性和乘坐舒适性。

机械系统的模态分析与振动控制引言：机械系统的振动是指系统固有结构或外部激励下的周期性运动。

振动控制是研究如何减小或消除机械系统振动的一门学科。

而模态分析作为振动控制中的重要手段，可以帮助工程师了解机械系统的振动模态，从而制定相应的控制策略。

本文将介绍机械系统的模态分析和振动控制的基本概念和方法。

第一部分：机械系统的振动模态1.1 自由振动与强迫振动机械系统的振动可以分为自由振动和强迫振动两种情况。

自由振动是指系统在没有外力作用下，由初始位移或初始速度引起的振动。

强迫振动则是指系统受到外力激励而发生的振动。

1.2 模态与固有频率机械系统的模态是指系统在不同振动状态下的振型和固有频率。

振型是指系统在某个频率下的振动形式，而固有频率则是系统在该振型下的特征频率。

1.3 模态分析方法模态分析是研究机械系统振动模态的重要手段。

常用的模态分析方法包括频率域分析和时域分析。

频率域分析通过对信号进行傅里叶变换，可以得到系统的频域特性。

时域分析则是通过观察系统的振动信号，来确定系统在不同振动状态下的振型和固有频率。

第二部分：机械系统的振动控制2.1 振动控制策略机械系统的振动控制策略一般可以分为被动控制和主动控制两种。

被动控制是指通过改变系统结构或材料的刚度、减振装置等 passively 来减小振动。

主动控制则是通过采用力学、电子或机电一体化的方法 actively 来实现振动控制。

2.2 控制器设计与实施振动控制的关键在于控制器的设计和实施。

控制器设计需要考虑系统的模态特性、控制目标以及输入和输出的信息，常见的控制方法有PID控制和自适应控制等。

控制器实施则是将设计好的控制算法应用于实际系统中，并根据实际反馈进行调整和优化。

2.3 振动控制的应用振动控制在机械系统中有着广泛的应用。

例如，在汽车工业中，振动控制可以减少车辆的振动和噪音，提高车辆的乘坐舒适性；在航空航天领域中，振动控制可以提高飞机的飞行性能和结构的安全性。