[2017年整理]内燃机噪声振动与控制

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1、内燃机噪声振动与控制徐传燕实验及参考书目2教材：教材：内燃机噪声振动动与控制（机械工业业出版社，吴炎庭编编）参考参考书书书书：噪声与振动动控制技术术基础础（科学出版社，盛美萍等主编编）振动动力学（西安交通大学出版社，倪振华华主编编）模态态分析理论论与实实践（北京理工大学出版社，(比利时时)海伦伦 编编，白化同等译译）其他参考资资料：期刊振动动工程学报报、振动动与冲击击等及网络资络资 源中国振动联动联 盟 http:/等实验实验实验实验 ：内燃机：内燃机振振动动动动噪声噪声实验实验实验实验 或模或模态态态态分析分析测试测试测试测试考核方法考核方法：采用考勤、平时考核和期末测验结合的方法进行。期末

2、考试采用闭卷方式，期末考试成绩与平时成绩在总成绩中的比重为7:3。内燃机噪声与控制1噪声的产生和传播特性1.1噪声对人体的影响及噪声控制的一般原则1.2声音的产生声音是由物体的振动所 造成的，经由弹性介质 (Elastic Medium)以声 波(Sound Wave)的方式 将能量传送出去。类型波阵面声线声源类型相关方程平面声波垂直于传播 方向的平面相互平行 的直线平面声源球面声波以任何值为 半径的球面由点声源发 出的半径线点声源柱面声波同轴圆柱面线声源发出 的半径线线声源1.噪声和噪声的评价1. 噪声噪声人们不需要的声 音。环境噪声在工业生产、建筑施 工、交通运输和社会 生活中所产生的、干

3、 扰周围生活、环境的 声音。噪声污染所产生的环境噪声超 过国家规定的环境噪 声排放标准，并干扰 他人正常生活、工作 和学习的现象。内燃机的噪声有？2.声的特性参数(1)频率和周期 频率( ) ：每秒钟振动的次数，以Hz为单位噪声控制范围：63-16000Hz周期( ) ：完成一次振动所需要的时间(2) 波长和声速 波长( ) ：声波在一个周期内传播的距离 声速( ) ：声波在媒质中传播的速度 15时空气中声速：340m/s 波长( )、声速( ) 和频率( ) 的关系：(3) 声波的物理度量1) 声压及其瞬时值、平均值和有效值2) 声强与声强级3) 声功率与声功率级1) 声压与声压级a.瞬时声

4、压：某一瞬间的声压。b.平均声压对于纯音，平均值为0静态压强c.有效声压：在一定时间间隔中将瞬时 声压对时间求均方根值即得有效声压用电子仪表测量得到的通常是有效声压, 人们习惯上讲的声压实际上也是有效声压.日常生活中声音的声压数据 (Pa)声音种类声压声音种类声压正常人耳能 听到最弱声210-5织布车间2普通说话声 （1m远处）210-2柴油发动机、球 磨机20公共汽车内0.2喷气飞机起飞200人耳感觉听阈到痛阈的范围是: 210-5 20 Pac. 声压级:该声音的声压与参考声压的 比值取以10为底的对数再乘20，单位 ：dB用声压级表示人耳听阈与痛阈范围是:0 120 dB人耳对频率为 1

5、kHz 声 音的可听闻为 0dB ； 微风轻轻吹动树叶的声 音约 14dB ； 在房间中高声谈话声 ( 相距 1m 处 ) 约 68dB 74dB ； 交响乐队演奏声 ( 相距 5m 处 ) 约 64dB ； 飞机强力发动机的声音 ( 相距 5m 处 ) 约 140 dB ； 一声音比另一声音声压 大一倍时大 6dB ； 人耳对声音强弱的分辨 能力约为 0.5dB 。 2) 声强和声强级a.声强：在声传播方向上单位时间内垂直 通过单位面积的声能量，称为声音的强度 ，简称为声强，单位是b.声强级：该声音的声强与参考声强的比值 取以10为底的对数再乘10,单位,分贝(dB)声压级和声强级的关系：3

6、) 声功率和声功率级a.声功率: 声源在单位时间内辐射的总能量，单位：瓦。意义： 声功率是衡量声源声能量输出大小的基本物理 量；声功率可用于鉴定各种声源。b.声功率与声强的关系球面辐射时：波阵面面积c.声功率级声功率级单位：分贝。(4) 声源的辐射特性 声源的指向性：声源发出的声波，在各个方向上 的声压分布并不一定相同，这种随方向分布的不 均匀性，称为声源的指向性。 指向性因子：在离声源中心不同距离处，测量球 面上各点的声强，求得所有方向上的平均声强， 将某一方向上得声强与其相比就是该方向的指向 性因数：几种典型声源的辐射特性声源类类型 辐辐射特性声压压空 间间分布辐辐射效率点声源无指向性均匀

7、高 线线声源有一定的指向性声偶极子有很强的方向性不均匀低平面声源复杂的指向性分 布（一）响度、等响曲线和响度级声频 声压 次声20Hz 20kHz超声 （可听阈）210-5Pa20Pa （痛阈）可听范围 n人耳对强度相同而频率不同的声音有不同的响度感 觉，即对于相同声压级但频率不同的声音，人耳听起 来是不一样响的。n描述声音大小的主观感觉量响度级n定义：以频率1000Hz纯音的声压级40dB为基准 音，调节1000Hz纯音的声压级，使大量受试者 判断，若某声源的噪声听起来与该纯音一样响 亮，则该噪声的响度级就等于该纯音的声压级 值。n单位：“方”（phon）。响度响度n描述声音大小的主观感觉量

8、，“宋”(sone) n定义：1000z纯音声压级为40dB时的响度为 sone。n利用与基准音相比较的方法，可以得到整个可听频 率范围纯音的响度级。响度级级听阈曲线 痛阈曲线 等响曲线 n等响曲线是相等响度声音对应点的连线，相当于声压级、频率不同，但响度级相同的声音。 n各曲线上的数字表示声音的响度级，即和这个声音同样响的1000Hz纯音的声压级。 n零方响度级曲线(虚线)是听阈曲线，虚线上的点表明入耳刚能听到声音的频率和声压级，低于虚线的点所表示的一定频率和声压 级的声音都听不到。120 phon曲线是痛阈曲线。 n任一曲线低频区声压级高，高频区声压级低，说明人耳对低频声不敏感，对高频声敏

9、感。 n声压级高于100dB，等响曲线渐平缓，说明人耳分辨高、低频声音的能力变差，此时声音的响度级与频率关系已不大，主要决定于 声压级。(2)计权声级 考虑到人们主观上对响度感觉不同，根据等响曲 线对频率给以适当增减的修正方法称为频率计权 常用的有A、B、C三种计权网络。 A计权曲线模拟人耳，近似于响度级为40phon等 响曲线的倒置，使低频段有较大的衰减。 B计权曲线近似于70phon等响曲线的倒置，使低 频段有一定的衰减。 C计权曲线近似于100phon等响曲线的倒置，可听 声范围平直。 经A计权曲线测量出的分贝读数称A计权声级， dB(A)。同样经B或C测得的分贝读数分别为B计权 声级和

10、C计权声级, dB（B）、dB（C） 。如果不加频率计权，仪器对不同频率响应是均匀的，即线性响应，测量的结果就是声压级，直接以分贝或dB表示，记作Lin称为L计权声级。D计权测得的分贝数称D计权声级，dB(D)。D声级主要用于航空噪声评价。A声级能较好地反映稳态宽频带噪声，国际公认 用A声级作为保护听力和健康、以及环境噪声的 评价量。（3）噪声评价数（NR）曲线评价室内噪声。考虑了高频噪声比低频噪声对人 的影响更大，可弥补A声级反映 频率特性的不足。以1kHz倍频带声压级值作为噪声 评价数NR，其噪声级范围是0 130dB，频率范围是31.5 8000Hz内9个倍频程。每条曲线 上的NR值为曲

11、线通过中心频率 1000Hz的声压级数值。NR数的确定方法已知噪声的频谱,由噪声评价数曲线查得各频带 相应的NR，其中最大者即为该噪声评价数NR。已知倍频带声压级，相应的NR为式中 各中心频率下NR数对应的声压级,dB；各中心频率对应的系数。方法1 方法2 方法3 NR数与A声级较好相关，二者间的近似关系为式中， A声级, dB（A）。不同中心频频率的系数 和倍频带频带 中心频频率/Hz 6335.50.79012522.00.87025012.00.9305004.80.974100001.0002000-3.5 1.0154000-6.11.0258000-8.01.030(4) 等效连续

12、A级声定义：某时段内的非稳态噪声的A声级，用能 量平均的方法，以一个连续不变的A声级来表 示该时段内噪声的声级。 计算公式1：A声级测量值 连续式中 等效连续A声级，dB（A）；噪声暴露时间，h或min；时间t内的A声级，dB（A）。 (5)噪声对听力的损伤噪声污染危害典型案例 1981年，在美国举行现代派露天音乐会上，有300名听众突然失去知觉，昏迷不醒，100辆救护车抢救。 1959年，美国有10名“自愿”作噪声试验，当实验用飞机从10名自愿者头上1012米高处飞过后，有6人当场死亡，4人数小时后死亡 1960年，日本广岛一男子被附近工厂发出的噪声折磨烦恼万分，最后把工厂主杀死。 1961

13、年，一名日本青年从新泻来到东京找工作，由于铁路附近，日夜噪声折磨，患失眼症，自杀如果人们长期在强噪声环境下工作，听觉疲劳不能得到及时恢复，且内耳器官会发生器质性病变，即形成永久性听阈偏移，又称噪声性耳聋。长期在高噪声环境下工作的人与低噪声环境下的情况相比，会产生头痛、脑胀、耳鸣、失眠、全身疲乏无力以及记忆力减退等神经衰弱症状。高血压、动脉硬化和冠心病的发病率要高23倍。危害噪声也可导致消化系统功能紊乱，引起消化不良、食欲不振、恶心呕吐，使肠胃病和溃疡病发病率升高。此外，噪声对视觉器官、内分泌机能及胎儿的正常发育等方面也会产生一定影响。在高噪声中工作和生活的人们，一般健康水平逐年下降，对疾病的抵

14、抗力减弱，诱发一些疾病，但也和个人的体质因素有关，不可一概而论。建筑施工噪音交通噪声 噪音对人类不同程度的影 响 无法忍受：150dB130dB 感到疼痛：130dB110dB 环境声量等级 很吵：110dB70dB 较静：70dB50dB 安静：50dB30dB 极静：30dB10dB 无声：0dB分贝的标准 2040dB 相当于轻声说话。 4060dB 相当于室内谈话。 6070dB 有损神经。 7090dB 很吵,长期在这种环境下学习和 生活，会使人的神经细胞逐渐受到破坏。 90100dB 会使听力受损。 100120dB 使人难以忍受，几分钟就可 暂时致聋。42噪声的控制依据：声源振动

15、产生声音空气等介质的传播耳膜的振动振动与噪声的控制方法1、消振（声）2、隔振（声）3、结构改进 内燃机的噪声控制 声源1）降低激振源的激振2）降低结构的传递函数3）降低辐射表面的辐射效率 隔声隔声罩 吸声消声器45消声门46消声室47汽车性能测试48用途：(工业)控制室、设备间、精密仪器检测、测试 (民用)医学检查、科学研究、音乐练习、听力测试某电子厂隔声测试房 惠而浦公司在线噪声测试房 隔声房吸声体吸声罩 1. 产品噪声标准 2. 噪声排放标准 3. 环境质量标准环境噪声标准 二1.产品噪声标准a.汽车定置噪声b.地铁车辆噪声标准a.汽车定置噪声汽车定置：汽车不行驶，发动机处于空载运转状态。反映了车辆的排气噪声和发动机噪声情况。汽车定置噪声限值对城市道路允许行驶的在用汽车规定了定置噪声的限值。各类车辆定置噪声A声级限值(dB)车辆类型燃料种类1998年1月1 日前出厂1998年1月1日 后出厂轿车汽油8785微型客车、货车汽油9088轻型客车、货车、 越野车汽油 n4300r/min 柴油94 97 10092 95 98 中、大型客车、 货车汽油 柴油97 10395 101 大型货车额定功率N147kW101 10599 1032. 噪声排放标准a.各类厂界噪声标准b.建筑施工厂界噪声限值c.铁路及机场周围环