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汽车振动与噪声控制

山东交通学院徐传燕

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绪论

振动的定义

机械振动的两方面效果

振动的分类

噪声现象

振动与噪声控制的方法

振动与噪声的主要研究方法

实验及参考书目

课程安排

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1.振动的定义

振动是表征一种运动的物理量在平衡位置附近作时而增大时而减小的反复变化。

一般来说任何具有弹性和惯性动力学系统均可能机械振动。

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2.机械振动的两方面效果

破坏：美国TacomaNarrow吊桥在中等风速下，因共振倒塌

利用：振动的筛选，振动沉桩等

Tacoma大桥风振坍塌事故

1940年美国华盛顿州建成了一座当时位居世界第三的Tacoma大桥，大桥中央跨距为853米，为悬索桥结构，设计可以抗60m/s的大风，但不幸的是大桥刚建成4个月就在19m/s的风速下整体塌毁。

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Tacoma大桥坍塌事故

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卡门涡街

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流体绕过非流线形物体时，物体尾流左右两侧产生的成对的、交替排列的、旋转方向相反的反对称涡旋。卡门涡街是粘性不可压缩流体动力学所研究的一种现象。流体绕流高大烟囱、高层建筑、电线、油管道和换热器的管束时都会产生卡门涡街。

出现涡街时，流体对物体会产生一个周期性的交变横向作用力。如果力的频率与物体的固有频率相接近，就会引起共振，甚至使物体损坏。这种涡街曾使潜水艇的潜望镜失去观察能力，海峡大桥受到毁坏，锅炉的空气预热器管箱发生振动和破裂。

但是利用卡门涡街的这种周期的、交替变化的性质，可制成卡门涡街流量计，通过测量涡流的脱落频率来确定流体的速度或流量。

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计算机模拟卡门涡街

水中的卡门涡街

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冯.卡门1954年在《空气动力学的开展》一书中写道塔科玛海峡大桥的毁坏，是由周期性漩涡的共振引起的。设计的人想建造一个较廉价的结构，采用了平钣来替代桁架作为边墙。不幸，这些平钣引起了涡旋的发放，使桥身开始扭转振动。这一大桥的破坏现象，是振动与涡旋发生共振引起的。

Tacoma大桥主要是基于静强度理论设计，对于动力学特性没有充分考虑。

在工程设计中静力学设计与动力学设计同等重要

Tacoma大桥坍塌原因

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3.噪声现象

振动是噪声的主要来源，同时振动通过根底传向各方，而从环境工程的角度讲振动污染是指对人体及生物带来有害的影响。

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振动噪声对人体影响

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1.晕动病

晕动病，是晕车、晕船、晕机等的总称。它是指乘坐交通工具时，人体内耳前庭平衡感受器受到过度运动刺激，前庭器官产生过量生物电，影响神经中枢而出现的出冷汗、恶心、呕吐、头晕等病症群。

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2.振动病

长期接触强烈振动，可引起一种手部血管痉挛、骨关节改变和神经末梢感觉障碍为突出特征的疾病，称为振动病，也成振动性白指或职业性雷诺现象。

主要表现：夜间手剧痛，振动觉、温热觉、痛觉障碍，手指呈节段性苍白或白斑样分布。患者感觉手指麻木、僵硬，有蚁行感。

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3.司机：受振动危害的职业之一

司机是长期工作在振动环境的人，据日本对370名拖拉机司机的的调查，发现骨关节、胸部和腰椎发生病变的比例分别为71％、52％和8％。腰椎和胸部同时发生病变比例到达40％，工作10年以上人病变比例到达80％。

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4.次声(频率为0.0001Hz～20Hz的声波)

1890年，一艘名叫“马尔波罗号”帆船在从新西兰驶往英国的途中，突然神秘地失踪了。20年后，人们在火地岛海岸边发现了它。奇怪的是，船上的东西都原封未动，完好如初。船长航海日记的字迹仍然依稀可辨；就连那些死已多年的船员，也都“各在其位”，保持着当年在岗时的“姿势”。

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原因

马六甲海峡惨案，是因为货船在驶近该海峡时，恰遇海上起了风暴。风暴与海浪摩擦，产生了次声波。次声波使人的心脏及其它内脏剧烈抖动、狂跳，以致血管破裂，最后促使死亡。

振动噪声对汽车影响

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由于汽车行驶中如果垂直振动加速度过大，将会影响汽车的平顺性，给成员带来不适或危及所载货物的平安。

振动过大也会造成结构的应力过大，即产生过大的动应力，有事这种动应力比静应力大的多，容易使结构早期破坏。

因为位移过大可能引起结构各部件之间的相互干预，比方汽车的轮轴与大梁因为振动而频繁碰撞，造成大梁过早损害，并危及行车平安。

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另外，振动过大会引起其他副总用，如剧烈的振动会使结构产生强烈的噪声。

汽车在运行过程中各总称部件都要产生噪声，为了研究上的方便，常将汽车噪声按其产生的原因进行分类，即燃烧噪声、机械噪声