第五章 三環(huán)減速器振動(dòng)與噪聲預(yù)估值分析與計(jì)算
§5-1 引言
在第三章中我們建立了三環(huán)減速器的數(shù)學(xué)模型，并對(duì)其理論建模進(jìn)行了分析和計(jì)算，在第四章中我們又分析計(jì)算了Ⅱ子模型在各種工況下所受的激勵(lì)力，這樣我們就可以對(duì)三環(huán)減速機(jī)理論模型進(jìn)行動(dòng)態(tài)特性及響應(yīng)計(jì)算了。主要計(jì)算Ⅱ子模型表面的振動(dòng)速度用于表征、三環(huán)減速器噪聲發(fā)射的預(yù)估值。
§5-2 振動(dòng)與噪聲
噪聲來(lái)源于振動(dòng)。運(yùn)動(dòng)著的機(jī)械必然產(chǎn)生振動(dòng)，而機(jī)械噪聲大部分是由于工程機(jī)械的振動(dòng)而輻射的。
在對(duì)聲場(chǎng)作出如下兩點(diǎn)假設(shè)：
1、假設(shè)聲場(chǎng)介質(zhì)是理?xiàng)畹牧黧w介質(zhì)。所謂的理想是認(rèn)為介質(zhì)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中沒(méi)有能量損耗。
2、假設(shè)介質(zhì)是連續(xù)的。在討論場(chǎng)中流體介質(zhì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，只考慮介質(zhì)分子運(yùn)動(dòng)的平動(dòng)特性，而不考慮分子的單獨(dú)運(yùn)動(dòng)。
這樣，我們就可以得出靜止介質(zhì)中小振幅聲中介質(zhì)的運(yùn)動(dòng)方程為：

式中：u（x，y，z，t）——介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)的振速分布函數(shù)；
p（x，y，z，t）——介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)壓力分布函數(shù)；
Po（x，y，z，t）——介質(zhì)g靜態(tài)密度分布函數(shù)；
其中（x，y，z）為坐標(biāo)值，t為時(shí)間，在介質(zhì)為均勻時(shí)，Po為常數(shù)。
上式表征了振速與聲壓間關(guān)系。換句話說(shuō)，我們也可以用介質(zhì)中的振速來(lái)表征噪聲的大小及規(guī)律。
根據(jù)介質(zhì)連續(xù)性假設(shè)，三環(huán)減速器表面的振速就是與它相近的鄰近介質(zhì)（空氣）的振動(dòng)速度。這樣，在近場(chǎng)中測(cè)量噪聲值時(shí)，我們就可以用三環(huán)減速器箱體——Ⅱ子模型表面有振動(dòng)速度來(lái)表示。
在第三章中我們已建立了三環(huán)減速器箱體的理論模型，在第四章中我們又計(jì)算了各種工況下，Ⅰ子模型對(duì)Ⅱ子模的激勵(lì)X（ω）的大小，這樣我們就可以使用SUN工作站上I—DEAS軟件中動(dòng)態(tài)分析軟件來(lái)計(jì)算Ⅱ子模型表面的振動(dòng)速度。
這樣，我們就達(dá)到了對(duì)三環(huán)減速器進(jìn)行振動(dòng)噪聲值預(yù)估的目的。
振動(dòng)速度級(jí)：

式中：V——速度均方根值或峰值，單位mm/s；
Vo——參考電平，Vo=5×10^-5mm/s
聲壓級(jí)：

式中：P——聲壓，單位Pa；
Po——2×10^-5Pa
聲強(qiáng)級(jí)：

式中：I——聲強(qiáng)；
I_O=10^-12W/m²
再振動(dòng)速度級(jí)表征振動(dòng)所產(chǎn)生的噪聲的聲壓級(jí)，這兩者的關(guān)系是：振動(dòng)速度級(jí)若降低若干分貝。因此，若已知振動(dòng)的表面的振動(dòng)速度級(jí)后，即可明確該振動(dòng)所產(chǎn)生的噪聲的聲壓極，進(jìn)而就可以計(jì)算出噪聲的聲強(qiáng)及聲功率。
§5-3 三環(huán)減速噪聲振動(dòng)速度級(jí)預(yù)估值計(jì)算
在第三章中我們建立并求解了SHQ40三環(huán)減速器的理論模型，在第四章我們又通過(guò)試驗(yàn)的方法分析求解了SHQ40在四種工況下的激勵(lì)源的載荷譜，（如圖4-11、圖4-12、圖4-13及圖4-14所示，這樣我們就可以將載荷加在理論模型上，在SUN工作站上使用I——DEAS軟件的系統(tǒng)動(dòng)態(tài)分析模塊進(jìn)行系統(tǒng)響應(yīng)計(jì)算了。
如圖6-4所示，我們將載荷沿X向加在SHQ40三環(huán)減速器箱體的理論模型的輸入軸承座孔處對(duì)振動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行激勵(lì)，然后沿Z向計(jì)算分析點(diǎn)2點(diǎn)5和點(diǎn)8的振動(dòng)速度。
在如圖4-11和1000rpm-100kgm工況下的載荷譜的激勵(lì)作用下，SHQ40振動(dòng)系統(tǒng)測(cè)點(diǎn)2、5、8Z向的振動(dòng)速度的幅值譜函數(shù)如圖5-1、圖5-2、圖5-3和圖5-6為其相應(yīng)的時(shí)域波形。振動(dòng)速度預(yù)度估值與試驗(yàn)實(shí)測(cè)值（如表6-10）的對(duì)比如表5-1的工況一。
在如圖4-12的1000r/m-250kgm工況下的載荷譜的激勵(lì)作用下，SHQ40振動(dòng)系統(tǒng)濁點(diǎn)2、5、8Z向的振動(dòng)速度的幅值譜函數(shù)如圖5-7、圖5-8、圖5-9所示。圖5-10、圖5-11和圖5-12為其相應(yīng)的時(shí)域波形。振動(dòng)速度預(yù)估值與試驗(yàn)實(shí)測(cè)值（如表6-11）的對(duì)比見(jiàn)表5-1所示的工況二。
在如圖4-13的1000rm-3350kgm工況下的載荷譜的激勵(lì)作用下，SHQ40振動(dòng)系統(tǒng)測(cè)點(diǎn)2、5、8Z向振動(dòng)速度的幅值譜函數(shù)如圖5-13、圖5-14和圖5-15所錄，圖5-16、圖5-17和圖5-18為其相應(yīng)的時(shí)域波形。振動(dòng)速度的預(yù)估值與試驗(yàn)的實(shí)測(cè)值（如表6-12）對(duì)比見(jiàn)表5-1所示的工況三。
在如圖4-14的1000rm-400kgm工況下的載荷譜的激勵(lì)作用下，SHQ40振動(dòng)系統(tǒng)測(cè)點(diǎn)2、5、8Z向的振動(dòng)速度的幅值函數(shù)如圖5-19、圖5-20和圖5-21所錄，圖5-22、圖5-23和圖5-24為其相應(yīng)的時(shí)域皮形。振動(dòng)速度的預(yù)估值與試驗(yàn)的實(shí)測(cè)值（如表6-13）對(duì)比見(jiàn)表5-1所示的工況四。
表5-1 SHQ40振動(dòng)速度級(jí)對(duì)比表