机架导轨及机械振动设计PDF电子书下载

上篇 机架、箱体及导轨 3

第1章 机架结构设计基础 3

1.1 机架设计的一般要求 3

1.1.1 定义及分类 3

1.1.2 机架设计的一般要求和步骤 3

1.1.2.1 机架设计的准则和要求 3

1.1.2.2 机架设计的步骤 4

1.2 机架的常用材料及热处理 4

1.2.1 机架常用材料 4

1.2.2 机架的热处理 6

1.3 机架的截面形状、肋的布置及壁板上的孔 8

1.3.1 机架的截面形状 8

1.3.2 肋的布置 10

1.3.3 机架壁板上的孔 16

1.4 铸造金属机架的结构设计 20

1.4.1 铸造机架的壁厚及肋 20

1.4.1.1 最小壁厚 20

1.4.1.2 凸台及加强肋的尺寸 21

1.4.1.3 铸件壁的连接形式及尺寸 21

1.4.2 机架的连接结构设计 21

1.4.3 铸造机架结构设计的工艺性 23

1.4.3.1 铸件一般工艺性注意事项 23

1.4.3.2 铸造机架结构设计应注意的问题 24

1.4.4 铸造机架结构设计示例 26

1.4.4.1 机床大件结构设计 26

1.4.4.2 精密仪器机架结构设计 31

1.5 焊接机架 31

1.5.1 焊接机架的结构及其工艺性 31

1.5.1.1 典型机床的焊接床身结构及特点 32

1.5.1.2 焊接横梁结构 33

1.5.1.3 焊接机架的结构工艺性 33

1.5.2 机床焊接机架的壁厚及布肋 36

1.5.2.1 焊接机架壁厚的确定 36

1.5.2.2 焊接机架的布肋 36

1.5.3 改善机床结构阻尼比的措施 38

1.5.4 焊接机架结构示例 39

1.5.4.1 大型加工中心机床 39

1.5.4.2 刨、镗、铣床立柱结构 40

1.5.4.3 压力机焊接机架结构 41

1.6 非金属机架设计 44

1.6.1 钢筋混凝土机架 44

1.6.2 预应力钢筋混凝土机架 45

1.6.3 塑料壳体设计 47

1.6.3.1 塑料特性及选择 47

1.6.3.2 塑料壳体的结构设计 48

1.6.3.3 塑料制品的尺寸公差 51

第2章 机架的设计与计算 54

2.1 框架式及梁柱式机架的设计与常规计算 54

2.1.1 轧钢机机架的结构设计与常规计算 54

2.1.1.1 轧钢机机架的结构设计 54

2.1.1.2 轧钢机机架强度和刚度计算 57

2.1.2 液压机机架的结构与设计计算 70

2.1.2.1 液压机机架的结构设计 70

2.1.2.2 液压机机架的计算 70

2.1.3 曲柄压力机机架的设计与常规计算 75

2.1.3.1 曲柄压力机闭式机架的常规计算 75

2.1.3.2 开式曲柄压力机机身的设计与计算 78

2.1.4 机床大件的设计与计算 81

2.1.4.1 机床大件刚度设计指标 81

2.1.4.2 普通车床床身的受力分析 84

2.1.4.3 卧式镗床立柱及床身受力分析 84

2.1.4.4 龙门式机床受力和变形分析 88

2.1.4.5 立式钻床、卧式铣床床身（立柱）受力及变形分析 90

2.1.4.6 机床热变形的形成及热变形计算 91

2.1.4.7 带有肋板框架的刚度计算 94

2.1.5 十字肋的刚度计算 96

2.2 稳定性计算 96

2.2.1 不作稳定性计算的条件 96

2.2.2 轴心受压构件的稳定性验算公式 96

2.2.3 结构件长细比的计算 97

2.2.4 结构件的计算长度 98

2.2.4.1 等截面柱 98

2.2.4.2 变截面受压构件 98

2.2.4.3 桁架构件的计算长度 100

2.2.4.4 特殊情况 101

2.2.5 偏心受压构件 102

2.2.6 板的局部稳定性计算 102

2.2.7 圆柱壳的局部稳定性计算 105

2.2.8 梁的局部稳定性 105

第3章 齿轮传动箱体的设计与计算 105

3.1 箱体结构设计概述 108

3.1.1 齿轮箱体结构的确定 108

3.1.2 齿轮箱体焊接结构 109

3.1.3 压力铸造传动箱体的结构设计 112

3.1.3.1 肋的设计 112

3.1.3.2 箱体上的通孔及紧固孔的设计 115

3.2 按刚度设计圆柱齿轮减速器箱座 116

3.2.1 剖分式齿轮减速器箱座的设计计算方法及步骤 117

3.2.2 齿轮箱体计算实例 119

3.3 机床主轴箱的刚度计算 123

3.3.1 箱体的刚度计算 123

3.3.2 车床主轴箱刚度计算示例 123

3.4 变速箱体上轴孔坐标计算 126

3.5 变速箱体的技术要求 128

3.5.1 各加工面的形状精度及表面结构中的粗糙度 128

3.5.2 各加工面的相互位置精度 128

3.5.3 有关铸造、焊接、热处理的要求 128

3.5.4 变速箱体零件工作图实例 129

第4章 机架与箱体的现代设计方法 129

4.1 机架的有限元分析 131

4.1.1 轧钢机机架的有限元分析 131

4.1.2 液压机横梁的有限元分析示例 132

4.1.3 开式机架的有限元分析 133

4.1.4 整体闭式机架有限元分析 134

4.2 机架与箱体的优化设计 137

4.2.1 优化设计数学模型的建立 137

4.2.2 热压机机架结构的优化设计 139

4.2.3 基于ANSYS的优化设计 141

4.2.3.1 ANSYS优化设计的基本过程 141

4.2.3.2 基于ANSYS的减速器箱体的优化设计示例 142

4.2.4 机架的模糊优化方法 143

4.2.4.1 模糊有限元分析方法 143

4.2.4.2 三轴仿真转台框架结构的模糊有限元优化 145

第5章 导轨 148

5.1 概述 148

5.1.1 导轨的类型及其特点 148

5.1.2 导轨的设计要求 148

5.1.3 导轨的设计程序及内容 148

5.1.4 精密导轨的设计原则 149

5.2 普通滑动导轨的结构设计 149

5.2.1 整体式滑动导轨 149

5.2.1.1 滑动导轨的截面形状 149

5.2.1.2 滑动导轨尺寸 151

5.2.1.3 导轨间隙调整装置 153

5.2.1.4 滑动导轨的卸荷装置 157

5.2.1.5 滑动导轨压强的计算 159

5.2.1.6 导轨材料与热处理 161

5.2.1.7 导轨的技术要求 162

5.2.2 塑料（贴塑式）导轨 164

5.2.2.1 塑料导轨的特点 164

5.2.2.2 塑料导轨的材料 164

5.2.2.3 填充氟塑软带导轨典型制造工艺 166

5.2.2.4 软带导轨技术条件（JB/T 7899—1999） 166

5.2.2.5 环氧涂层材料技术通则（JB/T 3578—2007） 167

5.2.2.6 环氧涂层导轨通用技术条件（JB/T 3579—2007） 168

5.2.2.7 通用塑料导轨材料的粘接 169

5.2.2.8 耐磨涂层的配方 169

5.3 流体静压导轨 169

5.3.1 液体静压导轨 169

5.3.1.1 液体静压导轨的类型和特点 169

5.3.1.2 液体静压导轨的基本结构形式 170

5.3.1.3 静压导轨的油腔结构 171

5.3.1.4 导轨的技术要求和材料 172

5.3.1.5 液体静压导轨的节流器、润滑油及供油装置 173

5.3.1.6 静压导轨的加工和调整 173

5.3.1.7 液体静压导轨的计算 174

5.3.1.8 毛细管节流开式静压导轨的计算 178

5.3.2 气体静压导轨 180

5.3.2.1 气体静压导轨的类型与特点 180

5.3.2.2 气体静压导轨的结构设计 181

5.3.2.3 气体静压导轨的设计计算 182

5.4 滚动导轨 183

5.4.1 滚动导轨的类型、特点及应用 183

5.4.2 滚动导轨的计算、结构与尺寸系列 183

5.4.2.1 滚动直线导轨的计算 183

5.4.2.2 滚动直线导轨副 188

5.4.2.3 滚柱交叉导轨副 201

5.4.2.4 滚柱（滚针）导轨块 203

5.4.2.5 滚动直线导轨套副 207

5.4.2.6 滚动花键导轨副 214

5.4.2.7 滚动轴承导轨 219

5.5 导轨设计实例 221

5.5.1 压力机导轨的形式和特点 221

5.5.2 导轨的尺寸和验算 222

5.5.2.1 导轨长度 222

5.5.2.2 导轨工作面宽度及其验算 222

5.5.3 导轨材料的选择 222

5.5.4 导轨间隙的调整 223

5.6 导轨的防护 223

5.6.1 导轨防护装置的类型及特点 223

5.6.2 导轨刮屑板 223

5.6.3 刚性伸缩式导轨防护置 223

5.6.4 柔性伸缩式导轨防护罩 224

参考文献 225

下篇 机械振动与噪声 229

第1章 概述 229

1.1 机械振动的分类及机械工程中的振动问题 229

1.1.1 机械振动的分类 229

1.1.2 机械工程中的振动问题 230

1.2 有关振动的部分标准 232

1.2.1 有关振动的部分国家标准 232

1.2.1.1 基础标准和一般标准 232

1.2.1.2 平衡和试验台的振动标准 232

1.2.1.3 各种机器、设备的振动标准 233

1.2.1.4 振动测量仪器的使用和要求 234

1.2.1.5 人体振动与环境 234

1.2.2 有关振动的部分国际标准 235

1.2.3 机械振动等级的评定 236

1.2.3.1 振动烈度的评定 236

1.2.3.2 振动烈度的等级划分 236

1.2.3.3 泵的振动烈度的评定举例 236

1.3 允许振动量 238

1.3.1 机械设备的允许振动量 238

1.3.2 其他要求的允许振动量 238

第2章 机械振动基础 239

2.1 单自由度系统的自由振动 239

2.2 单自由度系统的受迫振动 240

2.2.1 简谐激励下的振动响应 240

2.2.2 一般周期激励下的稳态响应 242

2.2.3 扭转振动与直线振动的参数类比 242

2.3 多自由度系统 243

2.3.1 多自由度系统的自由振动及其特性 243

2.3.2 多自由度系统的简谐激励稳态响应 244

2.3.3 常见二自由度系统简谐激励下的稳态响应 245

2.4 振动系统对任意激励的响应计算 246

2.4.1 单自由度系统 246

2.4.2 多自由度系统的模态分析法 247

第3章 机械振动的一般资料 248

3.1 机械振动表示方法 248

3.1.1 简谐振动表示方法 248

3.1.2 周期振动幅值表示法 249

3.1.3 振动频谱表示法 249

3.2 弹性构件的刚度 250

3.3 阻尼系数 253

3.3.1 黏性阻尼系数 253

3.3.2 等效黏性阻尼系数 254

3.4 振动系统的固有角频率 255

3.4.1 单自由度系统的固有角频率 255

3.4.2 二自由度系统的固有角频率 259

3.4.3 各种构件的固有角频率 261

3.5 同向简谐振动合成 266

3.6 各种机械产生振动的扰动频率 267

第4章 非线性振动与随机振动 268

4.1 非线性振动 268

4.1.1 非线性振动问题 268

4.1.2 非线性恢复力的特性曲线 269

4.1.3 非线性阻尼力的特性曲线 271

4.1.4 非线性振动的特性 273

4.1.5 分析非线性振动的常用方法及示例 278

4.1.5.1 分析非线性振动的常用方法 278

4.1.5.2 非线性振动的求解示例 279

4.2 自激振动 280

4.2.1 自激振动系统的特性 280

4.2.2 机械工程中的自激振动现象 281

4.2.3 非线性振动的稳定性 283

4.2.4 相平面法及稳定性判据 283

4.3 随机振动 286

4.3.1 随机振动问题 286

4.3.2 平稳随机振动 288

4.3.3 单自由度线性系统的传递函数 288

4.3.4 单自由度线性系统的随机响应 288

第5章 机械振动控制 290

5.1 振动控制的基本方法 290

5.1.1 常见的机械振动源 290

5.1.2 振动控制的基本方法 290

5.1.3 刚体回转体的平衡 291

5.1.4 挠体回转体的动平衡 291

5.1.5 往复机械惯性力的平衡 291

5.2 定性减少振动的一些方法和手段 291

5.3 隔振原理及隔振设计 292

5.3.1 隔振原理及一级隔振动力参数设计 292

5.3.2 一级隔振动力参数设计示例 293

5.3.3 二级隔振动力参数设计 294

5.3.4 二级隔振动力参数设计示例 295

5.3.5 非刚性基座隔振设计 296

5.3.6 隔振设计的几个问题 296

5.3.6.1 隔振设计步骤 296

5.3.6.2 隔振设计要点 298

5.3.6.3 隔振系统的阻尼 298

5.3.7 隔振元件材料、类型与选择 298

5.3.7.1 隔振元件材料、类型 298

5.3.7.2 隔振元件选择 299

5.3.8 橡胶隔振器 300

5.3.9 橡胶隔振器设计 300

5.3.9.1 橡胶材料的主要性能参数 300

5.3.9.2 橡胶隔振器刚度计算 301

5.3.9.3 橡胶隔振器设计要点 303

5.3.10 钢丝绳隔振器 303

5.3.10.1 主要特点 303

5.3.10.2 选型原则与方法 304

5.4 阻尼减振 304

5.4.1 阻尼减振原理 304

5.4.2 阻尼类型 304

5.4.3 材料的损耗因子与阻尼结构 305

5.4.3.1 材料的损耗因子 305

5.4.3.2 阻尼结构 305

5.4.4 干摩擦阻尼 306

5.4.4.1 刚性连接的干摩擦阻尼 306

5.4.4.2 弹性连接的干摩擦阻尼 308

5.4.5 干摩擦阻尼减振器 309

5.5 动力吸振器 309

5.5.1 动力吸振器设计 309

5.5.1.1 动力吸振器工作原理 309

5.5.1.2 动力吸振器的设计 310

5.5.1.3 设计示例 311

5.5.2 有阻尼动力吸振器 311

5.5.2.1 有阻尼动力吸振器的动态特性 311

5.5.2.2 有阻尼动力吸振器的最佳参数 312

5.5.2.3 有阻尼动力吸振器设计 320

5.6 缓冲器设计 320

5.6.1 设计思想 320

5.6.1.1 冲击现象及冲击传递系数 320

5.6.1.2 速度阶跃激励 322

5.6.1.3 缓冲弹簧的储能特性 322

5.6.1.4 阻尼参数选择 324

5.6.2 一级缓冲器设计 324

5.6.2.1 缓冲器设计原则 324

5.6.2.2 设计要求 324

5.6.2.3 一次缓冲器动力参数设计 324

5.6.2.4 加速度脉冲激励波形影响提示 324

5.6.3 二级缓冲器设计 325

5.7 机械振动的主动控制 325

5.7.1 主动控制系统的原理 325

5.7.2 主动控制的类型 325

5.7.3 控制系统的组成 326

5.7.4 作动器类型 327

5.7.5 主动控制系统的设计过程 327

5.7.6 常用的控制律设计方法 328

5.7.7 主动抑振 329

5.7.7.1 随机振动控制 329

5.7.7.2 谐波振动控制 329

5.7.8 主动吸振 329

5.7.8.1 惯性可调动力吸振 329

5.7.8.2 刚度可调式动力吸振 330

5.7.9 主动隔振 330

5.7.9.1 主动隔振原理 330

5.7.9.2 半主动隔振原理 330

第6章 典型设备振动设计实例 331

6.1 旋转机械的振动设计实例 331

6.1.1 汽轮发电机组轴系线性动力学设计 331

6.1.1.1 建模 331

6.1.1.2 运动方程和求解方法 331

6.1.1.3 临界转速的计算 331

6.1.1.4 不平衡响应计算 331

6.1.1.5 稳定性设计 331

6.1.2 200MW汽轮发电机组轴系动力学线性分析 332

6.1.2.1 200MW汽轮发电机组轴系模型 332

6.1.2.2 单跨轴段在刚性支承下的临界转速和模态 332

6.1.2.3 刚性支承轴系的临界转速及主模态 332

6.1.2.4 弹性支承轴系的临界转速 334

6.2 往复机械的振动设计实例——CA498柴油机隔振系统设计与试验研究 334

6.2.1 柴油机振动扰动力分析 334

6.2.2 柴油机隔振系统设计模型 335

6.2.3 隔振方案的选择 335

6.3 锻压机械的振动设计实例 336

6.3.1 锻锤的隔振计算 336

6.3.1.1 锻锤隔振的基本计算 336

6.3.1.2 砧座下基础块的最小厚度要求 337

6.3.1.3 三心合一问题 337

6.3.1.4 阻尼问题 337

6.3.1.5 隔振基础的结构设计 337

6.3.2 锻锤隔振基础的设计步骤 337

6.3.2.1 搜集设计资料 337

6.3.2.2 初步确定基础块的质量和几何尺寸 337

6.3.2.3 确定隔振器应具备的参数并选用或设计隔振器 338

6.3.2.4 基础块振动验算 338

6.3.2.5 砧座振幅验算 338

6.3.2.6 基础箱的设计及振幅 339

6.3.3 设计举例5t模锻锤隔振基础设计 339

6.3.3.1 设计资料及设计值 339

6.3.3.2 确定基础块的质量和几何尺寸 339

6.3.3.3 隔振器的选用与设计 339

6.3.3.4 基础块振动验算 339

6.3.3.5 砧座振幅验算 340

6.3.3.6 基础箱设计 340

6.3.4 有关锻锤隔振新理论、新观念介绍 340

6.3.4.1 砧座下直接隔振技术 340

6.3.4.2 阻尼的作用与取值范围 340

第7章 轴系的临界转速 341

7.1 概述 341

7.2 简单转子的临界速度 341

7.2.1 力学模型 341

7.2.2 两支承轴的临界转速 342

7.2.3 两支承单盘转子的临界转速 343

7.3 两支承多盘转子临界转速的近似计算 343

7.3.1 带多个圆盘轴的一阶临界转速 343

7.3.2 力学模型 343

7.3.3 临界转速计算公式 343

7.3.4 计算示例 344

7.4 阶梯轴的临界转速计算 346

7.5 轴系的模型与参数 346

7.5.1 力学模型 346

7.5.2 滚动轴承支承刚度 347

7.5.3 滑动轴承支承刚度 348

7.5.4 支承阻尼 351

7.6 轴系的临界转速计算 352

7.6.1 轴系的特征值问题 352

7.6.2 特征值数值计算实例 353

7.6.3 传递矩阵法计算临界转速 354

7.6.4 传递矩阵法计算实例 356

7.7 轴系临界转速设计 357

7.7.1 轴系临界转速修改设计 357

7.7.2 轴系临界转速组合设计 358

7.8 影响轴系临界转速的因素 359

7.8.1 支撑刚度对临界转速的影响 359

7.8.2 回转力矩对临界转速的影响 359

7.8.3 联轴器对临界转速的影响 359

7.8.4 其他因素的影响 359

7.8.5 改变临界转速的措施 359

第8章 机械振动的利用 360

8.1 概述 360

8.1.1 振动机械的组成 360

8.1.2 振动机械的用途及工艺特性 363

8.1.3 振动机械的频率特性及结构特征 364

8.1.4 工程中常用的振动系统 365

8.1.5 有关振动机械的部门标准 365

8.2 振动机工作面上物料的运动学与动力学 366

8.2.1 物料的运动学 366

8.2.1.1 物料的运动状态 366

8.2.1.2 物料的滑行运动 366

8.2.1.3 物料的抛掷运动 368

8.2.2 物料的动力学 369

8.2.2.1 物料滑行运动时的结合质量与当量阻尼 369

8.2.2.2 物料抛掷运动时的结合质量与当量阻尼 370

8.2.2.3 弹性元件的结合质量与阻尼 370

8.2.2.4 振动系统的计算质量、总阻尼系数及功率消耗 371

8.3 常用的振动机械 372

8.3.1 振动机械的分类 372

8.3.2 常用振动机的振动参数 372

8.4 惯性式振动机械的计算 373

8.4.1 单轴惯性式振动机 373

8.4.2 双轴惯性式振动机 375

8.4.3 多轴惯性振动机 377

8.4.4 自同步式振动机 378

8.4.5 惯性共振式振动机 379

8.4.5.1 主振系统的动力参数 379

8.4.5.2 激振器动力参数设计 380

8.5 弹性连杆式振动机的计算 380

8.5.1 单质体弹性连杆式振动机 380

8.5.2 双质体弹性连杆式振动机 381

8.5.3 隔振平衡式三质体弹性连杆振动机 382

8.5.4 非线性弹性连杆振动机 382

8.5.5 弹性连杆振动机动力参数的选择计算 383

8.5.6 导向杆和橡胶铰链 385

8.5.7 振动输送类振动机整体刚度和局部刚度的计算 386

8.5.8 近共振类振动机工作点的调试 387

8.6 电磁式振动机械的计算 387

8.7 振动机械设计示例 387

8.7.1 远超共振惯性振动机设计示例 387

8.7.1.1 远超共振惯性振动机的运动参数设计示例 387

8.7.1.2 远超共振惯性振动机的动力参数设计示例 389

8.7.2 惯性共振式振动机的动力参数设计示例 389

8.7.3 弹性连杆式振动机的动力参数设计示例 390

8.7.4 电磁式振动机的动力参数设计示例 391

8.8 主要零部件 392

8.8.1 振动电机 392

8.8.2 仓壁式振动器 397

8.8.3 复合弹簧 398

8.9 利用振动来监测缆索拉力 400

8.9.1 测量弦振动计算索拉力 400

8.9.1.1 弦振动测量原理 400

8.9.1.2 MGH型锚索测力仪 400

8.9.2 按两端受拉梁的振动测量索拉力 401

8.9.2.1 两端受拉梁的振动测量原理 401

8.9.2.2 高屏溪桥斜张钢缆检测部分简介 401

8.9.3 索拉力振动检测的最新方法 402

第9章 机械振动测量 404

9.1 概述 404

9.1.1 振动的测量方法 404

9.1.1.1 振动测量的内容 404

9.1.1.2 测振原理 404

9.1.1.3 振动量级的表述方法 404

9.1.2 振动测量系统 405

9.2 振动测量传感器 405

9.2.1 加速度传感器 405

9.2.1.1 加速度计的原理和结构 405

9.2.1.2 加速度计的类型 406

9.2.1.3 加速度计的主要性能指标 406

9.2.1.4 加速度计的安装 406

9.2.1.5 加速度计的选择 408

9.2.1.6 适用于不同场合的加速度计 408

9.2.1.7 加速度计的标定 409

9.2.2 速度传感器 409

9.2.3 位移传感器 410

9.2.3.1 电涡流传感器 410

9.2.3.2 激光位移传感器 410

9.2.4 其他传感器 410

9.3 测试仪器 411

9.3.1 电荷放大器 411

9.3.2 电源供给器 411

9.3.3 便携式测振仪 411

9.4 激振设备 412

9.4.1 力锤 412

9.4.2 电磁式激振设备 412

9.4.2.1 电磁式激振器 412

9.4.2.2 电磁式振动台 413

9.4.3 电液伺服振动台 413

9.4.4 冲击试验机 413

9.4.5 压电陶瓷 414

9.5 振动测量方法举例 414

9.5.1 系统固有频率的测定 414

9.5.2 阻尼参数的测定 414

9.5.3 刚度和柔度测量 414

第10章 机械振动信号处理与故障诊断 414

10.1 概述 416

10.1.1 机械故障诊断概述 416

10.1.2 机械故障 416

10.1.3 基本维护策略 417

10.1.4 故障特征参量 418

10.1.5 机械振动信号的分类 418

10.2 振动信号处理基础 419

10.2.1 频谱 420

10.2.2 模数（A/D）转换 422

10.2.3 模拟信号采样 422

10.2.4 量化误差 423

10.2.5 混叠与采样定理 423

10.2.6 滤波器 424

10.2.7 振动传感器的选择 424

10.2.8 测试位置的选择 424

10.3 机械振动信号时域分析与故障诊断 425

10.3.1 时域特征与故障检测 425

10.3.2 相关分析 428

10.4 机械振动信号频域分析与故障诊断 428

10.4.1 傅里叶变换基础 429

10.4.2 利用频谱分析进行故障诊断 429

10.4.3 倒谱（cepstrum）分析基础 433

10.4.4 利用倒谱分析进行故障诊断 434

10.5 旋转机械振动与故障诊断 435

10.5.1 旋转机械振动的基本特征 435

10.5.1.1 强迫振动 436

10.5.1.2 自激振动 436

10.5.2 旋转机械常见故障机理与诊断 437

10.5.2.1 振动测量与技术 437

10.5.2.2 振动标准 438

10.5.2.3 旋转机械振动信号特征与故障诊断 441

10.6 往复机械振动与故障诊断 445

10.6.1 往复机械振动的基本特征 445

10.6.2 往复机械故障诊断 446

10.7 滚动轴承和齿轮故障诊断 448

10.7.1 滚动轴承故障诊断 448

10.7.1.1 滚动轴承故障诊断方法及应用 448

10.7.1.2 锥形滚子轴承故障诊断示例 450

10.7.2 齿轮故障诊断 451

10.8 机械故障诊断中的现代信号处理方法 453

10.8.1 小波变换及其机械故障诊断应用 453

10.8.2 EMD及其机械故障诊断应用 455

第11章 机械噪声基础 457

11.1 声学基本知识 457

11.1.1 声波的特性 457

11.1.2 描述声场与声源的物理量 457

11.1.3 声学物理量的关系及波动方程 458

11.1.4 平面、球面和柱面声波 458

11.1.5 声波的传播 459

11.1.5.1 反射、折射和透射 459

11.1.5.2 声波的干涉 460

11.1.5.3 散射、绕射和衍射 460

11.1.6 自由声场和混响声场 460

11.1.7 简单声源模型 461

11.1.8 声辐射 462

11.2 噪声的评价 462

11.2.1 声压级、声强级和声功率级 462

11.2.2 声级的综合 463

11.2.3 等效声级 463

11.2.4 人耳的听觉特性 463

11.2.5 噪声的频谱分析 464

11.2.6 计权声级 464

11.2.7 噪声评价数NR 465

11.3 噪声标准与规范 466

11.3.1 噪声的危害 466

11.3.2 噪声标准目录 466

11.3.3 机械设备噪声限值 468

11.3.4 工作场所噪声暴露限值 470

11.4 机械工程中的噪声源 470

11.4.1 机械噪声 471

11.4.2 齿轮噪声 471

11.4.3 滚动轴承噪声 472

11.4.4 液压系统噪声 472

11.4.4.1 液压泵噪声 472

11.4.4.2 液压阀噪声 473

11.4.4.3 机械噪声 473

11.4.5 电磁噪声 473

11.4.6 空气动力噪声 473

第12章 机械噪声测量 475

12.1 噪声测量概述 475

12.1.1 测量目的 475

12.1.2 测量注意事项 475

12.1.2.1 测点的选择 475

12.1.2.2 背景噪声的修正 475

12.1.2.3 环境的影响 475

12.1.2.4 测量仪器的校准 475

12.2 噪声测量仪器 476

12.2.1 噪声测量基本系统 476

12.2.2 传声器 476

12.2.2.1 传声器的性能指标 476

12.2.2.2 传声器种类及特点 477

12.2.2.3 电容传声器 478

12.2.2.4 传声器的使用 478

12.2.2.5 特殊传声器 479

12.2.2.6 前置放大器 479

12.2.3 声级计 479

12.2.3.1 声级计的原理及分类 479

12.2.3.2 声级计的主要性能 479

12.2.3.3 积分声级计 481

12.2.3.4 噪声暴露计 481

12.2.3.5 统计声级计 481

12.2.3.6 频谱声级计 481

12.2.4 附件的使用 481

12.2.5 记录及分析仪 483

12.2.5.1 数据记录与采集 483

12.2.5.2 数字式分析仪 483

12.2.6 声校准器 484

12.3 噪声测量方法 485

12.3.1 声级测量 485

12.3.1.1 试验目的 485

12.3.1.2 试验原理 485

12.3.1.3 测点选择 485

12.3.1.4 测试内容 485

12.3.2 声功率测量 486

12.3.2.1 试验目的 486

12.3.2.2 试验原理 486

12.3.2.3 测点布置 487

12.3.3 声强测量 488

12.3.3.1 试验目的 488

12.3.3.2 试验原理 488

12.3.3.3 双传声器探头 490

12.3.3.4 声强信号处理方法 490

12.3.4 声成像测试 490

12.3.4.1 波束成型阵列测试技术 491

12.3.4.2 近场声全息测试技术 491

第13章 机械噪声控制 493

13.1 噪声源控制 493

13.1.1 噪声控制原则与方法 493

13.1.1.1 噪声源的控制 493

13.1.1.2 传播途径的控制 493

13.1.1.3 噪声接受者（点）的防护 493

13.1.2 机械噪声源控制 493

13.1.3 空气动力噪声源控制 494

13.2 隔声降噪 494

13.2.1 隔声性能的评价与测定 494

13.2.1.1 隔声量 494

13.2.1.2 计权隔声量Rw 494

13.2.1.3 空气声隔声量的实验室测定 495

13.2.2 单层均质薄板的隔声性能 495

13.2.2.1 隔声频率特性曲线 495

13.2.2.2 隔声量计算 495

13.2.2.3 常用单层板结构隔声量 496

13.2.3 双层板结构的隔声性能 497

13.2.3.1 隔声频率特性曲线 497

13.2.3.2 隔声量计算的经验公式 497

13.2.4 轻型组合结构的隔声性能 498

13.2.4.1 各类轻型组合结构的隔声特性 498

13.2.4.2 轻型构造中的声桥和提高轻型构造隔声量的方法 499

13.2.5 隔声罩 499

13.2.5.1 隔声罩和半隔声罩的常用形式 499

13.2.5.2 隔声罩隔声效果计算公式 499

13.2.5.3 隔声罩设计步骤 499

13.2.5.4 隔声罩设计注意事项 500

13.2.6 隔声屏 500

13.2.6.1 隔声屏类型 500

13.2.6.2 隔声屏降噪效果 500

13.3 吸声降噪 501

13.3.1 吸声材料和吸声结构 501

13.3.2 吸声性能的评价与测定 502

13.3.2.1 吸声性能的评价 502

13.3.2.2 吸声系数的测量 503

13.3.3 多孔吸声材料 503

13.3.3.1 多孔吸声材料的基本类型 503

13.3.3.2 多孔吸声材料的吸声性能 504

13.3.4 共振吸声结构 504

13.3.4.1 穿孔板共振吸声结构 504

13.3.4.2 微穿孔板共振吸声结构 505

13.3.5 吸声降噪量计算 505

13.3.5.1 吸声降噪适用条件分析 505

13.3.5.2 单声源时的室内吸声降噪量计算 506

13.3.5.3 多声源时的室内吸声降噪量计算 506

13.3.5.4 吸声降噪设计程序 507

13.4 消声器 507

13.4.1 消声器的类型与性能评价 507

13.4.1.1 消声器的类型 507

13.4.1.2 消声器的性能评价 508

13.4.2 阻性消声器 508

13.4.2.1 常见形式 508

13.4.2.2 直管式消声器的消声量 508

13.4.2.3 其他消声器的消声量 509

13.4.3 抗性消声器 509

13.4.3.1 扩张式（膨胀式）消声器 509

13.4.3.2 共振式消声器 510

13.4.3.3 微穿孔板消声器 511

13.4.4 复合式消声器 511

13.4.5 喷注消声器 511

13.4.5.1 节流减压型排气消声器 511

13.4.5.2 小孔喷注型排气消声器 512

13.4.5.3 节流减压加小孔喷注复合型排气消声器 513

13.4.5.4 多孔材料耗散型排气消声器 513

13.4.6 电子消声器 513

参考文献 516