振動(dòng)加速度的案例
細(xì)說振動(dòng)位移、速度、加速度
在振動(dòng)速度的含義里我們介紹了，振動(dòng)的位移對(duì)時(shí)間的微分就是振動(dòng)的速度。從物理含義上來看，振動(dòng)的速度涵蓋了振動(dòng)的位移和頻率兩個(gè)因素。有效值的概念其實(shí)是一個(gè)等效的概念，將一個(gè)交變的量等效為一個(gè)等效值。對(duì)于振動(dòng)而言，我們知道振動(dòng)速度是一個(gè)往復(fù)交變量，因此我們用一個(gè)有效值等效速度實(shí)際值，代表這段時(shí)間內(nèi)振動(dòng)的速度情況。
當(dāng)然速度值也有峰峰值，可是對(duì)于一個(gè)時(shí)間段內(nèi)，速度的峰峰值對(duì)設(shè)備的影響在峰峰值出現(xiàn)的時(shí)候發(fā)生，無法描述振動(dòng)速度的總體，因此我們用有效值來等效。
振動(dòng)的加速度為什么用峰值？
在一段振動(dòng)中，質(zhì)點(diǎn)速度的變化越劇烈，對(duì)材質(zhì)本身的影響越大，考慮振動(dòng)對(duì)設(shè)備的影響，取振動(dòng)加速度的峰值來衡量振動(dòng)加速度對(duì)設(shè)備的影響。
事實(shí)上，如果讀者用質(zhì)點(diǎn)質(zhì)量乘以加速度就會(huì)得到一個(gè)力的單位。不難發(fā)現(xiàn)，振動(dòng)的加速度實(shí)際上是振動(dòng)的“沖擊性”，對(duì)設(shè)備的最大沖擊，就是這個(gè)沖擊量的峰值。
為什么低速振動(dòng)用位移信號(hào)？中速運(yùn)動(dòng)用速度信號(hào)？高速運(yùn)動(dòng)用加速度信號(hào)？
從振動(dòng)位移、速度、加速度量的介紹中我們知道：
振動(dòng)的位移量主要考慮了振動(dòng)的幅值；
振動(dòng)的速度考慮了振動(dòng)幅值和頻率；
振動(dòng)的加速度考慮了振動(dòng)的幅值、頻率以及頻率變化。
因此可以發(fā)現(xiàn)，振動(dòng)的加速度對(duì)振動(dòng)的頻率敏感性最高，速度其次，再次是位移。
上圖為同一個(gè)幅值為10um振動(dòng)的位移信號(hào)、速度信號(hào)和加速度信號(hào)的頻譜。可以清楚地看到，相同的三個(gè)頻率分量中，加速度信號(hào)里表現(xiàn)強(qiáng)烈，速度信號(hào)表現(xiàn)適中，位移信號(hào)并不敏感。
對(duì)于旋轉(zhuǎn)設(shè)備而言，加速度對(duì)于高速設(shè)備的振動(dòng)更加敏感，位移信號(hào)更加適用于低速振動(dòng)的場(chǎng)合。
展開 258 基于matlab的通過頻域二次積分由振動(dòng)加速度信號(hào)反求振動(dòng)位移信號(hào) ￥15.9
基于matlab的通過頻域二次積分由振動(dòng)加速度信號(hào)反求振動(dòng)位移信號(hào)，在有位移推導(dǎo)速度和加速度，最后對(duì)比前后加速度差異性。轉(zhuǎn)換效果較好。程序已調(diào)通，可直接運(yùn)行。
258 基于matlab的通過頻域二次積分由振動(dòng)加速度信號(hào)反求振動(dòng)位移信號(hào)
<p>基于matlab的通過頻域二次積分由振動(dòng)加速度信號(hào)反求振動(dòng)位移信號(hào)，在有位移推導(dǎo)速度和加速度，最后對(duì)比前后加速度差異性。轉(zhuǎn)換效果較好。程序已調(diào)通，可直接運(yùn)行。</p><div contenteditable="false" width="100%">
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展開 振動(dòng)的位移、速度、加速度應(yīng)該怎么選？
s,v,a
振動(dòng)的位移、速度、加速度測(cè)量應(yīng)該選哪個(gè)？
凡是做機(jī)械設(shè)備振動(dòng)分析的人，都知道振動(dòng)有位移、速度、加速度。但是啥時(shí)候用哪一個(gè)呢？為什么呢？（一些有經(jīng)驗(yàn)的工程師可以輕松回答第一個(gè)問題，那么“為什么”這個(gè)問題你想過么？）
有的人隨便選一個(gè)，有的人不知道選哪一個(gè)于是全部的都選。這其實(shí)是對(duì)基本概念不理解造成的。選擇不當(dāng)會(huì)造成診斷特征丟失，全部都選有時(shí)候會(huì)出現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)濫用，這都是不正確的做法。
要解答上面的問題我們還是要回歸基本概念：振動(dòng)的位移、速度、加速度是啥意思，分別代表什么？或者說物理含義是什么？
說起來位移、速度、加速度是啥意思，貌似很簡(jiǎn)單么。就位移就是距離咯；速度就是距離在時(shí)間維度上的微分咯，加速度就是速度在時(shí)間單位上的微分咯。但是理解基本概念不能僅此而已，有沒有想過，既然一個(gè)是另一個(gè)的微分或者積分，那么其實(shí)這三個(gè)測(cè)量是可以相互換算的？既然換算就好了，為啥搞三個(gè)？
偷偷說兩句……
是分開測(cè)量的嗎？
你以為傳感器真的就是全部都是將速度、位移、加速度分開測(cè)量的么？
展開 
測(cè)量振動(dòng) | 壓電加速度計(jì)的特性
加速度計(jì)頻率范圍
機(jī)械系統(tǒng)的大部分振動(dòng)能量往往包含在10Hz至1000Hz之間的相對(duì)較窄的頻率范圍內(nèi)，但是測(cè)量結(jié)果通常可以說是10kHz，因?yàn)樵谶@些較高頻率下，通常會(huì)有一些有趣的振動(dòng)分量。因此，在選擇加速度計(jì)時(shí)，我們必須確保加速度計(jì)的頻率范圍可以覆蓋感興趣的范圍。
實(shí)際上，在低頻端，加速度計(jì)提供真實(shí)輸出的頻率范圍受到兩個(gè)因素的限制。第一個(gè)是緊隨其后的放大器的低頻截止。這通常不是問題，因?yàn)橄拗仆ǔ＿h(yuǎn)低于1Hz。
第二個(gè)是環(huán)境溫度波動(dòng)的影響，加速度計(jì)對(duì)此很敏感。使用現(xiàn)代剪切式加速度計(jì)，這種影響最小，允許在正常環(huán)境下測(cè)量低至1Hz以下。
上限由加速度計(jì)本身的質(zhì)量彈簧系統(tǒng)的諧振頻率決定。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，如果我們將頻率上限設(shè)置為加速度計(jì)共振頻率的三分之一，我們就知道，在組件的上限頻率下測(cè)得的振動(dòng)誤差不會(huì)超過+12％。
對(duì)于質(zhì)量較小的小型加速度計(jì)，諧振頻率可以高達(dá)180kHz，但是對(duì)于較大、輸出更高的通用加速度計(jì)，通用加速度計(jì)，通用加速度計(jì)的共振頻率通常為20至30kHz。
加速度計(jì)共振誤差
由于加速度計(jì)通常會(huì)在高頻端因?yàn)楣舱耢`敏度大幅升高，因此其輸出將無法真實(shí)顯示這些高頻測(cè)量點(diǎn)處的振動(dòng)。
在頻率分析振動(dòng)信號(hào)時(shí)，人們可能以為很容易地識(shí)別由加速度計(jì)共振引起的高頻峰，因此往往忽略了它。這時(shí)，如果要獲取包括加速度計(jì)共振在內(nèi)的整體寬帶讀數(shù)，同時(shí)要測(cè)量的振動(dòng)在諧振頻率周圍的區(qū)域中也有分量，則會(huì)得出不準(zhǔn)確的結(jié)果。
展開 路面不平順情況下車體振動(dòng)加速度ANSYS求解(來源： ANSYS學(xué)習(xí)雜記)
后處理
分別查看車體加速度、轉(zhuǎn)向架加速度輪軸對(duì)不平順彈簧反力（即輪軌力）等。
由圖可得到車體及轉(zhuǎn)向架加速度的大致分布，以及輪軌力大多為幾十kN,及少數(shù)情況下，輪軌力超過100kN，這與實(shí)際情況是相符的。分析大致就結(jié)束了，但是實(shí)際的分析遠(yuǎn)遠(yuǎn)不止如此，有限元算完后，才是一個(gè)分析的真正開始，首先判斷自己的結(jié)果是否在誤差范圍之內(nèi)，在分析為何會(huì)出現(xiàn)此種情況，后處理遠(yuǎn)遠(yuǎn)不止插入幾個(gè)加速度變形曲線等這么簡(jiǎn)單，還需要更為深入的了解，深入的分析。
通過以上算例我們可以知道在不平順情況下車體加速度，輪軌力等等，但是如果涉及到軌道下部基礎(chǔ)的變形該如何處理呢？這就是剛?cè)狁詈系膬?nèi)容，workbench在此方面也非常成熟，如果有時(shí)間的話，筆者也會(huì)進(jìn)行演示。
展開 模擬振動(dòng)臺(tái)施加加速度激勵(lì)的方法
1 前處理
邊界條件：基礎(chǔ)固定，對(duì)體施加加速度激勵(lì)。譬如：
幾點(diǎn)說明：
1. 固定方式應(yīng)該與振動(dòng)臺(tái)運(yùn)作前的固定方式一致，就是應(yīng)該把與振動(dòng)臺(tái)連接部位節(jié)點(diǎn)的三個(gè)方向自由度都約束，而不是放開要振動(dòng)的方向并約束其它兩個(gè)方向。
2. 加速度是應(yīng)該加在整個(gè)體上，而不是加在基礎(chǔ)上。
3. 三個(gè)方向加載都是用一樣的固定方式。
4. 可應(yīng)用于諧響應(yīng)、隨機(jī)振動(dòng)、響應(yīng)譜、瞬態(tài)等分析。
5. 對(duì)于諧響應(yīng)，位移激勵(lì)情況可被加速度激勵(lì)代替，從而解決模態(tài)疊加法不能施加位移激勵(lì)以致計(jì)算量很大的問題，見§4位移激勵(lì)。
6. 得到的加速度結(jié)果不能直接與試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比，要先作處理，見§2后處理。
【拉布索思】模擬振動(dòng)臺(tái)施加加速度激勵(lì)的方法.pdf
展開 【OOFELIE::Multiphysics 案例分析】振動(dòng)慣性加速度計(jì)（VIA）——多物理場(chǎng)強(qiáng)耦合仿真分析
振動(dòng)慣性加速度計(jì)的設(shè)計(jì)是一個(gè)多物理場(chǎng)強(qiáng)耦合問題，涉及到電磁場(chǎng)、結(jié)構(gòu)力學(xué)、聲學(xué)和傳熱多物理場(chǎng)強(qiáng)仿真分析，同時(shí)也包含了珀耳帖效應(yīng)和靜電效應(yīng)。傳統(tǒng)的仿真方法是將這些物理場(chǎng)進(jìn)行順序耦合仿真，導(dǎo)致仿真結(jié)果的誤差較大，中仿 OOFELIE::Multiphysics 將這些物理場(chǎng)實(shí)現(xiàn)強(qiáng)耦合仿真分析，得到高精度的仿真結(jié)果和良好的收斂性。
中仿 OOFELIE::Multiphysics 提供的多物理場(chǎng)強(qiáng)耦合仿真得到了高精度的結(jié)果
通過仿真，我們可以獲得：
加速度計(jì)的能量損耗；
優(yōu)化諧振品質(zhì)；
降低加速度計(jì)諧振頻率的熱應(yīng)力。
測(cè)量振動(dòng) | 如何避免振動(dòng)測(cè)量錯(cuò)誤？如何為加速度計(jì)選擇安裝位置？
如何避免測(cè)量錯(cuò)誤是測(cè)量振動(dòng)時(shí)必須知曉的內(nèi)容，本文簡(jiǎn)要解釋了以下幾點(diǎn)：為避免因加速度計(jì)共振而出錯(cuò)，該如何為加速度計(jì)選擇安裝位置，以及如何安裝。
加速度計(jì)安裝位置
安裝加速度計(jì)，應(yīng)使所需的測(cè)量方向與其主靈敏度軸一致。加速度計(jì)對(duì)橫向振動(dòng)也較敏感，但通常可以忽略這一點(diǎn)，因?yàn)闄M向靈敏度通常小于主軸靈敏度的5%。
測(cè)量物體振動(dòng)的原因
通常決定了測(cè)量點(diǎn)的位置。以圖中的軸承座為例，加速度測(cè)量用于監(jiān)控軸和軸承的運(yùn)行狀況，加速度計(jì)位置的響應(yīng)應(yīng)直接來源于軸承傳遞的振動(dòng)。
加速度計(jì)"A"主要檢測(cè)來自軸承的振動(dòng)信號(hào)，而非機(jī)器其他部件的振動(dòng)，但加速度計(jì)"B"檢測(cè)到的軸承振動(dòng)可能因路徑過長(zhǎng)而改變，混有來自機(jī)器其他部件的信號(hào)。同樣，加速度計(jì)"D"的位置不如加速度計(jì)"C"的位置更直接。
另一個(gè)問題是，應(yīng)該測(cè)量
問題機(jī)器部件的哪個(gè)方向
？沒有放之四海而皆準(zhǔn)的規(guī)則，但以所示軸承為例，通過軸向和徑向方向（通常為預(yù)期剛度最低的方向）進(jìn)行測(cè)量，可以獲取有價(jià)值的信息用于監(jiān)測(cè)目的。
機(jī)械物體對(duì)強(qiáng)迫振動(dòng)的響應(yīng)是一個(gè)復(fù)雜的現(xiàn)象，人們可以預(yù)期，特別是在高頻率下，能夠測(cè)量到顯著的振動(dòng)水平和頻譜，即使在同一機(jī)器部件上的相鄰測(cè)量點(diǎn)。
安裝加速度計(jì)
良好的安裝方法
是確保準(zhǔn)確測(cè)量的關(guān)鍵之一。草率的安裝導(dǎo)致安裝共振頻率的下降，這會(huì)嚴(yán)重限制加速度計(jì)的使用頻率范圍。
理想的安裝是通過
螺紋螺柱安裝到平面
，如圖所示光滑的表面。在擰緊加速度計(jì)之前，將一層薄薄的潤(rùn)滑脂涂在安裝表面上通常會(huì)提高安裝剛度，從而確保安裝的共振頻率接近規(guī)格。
機(jī)器上的
螺紋孔應(yīng)足夠深
，避免螺柱進(jìn)入加速度計(jì)底座。
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如何避免測(cè)量錯(cuò)誤是測(cè)量振動(dòng)時(shí)必須知曉的內(nèi)容，本文簡(jiǎn)要解釋了以下幾點(diǎn)：為避免因加速度計(jì)共振而出錯(cuò)，該如何為加速度計(jì)選擇安裝位置，以及如何安裝。
加速度計(jì)安裝位置
安裝加速度計(jì)，應(yīng)使所需的測(cè)量方向與其主靈敏度軸一致。加速度計(jì)對(duì)橫向振動(dòng)也較敏感，但通常可以忽略這一點(diǎn)，因?yàn)闄M向靈敏度通常小于主軸靈敏度的5%。
測(cè)量物體振動(dòng)的原因通常決定了測(cè)量點(diǎn)的位置。以圖中的軸承座為例，加速度測(cè)量用于監(jiān)控軸和軸承的運(yùn)行狀況，加速度計(jì)位置的響應(yīng)應(yīng)直接來源于軸承傳遞的振動(dòng)。
加速度計(jì)"A"主要檢測(cè)來自軸承的振動(dòng)信號(hào)，而非機(jī)器其他部件的振動(dòng)，但加速度計(jì)"B"檢測(cè)到的軸承振動(dòng)可能因路徑過長(zhǎng)而改變，混有來自機(jī)器其他部件的信號(hào)。同樣，加速度計(jì)"D"的位置不如加速度計(jì)"C"的位置更直接。
另一個(gè)問題是，應(yīng)該測(cè)量問題機(jī)器部件的哪個(gè)方向？沒有放之四海而皆準(zhǔn)的規(guī)則，但以所示軸承為例，通過軸向和徑向方向（通常為預(yù)期剛度最低的方向）進(jìn)行測(cè)量，可以獲取有價(jià)值的信息用于監(jiān)測(cè)目的。
機(jī)械物體對(duì)強(qiáng)迫振動(dòng)的響應(yīng)是一個(gè)復(fù)雜的現(xiàn)象，人們可以預(yù)期，特別是在高頻率下，能夠測(cè)量到顯著的振動(dòng)水平和頻譜，即使在同一機(jī)器部件上的相鄰測(cè)量點(diǎn)。
安裝加速度計(jì)
良好的安裝方法是確保準(zhǔn)確測(cè)量的關(guān)鍵之一。草率的安裝導(dǎo)致安裝共振頻率的下降，這會(huì)嚴(yán)重限制加速度計(jì)的使用頻率范圍。
理想的安裝是通過螺紋螺柱安裝到平面，如圖所示光滑的表面。在擰緊加速度計(jì)之前，將一層薄薄的潤(rùn)滑脂涂在安裝表面上通常會(huì)提高安裝剛度，從而確保安裝的共振頻率接近規(guī)格。
機(jī)器上的螺紋孔應(yīng)足夠深，避免螺柱進(jìn)入加速度計(jì)底座。
展開 壓電加速度計(jì)的歷史
壓電加速度計(jì)的核心是壓電材料的切片，通常是一種人工極化的鐵電陶瓷，具有獨(dú)特的壓電效應(yīng)。當(dāng)它在張力、壓縮或剪切方面受到機(jī)械應(yīng)力時(shí)，它會(huì)在其極面上產(chǎn)生與施加的力成正比的電荷。
加速度計(jì)設(shè)計(jì)
在實(shí)際的加速度計(jì)設(shè)計(jì)中，壓電元件的布置能夠使得當(dāng)組件被振動(dòng)時(shí)，質(zhì)量單元向壓電元件施加與所受振動(dòng)加速度成正比的力。這可以從公式中看出：力=質(zhì)量x加速度。
對(duì)低于質(zhì)量彈簧系統(tǒng)諧振頻率以下的頻率，質(zhì)量的加速度將與基礎(chǔ)的加速度相同，因此輸出信號(hào)的幅度將與基座承受的加速度成正比。
通常使用兩種配置：
質(zhì)量對(duì)壓電元件施加壓縮力的壓縮類型和質(zhì)量對(duì)壓電元件上施加剪切力的剪切類型。
壓電式加速度計(jì)類型
大多數(shù)制造商都提供各種各樣的加速度計(jì)，如果不了解，就無法輕松做出選擇。
但是一小組“通用”類型可以滿足大多數(shù)需求。這些連接器有頂部或側(cè)面安裝的連接器，靈敏度范圍為1至10mV或pC/ms-2。HBK Uni-Gain?類型的靈敏度已標(biāo)準(zhǔn)化為方便的“圓整數(shù)字”，例如1或10pc/ms-2，以簡(jiǎn)化測(cè)量系統(tǒng)的校準(zhǔn)。
CCLD/Deltatron?或者IPE加速度計(jì)
CCLD（恒流源線驅(qū)動(dòng)）加速度計(jì)或IEPE（集成電子Piezo Electric）加速度計(jì)是帶有集成前置放大器的壓電式加速度計(jì)，可在電源線上以電壓調(diào)制的形式提供輸出信號(hào)。
HBK的IEPE加速度計(jì)具有高輸出靈敏度、高信噪比和寬帶寬，因此適用于通用和高頻振動(dòng)測(cè)量。
這些加速度計(jì)是高性能儀器，其輸出靈敏度高于標(biāo)準(zhǔn)壓電加速度計(jì)（不帶積分放大器情形）。它們采用氣密密封以防止環(huán)境污染，對(duì)射頻和電磁輻射的敏感性較低，由于采用了外部恒流電源，它們的輸出阻抗較低。
展開 
什么是加速度計(jì)和前置放大器？什么是三軸加速度計(jì)？
什么是加速度計(jì)？
加速度計(jì)是一種機(jī)電傳感器，它能把振動(dòng)或沖擊的加速度轉(zhuǎn)換成與之成比例的電信號(hào)輸出，并在儀表或其它合適的指示設(shè)備上讀取。
Brüel & Kj?r加速度計(jì)的有源元件由壓電盤或壓電片組成，由振動(dòng)質(zhì)量加載并通過夾緊裝置固定。當(dāng)加速度計(jì)受到振動(dòng)時(shí)，質(zhì)量彈簧系統(tǒng)的慣性質(zhì)量對(duì)壓電單元施加可變力，與慣性質(zhì)量的加速度成比例，壓電單元產(chǎn)生成比例的電荷輸出。
我們的各種傳感器設(shè)計(jì)都是這樣說明的：
加速度計(jì)前置放大器
除了具有內(nèi)置前置放大器的DeltaTron加速度計(jì)外，Brüel & Kj?r電荷加速度計(jì)的輸出需要經(jīng)過前置放大器進(jìn)行信號(hào)適調(diào)。
推薦使用電荷放大器，Brüel & Kj?r提供多種高性能的電荷放大器，您可以在不改變系統(tǒng)靈敏度的情況下使用非常長(zhǎng)的連接電纜。
大多數(shù)Brüel & Kj?r電荷放大器都有以下一個(gè)或多個(gè)信號(hào)調(diào)理功能：
靈敏度調(diào)整：允許直接輸入傳感器靈敏度，從而提供統(tǒng)一的系統(tǒng)靈敏度。
積分網(wǎng)絡(luò)：自動(dòng)將測(cè)量的加速度轉(zhuǎn)換為速度和位移信號(hào)。
高通和低通濾波器：允許在前置放大器上選擇不同的下限和上限頻率，以便從測(cè)量中排除不需要的信號(hào)和加速度計(jì)諧振的影響。
三軸加速度計(jì)
三軸加速度計(jì)用于同時(shí)在三個(gè)相互垂直方向（軸）上進(jìn)行振動(dòng)測(cè)量。經(jīng)驗(yàn)法則，三軸加速度計(jì)比普通單軸傳感器提供更多的測(cè)量信息。
通常，三軸加速度計(jì)由三個(gè)單獨(dú)的加速度計(jì)組成，安裝在相差90度的同一個(gè)外殼中。但是，這限制了加速度計(jì)的最小尺寸，并意味著每個(gè)軸都有不同的參考點(diǎn)。
Brüel & Kj?r應(yīng)用正交剪切型設(shè)計(jì)了多款非常緊湊的三軸加速度計(jì)，其中所有軸都具有相同的參考點(diǎn)。
展開 【技術(shù)貼】基于CAMEO與EXCITE實(shí)現(xiàn)電驅(qū)系統(tǒng)齒輪噪聲自動(dòng)優(yōu)化
圖4 為該動(dòng)力總成殼體上某點(diǎn)各轉(zhuǎn)速下振動(dòng)結(jié)果，從圖中可知，受到一級(jí)齒輪嚙合力的影響，殼體表面在15/30/60階諧次下振動(dòng)加速度幅值會(huì)比較大，且大于140db相應(yīng)的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。
圖4 變速器殼體振動(dòng)加速度級(jí)
以轉(zhuǎn)速6000rpm為例，結(jié)構(gòu)體表面最大振動(dòng)加速度級(jí)達(dá)到138db。圖5為3000HZ時(shí)對(duì)應(yīng)結(jié)構(gòu)體表面振動(dòng)速度云圖，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)變速器表面振動(dòng)速度較大。結(jié)合一級(jí)齒輪對(duì)嚙合結(jié)果可知，當(dāng)前齒輪偏載較為嚴(yán)重，齒面載荷分布系數(shù)也達(dá)到1.33。對(duì)于齒輪副嚙合嘯叫噪聲而言，產(chǎn)生的根本原因?yàn)辇X輪的傳遞誤差，而影響傳遞誤差的重要因素為齒輪嚙合狀態(tài)。由于當(dāng)前齒輪嚙合偏載較為嚴(yán)重，導(dǎo)致變速箱嚙合嘯叫噪聲更加凸顯。而改善齒輪齒面嚙合形式的有效辦法為齒輪微觀修形。
圖5 變速器殼體振動(dòng)加速度與振動(dòng)速度云圖
圖6 一級(jí)齒輪齒面載荷分布 圖7 齒面載荷分布系數(shù)
齒輪微觀修形作為降低變速器降低嘯叫噪聲的主要方法，常見的齒輪修形分為齒向修形與齒廓修形，而齒廓修形分為齒頂修形，齒底修形，齒向鼓型修形，壓力角修形；齒向修形分為齒邊修形，齒廓鼓型修形，螺旋角修形，扭曲修形。
圖8 齒廓修形
圖9 齒向修形
結(jié)合齒面載荷分布結(jié)果，齒輪邊緣偏載較為嚴(yán)重，本案例中采用齒向鼓型修形（Crowning）以及螺旋角修形（HelixAngle）兩種綜合修形方式。
2 齒輪噪聲優(yōu)化
以轉(zhuǎn)速6000rpm為例，當(dāng)前齒輪嚙合的半階主諧次15階、主諧次30階以及2倍諧次60階諧次振動(dòng)加速度較大，取最大的30階以及60階兩個(gè)主要諧次幅值為優(yōu)化目標(biāo)，通過優(yōu)化齒廓鼓型修形以及螺旋角修形使其幅值最小。
展開 測(cè)量振動(dòng) | 為什么要使用加速度計(jì)前置放大器？
即使數(shù)據(jù)采集設(shè)備具有相對(duì)較高的阻抗負(fù)載，直接加載壓電加速度計(jì)的輸出信號(hào)，也會(huì)大大降低加速度計(jì)的靈敏度并限制其頻率響應(yīng)。為了更大限度地減少這些影響，加速度計(jì)的輸出信號(hào)通過一個(gè)前置放大器饋送，前置放大器將高阻信號(hào)轉(zhuǎn)換為阻抗低得多的信號(hào)，連接到測(cè)量和分析儀器的相對(duì)較低的輸入阻抗。
在CCLD加速度計(jì)中，前置放大器是內(nèi)置的，因此不需要外部單元，但需要一個(gè)能夠?yàn)閱卧╇姷妮斎搿＝裉欤@已經(jīng)是一個(gè)非常普遍的功能。除了阻抗轉(zhuǎn)換功能外，大多數(shù)前置放大器還提供額外的功能來適調(diào)信號(hào)。
如下圖：
（1）將壓電加速度計(jì)的高阻抗輸出轉(zhuǎn)換為前置放大器的低阻抗輸出
（2）經(jīng)校準(zhǔn)的可變?cè)鲆嫜b置，將信號(hào)放大至適當(dāng)水平，以輸入其他儀器
（3）二次增益調(diào)整，以“標(biāo)準(zhǔn)化”傳感器靈敏度
（4）積分將加速度計(jì)的加速度比例輸出轉(zhuǎn)換為速度或位移信號(hào)
（5）各種濾波器限制上下頻率響應(yīng)，以避免電噪聲或加速度計(jì)頻率范圍線性部分以外的信號(hào)的干擾
（6）其他設(shè)施，例如過載指示器，參考振蕩器和電池狀態(tài)指示器也經(jīng)常包括在內(nèi)
測(cè)量?jī)x器
便攜式通用振動(dòng)計(jì)或分析儀通常是用于機(jī)器監(jiān)控和簡(jiǎn)單振動(dòng)評(píng)估任務(wù)的更方便、更具成本效益的測(cè)量?jī)x器。
簡(jiǎn)單的儀器，只能提供簡(jiǎn)單的結(jié)果，例如從10到1000Hz的總值。但是，隨著現(xiàn)代數(shù)字技術(shù)，獲得更多功能的成本已經(jīng)降低，因此自然的選擇是配備具有一個(gè)或兩個(gè)通道以及許多分析功能并利用PC所連接的分析儀。它們還包括添加新軟件的可能性。
對(duì)于更復(fù)雜的任務(wù)，使用實(shí)時(shí)分析儀可獲得極致的操作便利性和分析速度，可以并行分析多個(gè)頻段即時(shí)評(píng)估并實(shí)時(shí)更新顯示屏上。對(duì)大型結(jié)構(gòu)甚至需要高達(dá)1000多個(gè)通道的系統(tǒng)。
展開 切向電磁力對(duì)電動(dòng)車動(dòng)力總成振動(dòng)噪聲的影響分析
根據(jù)動(dòng)力總成實(shí)際的邊界條件將3個(gè)懸置處約束后進(jìn)行模態(tài)分析，為研究電機(jī)振動(dòng)/噪聲提供力學(xué)分析依據(jù)。材料參數(shù)如表1所示。計(jì)算得到的振型及頻率如圖3所示。
表1 材料參數(shù)
圖3 模態(tài)振型
從圖3可以看出，減速器的加入使得系統(tǒng)的振型變得復(fù)雜，不再是典型的電機(jī)振型，而是既有單獨(dú)的電機(jī)振型，也有單獨(dú)的減速器振型，還有二者耦合的整體振型; 動(dòng)力總成固有頻率分布密集，在電磁力
的諧波頻率附近都存在著多個(gè)固有頻率，會(huì)對(duì)系統(tǒng)振動(dòng)噪聲特性產(chǎn)生影響。
3
振動(dòng)特性分析
利用ANSYS有限元軟件建立該電機(jī)三維結(jié)構(gòu)的有限元模型，再以時(shí)域瞬態(tài)電磁場(chǎng)分析得到的穩(wěn)態(tài)電磁力作為激勵(lì)，進(jìn)行電機(jī)結(jié)構(gòu)的響應(yīng)分析，得到在電磁力激勵(lì)下電機(jī)的振動(dòng)特性。利用有限元法容易建立電機(jī)結(jié)構(gòu)振動(dòng)的運(yùn)動(dòng)微分方程為
(3)
式中: M、C、K分別為質(zhì)量矩陣、阻尼矩陣和剛度矩陣;分別為位移向量、速度向量和加速度向量;F為動(dòng)載荷向量。
圖4為ANSYS Workbench中的分析模型和受力示意圖，將徑、切向電磁力分別加到定子齒上，觀察動(dòng)力總成表面振動(dòng)情況。
電機(jī)在實(shí)際工作時(shí)，動(dòng)力總成懸置是固定在副車架上的，因此動(dòng)力總成的電磁振動(dòng)分析是在懸置零位移約束狀態(tài)、電機(jī)定子內(nèi)表面受到一個(gè)旋轉(zhuǎn)激勵(lì)力的條件下計(jì)算得到的。
圖4 受力示意圖
在有無切向電磁力的作用下，計(jì)算得到在0Hz～5000Hz的頻率范圍內(nèi)，動(dòng)力總成結(jié)構(gòu)的振動(dòng)加速度，如圖5、圖6所示。
從圖5電機(jī)外側(cè)振動(dòng)加速度頻域圖可以看出，切向電磁力對(duì)電機(jī)徑向振動(dòng)幾乎沒有影響，而在2400Hz處電機(jī)表面的切向加速度有明顯的差別。從圖6減速器表面振動(dòng)加速度頻域圖可知，在2000Hz以及2400Hz處，切向電磁力對(duì)減速器表面的振動(dòng)加速度有較大影響。
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