《机械振动噪声基础》课程教学大纲（本科）.docx

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1、机械振动噪声基础（Fundamentals of Mechanical Vibration and Noise）课程代码：（02410027）学分：2.0学时：32 （其中：课堂教学学时：26实验学时：0上机学时：6课程实践学时：0）先修课程：高等数学、大学物理、工程力学、流体力学适用专业：能源与动力工程（流体机械及其自动控制）、机械设计制造及其自动化教材：（机械振动与噪声学、赵玫主编、科学出版社、2004版）一、课程性质与课程目标（-）课程性质机械振动噪声基础是能源与动力工程（流体机械及其自动控制）等专业的一门专业选修课 程。通过本课程的学习使学生较全面地掌握机械振动与噪声基本理论，了解解决

2、机械振动噪声问题 的基本方法，为从事相关设计、研究、制造、使用和管理等工作奠定必要的理论基础，积累一定的 实践经验。（二）课程目标课程目标1:掌握线性离散系统自由振动、受迫振动的分析理论与方法，能够求解出系统的自 由与受迫振动特性，能够将数学、自然科学、工程基础和专业知识运用于解决流体机械领域复杂工 程问题；课程目标2：掌握隔振降噪的基本理论与方法，能够解决实际工程中的振动噪声问题，能够应 用数学、自然科学和工程科学的基本原理，识别、表达、并通过文献研究分析流体机械工程问题， 以获得有效结论；课程目标3：掌握机械噪声数值计算理论与方法，熟悉相关噪声分析软件的求解思路与方法， 能够运用软件进行简

3、单工程问题的建模、网格生成、迭代求解及结果后处理等，能够基于科学原理 并采用科学方法对复杂流体机械工程问题进行研究，包括设计仿真、实验、分析与解释数据、并通 过信息综合得到合理有效的结论。（三）课程目标与专业毕业要求指标点的对应关系（无）二、课程内容与教学要求第一章绪论（一）课程内容（1）机械振动概述：机械振动的基本概念、机械振动的分类、机械振动问题及解决方法（2）振动运动学：简谐振动、简谐振动的叠加、任意周期振动的谐波分析（3）机械噪声概述：声音与声波、机械噪声及其分类、机械噪声的控制方法（4）单位制（二）教学要求了解机械振动的基本概念、分类及周期振动的处理方法；（1） 了解机械噪声的基本概

4、念、分类及机械噪声的控制方法。（三）重点与难点.重点机械振动与噪声的基本概念与分类.难点无第二章离散系统的振动微分方程（一）课程内容（1）实际系统离散化的力学模型：实际系统的离散化、离散化的力学模型（2）力学基础：自由度和广义坐标、动力学的基本原理（3）振动微分方程的建立：单自由度系统、等效系统、多自由度系统（4）振动微分方程的一般形式（二）教学要求（1）理解实际系统的离散化与力学模型，以及等效系统的处理；（2）理解动力学的基本原理；了解系统振动微分方程的建立过程，掌握建立振动微分方程的方法。（三）重点与难点.重点（1）利用力法、能量法建立单自由度系统的振动微分方程；（2）利用力法、能量法、视

5、察法、刚度和柔度法、Lagrange法建立多自由度系统振动方程。1 .难点1） Lagrange方程的应用；（2）如何选用合适的方法建立某个系统的振动微分方程。第三章线性离散系统的自由振动（一）课程内容（1）数学基础：二阶齐次常系数线性微分方程的解及微分方程组的特征值、矩阵基础（2）单自由度系统：无阻尼系统的振动特性、具有黏性阻尼系统的振动特性、带摩擦（库仑） 阻尼的系统（3）二自由度系统：无阻尼系统振动微分方程组的解、无阻尼系统振动特性、坐标的耦合和主 坐标、特殊系统、有阻尼系统（4）多自由度系统：无阻尼系统振动微分方程组的解、无阻尼系统振动特性、基频估算（二）教学要求（1）理解二阶齐次常系

6、数线性微分方程的解及特征值的求解方法与矩阵计算；2 2） 了解自由系统振动微分方程的求解过程，掌握典型系统的振动特性。（三）重点与难点.重点（1）单自由度系统无阻尼、有阻尼以及带摩擦情况下的解与振动特性；（2）二自由度系统无阻尼、有阻尼情况下的解与振动特性；（3）多自由度系统无阻尼情况下的解与振动特性。3 .难点（1）坐标的耦合与主坐标；（2）自由振动固有频率、振型、对初始扰动响应的求解。第四章线性离散系统的受迫振动（-）课程内容（1）数学基础：二阶非齐次常系数线性微分方程的解及微分方程组的解、拉普拉斯变换（2）单自由度系统：简谐激励的响应、实际系统的阻尼、周期激励的响应、瞬态激励的响应、 拉

7、普拉斯变换法（3）二自由度系统：无阻尼系统对简谐激励的响应、无阻尼系统振动特性（4）多自由度系统：无阻尼系统对简谐激励的响应：直接法、阻尼系统对简谐激励的响应：模态法（-）教学要求（1）理解二阶非齐次常系数线性微分方程及方程组的求解方法与拉普拉斯变换；了解受迫系统振动微分方程的求解，掌握典型系统在简谐激励作用下的响应。（三）重点与难点.重点（1）单自由度系统对简谐激励的响应；（2）二自由度系统对简谐激励的响应；（3）多自由度系统对简谐激励的响应。1 .难点（1）有无阻尼情况下简谐激励响应的异同；（2）模态法的应用。第五章线性离散系统振动理论的应用（一）课程内容（1）单自由度系统阻尼比和固有频率

8、的确定（2）旋转失衡（3）旋转轴的临界转速（4）隔振原理：力传递率、位移传递率（5）动力吸振器：无阻尼动力吸振器、阻尼动力吸振器（6）振动控制（二）教学要求（1）理解单自由度系统阻尼和固有频率的确定；了解隔振的原理、分类以及吸振器的原理。（三）重点与难点.重点（1）利用系统自由振动特性确定系统阻尼和固有频率；（2）利用系统受迫振动理论确定系统阻尼和固有频率。1 .难点（1）阻尼系数的确定、固有频率的识别;（2）临界转速和旋转失衡。第六章机械噪声控制的声学基础（一）课程内容（1）声波波动方程：基本概念、三个基本方程、声波波动方程（2）声源与声场：声场与声源的度量、平面波声场、球面波声场、多声源声

9、场（3）声波的传播：声速、声阻抗率与媒质特性阻抗、平面声波的反射和透射、声波的扩散（4）室内声场：吸声系数与房间吸声量、扩散声场及平均自由程、室内混响和混响时间、室内稳态声场（二）教学要求（1） 了解声波波动方程与平面声波的基本性质；（2）理解声波的传播。（三）重点与难点.重点平面声波的基本性质。1 .难点无第七章机械噪声的测量与评价（一）课程内容（1）噪声的度量与分析：噪声的度量、噪声的频谱分析（2）噪声的测量：声压测量、声强测量（3）消声室和混响室：消声室、混响室（4）噪声的评价及控制的标准：人耳等响曲线、噪声的主观评价指标、噪声的危害、噪声控制的标准（二）教学要求（1） 了解噪声的叠加与

10、频谱分析；（2）掌握声压、声强的测量方法。（三）重点与难点.重点（1）声压、声强的测量方法;(2)人耳等响曲线。1 .难点无第八章机械噪声控制技术(-)课程内容(1)噪声源识别与控制：噪声源识别、机械噪声源控制(2)吸声降噪：多孔吸声材料、吸声结构、吸声降噪量计算(3)隔声：单层均质薄板的隔声性能、双层结构及组合结构的隔声性能、隔声罩、声屏障(4)消声器：阻性消声器、抗性消声器、微穿孔板消声器(5)阻尼减振降噪：阻尼与阻尼结构、阻尼减振降噪的应用(6)噪声主动控制(二)教学要求了解各种噪声控制的方法及原理。(三)重点与难点.重点(1)吸声、隔声、消声、阻尼降噪的原理；(2)区分主动与被动控制。

11、2,难点无第九章流体机械噪声计算(一)课程内容(1)噪声计算原理及方法；(2)基于Ansys软件的流场非定常数值计算；(3)基于LMS软件的流体机械噪声计算。(二)教学要求了解应用数值软件进行流场计算的原理与方法；(1) 了解应用数值软件进行声场计算的原理与方法。(三)重点与难点.重点(1)实际模型水力造型与网格划分;(2)应用数值软件进行计算的方法。1 .难点无三、本课程开设的实验项目(无)四、学时分配及教学方法章(按序填写)教学形式及学时分配主要教学方法支撑的课程目标课堂 教学实验上 机课程 实践小 计第一章22讲授法第二章44讲授法第三章44讲授法、讨论法1第四章44讲授法、讨论法1第五

12、章44讲授法2第六章22讲授法第七章22讲授法第八章22讲授法2第九章268讲授法、讨论法、 上机3合计26632五、课程考核考核形式考核要求考核权重备注期末考试开卷80%大作业有关流体机械噪声数值计算 的说明书或上机作品20%六、参考书目及学习资料（书名，主编，出版社，出版时间及版次）1 Thomson Vibration Theory with Application, William T. Thomson, Prentice Hall, 1997, 5th ed.2 Fundamentals of Acoustics, Lawrence E. Kinsler, Wiley, 2000, 4th ed.3噪声与振动控制，张恩惠主编，冶金工业出版社，2012年，第一版4 Virtual. Lab Acoustics声学仿真计算从入门到精通，詹福良主编，西北工业大学出版社，2013 年，第一版七、大纲说明1 .本课程的上机操作内容与课堂讲授内容相匹配，通过上机操作拟达到的能力培养目标与本课 程对学生的能力要求相一致。2 .本课程采用多媒体教学。2017年9月20日