【内容简介】
本书用通俗易懂的语言介绍旋转机械NVH和TPA分析实践所需的基础知识，内容主要包括旋转机械NVH和TPA分析两大部分，从实际应用出发，侧重于实际工程问题与常用基本操作，即使读者是NVH初学者，也可轻松、准确地掌握旋转机械NVH和TPA分析基本概念与方法，快速提升NVH工程实践能力。本书主要面向旋转机械NVH和TPA分析的初级和中级人员，同时也为NVH高级人员提供有价值的参考。本书可以作为机械制造、汽车、航天航空、土木工程、石油化工、海洋工程、船舶、家电等领域的工程技术人员和科研工作者NVH工作的参考书。
【作者简介】
谭祥军，西门子工业软件（北京）有限公司高级工程师从事振动和噪声技术研究十二年，在NVH的研究与应用方面实践经验丰富，出版图书《从这里学NVH——噪声、振动、模态分析的入门与进阶》《模态试验实用技术：实践者指南》。
【目录】
自序
前言
致谢
第1部分旋转机械NVH分析
第1章阶次的理论基础
11什么是阶次
111阶次的概念
112为什么要关心阶次
113怎么计算阶次
114阶次的显示方式
115与“阶”的区别
116阶次实例
12阶次所表征的物理意义
121阶次的物理意义
122阶次与频率的关系
123为什么高阶次不清晰
124扇叶的通过阶次实例
13产生谐波或谐阶次的可能
原因
131谐波的定义
132谐波成分非傅里叶变换导致
133包含谐波成分的常见信号的
傅里叶变换
134琴弦实例
135为什么会产生谐阶次
第2章瀑布图分析
21瀑布图分析过程
211为什么要做瀑布图分析
212处理过程
213显示方式
214各类切片图
215瀑布图中的混叠现象
22瀑布图的拖尾效应
221什么是拖尾效应
222转速变化速率的影响
223频率分辨率的影响
224分析实例
23什么是阶次切片
231为什么要做阶次切片
232怎么进行阶次切片处理
233转速变化速率的影响
24阶次宽度和切片宽度
241阶次宽度的表征参数
242如何选择切片宽度
25阶次的相位、提取与叠加
251阶次的相位
252阶次的提取
253阶次的叠加
第3章阶次跟踪
31什么是等角度采样
（同步采样）
311为什么需要等角度采样
312等角度采样定理
313等角度采样的采样频率
314基本名词术语
32什么是阶次跟踪
321阶次跟踪的概念
322阶次跟踪的过程
323*阶次
324阶次分辨率
33阶次跟踪与固定采样的区别
331采样方式的区别
332与FFT分析的区别
333应用场合的区别
334小结
第4章扭振分析
41什么是扭转振动
411与常规振动的区别
412表征的物理参数
413扭振的表现形式
414扭振的危害
42产生扭振的原因
421“源路径接收者”模型
422旋转部件自身特点
423往复式发动机
424扭振其他源
43扭振测量理论
431瞬时转速计算公式
432数字转速与模拟转速
433采样要求
434每转脉冲数的影响
44什么是吉布斯现象
441背景
442吉布斯现象
443吉布斯现象产生的原因与
控制
444吉布斯现象实例
445结论
45脉冲数与可测转速的关系
46常见的扭振测量传感器
461磁电式转速传感器
462光电式转速传感器
463增量式编码器
464测量结果对比
47码带粘贴的影响
48基于Testlab的扭振测量
481三种测量模式
482通道设置
483跟踪设置
484其他设置
49扭振数据处理方法
491预处理
492时域处理
493固定采样处理
494阶次跟踪处理
第5章包络分析与倒谱分析
51为什么需要包络分析
52希尔伯特变换
521什么是相量
522解析信号
523希尔伯特变换的定义
524希尔伯特变换的计算
53包络分析
531模拟包络分析
532希尔伯特包络分析
54希尔伯特包络分析实例
541希尔伯特包络分析流程
542分析实例
55倒谱分析
551倒谱的定义
552倒谱分析的优点
553与包络分析的区别
554Testlab中的分析步骤
第6章旋转机械NVH分析一般
流程
61理论计算
62数据采集
63数据分析
64分析流程小结
第7章轴承
71轴承的失效形式
711常见的失效形式
712期望的振动特性
72滚动轴承的运动学
721滚动轴承的特征频率
722滚动轴承的特征阶次
723滚动轴承故障频率实例
73滚动轴承振动产生的可能
原因
731载荷引起的振动
732偏心引起的振动
733滚动体直径变化引起的振动
734安装不当引起的振动
735轴承局部缺陷引起轴承固有
频率的振动
736其他因素引起的振动
74滚动轴承故障振动处理方法
741频率范围选择
742时域方法
743频域方法
744包络分析在轴承振动分析中的
应用
75什么是峭度
751直方图和峭度
752峭度与超值峭度
753峭度作为声音度量指标
第8章齿轮
81浅析齿轮结构NVH问题的产生
机理
82齿轮的追逐齿设计
83齿轮结构的频谱特征
831啮合频率
832转频的低次谐波
833啮合频率的谐波及其边频带
834追逐齿频率
835鬼线频率
836Rattle频率
837和频与差频
84行星齿轮的特征频率
85齿轮的特征阶次
851定轴齿轮的传动比
852定轴齿轮的特征阶次
853行星齿轮的传动比
854行星齿轮的啮合阶次
86齿轮的传递误差
861传递误差的定义
862传递误差产生的可能原因
863传递误差产生的影响
864传递误差分析
87传递误差分析实例
871试验测量
872稳态工况分析
873加速工况分析
88齿轮的边频带
89齿轮的调制效应
891幅值调制AM
892频率调制FM
893二者的异同
894混合调制
第9章电机
91电机定子模态的空间特征
911传统模态阶次表示方式
912以节点数或反节点数表示
模态阶次
913电机定子模态的空间阶次
914关心轴向节点为0的低阶模态的
原因
92PWM
921PWM的概念
922PWM技术基本思路
923PWM控制过程
924AC转换到DC
93电机为什么会出现伞状阶次
931什么是偏离零点阶次
932出现伞状阶次的原因
933改善开关噪声的方法
94什么是拍现象
941拍的定义
942相关理论
943与幅值调制的区别
第2部分传递路径分析
第10章传递路径分析介绍
101什么是传递路径分析
1011TPA模型：源路径接收者
1012TPA概念
1013TPA基本理论
1014TPA数据测量
1015TPA一般流程
1016各种TPA方法
1017TPA应用
102常见的各种TPA方法介绍
1021单参考TPA
1022多参考TPA
1023OPA
1024OPAX
1025时域TPA
1026ASQ模型
1027能量TPA
1028快速TPA
1029多级TPA
10210基于应变TPA
103TPA分析的几个关键名词
解释
1031参考
1032主/被动侧（或子系统）
1033空气声与结构声
1034传递路径
1035目标点
1036指示点
1037条件数
1038贡献量
1039主分量
104TPA分析的目的
105两类TPA模型
1051载荷响应类TPA模型
1052响应响应类TPA模型
106细说车辆的“源路径接收者”
模型
1061车辆常见的激励源、路径和
接收者位置
1062动力总成TPA
1063路噪TPA
107TPA分析需要的知识储备
1071知识储备
1072TPA理论
1073实际工程经验
第11章经典TPA
111工作载荷识别常见方法介绍
1111直接法
1112悬置动刚度法
1113逆矩阵法
1114单路径求逆法
1115派生方法
1116各种方法混用
112SVD简介
1121特征值分解及其物理意义
1122奇异值分解及其物理意义
113SVD在TPA中的应用
1131逆矩阵法识别工作载荷
1132确定逆矩阵载荷识别中的
条件数
1133多参考TPA工况数据
分解
1134利用SVD解耦OPA的
传递率
114多参考TPA
1141基本思路
1142分解工况数据
1143PCA分析需要的数据
1144参考信号的选择
1145与单参考TPA的区别
第12章OPA
121OPA分析考虑事项
1211与传统TPA的区别
1212路径相互耦合
1213传递率估计误差
1214缺失路径带来的影响
1215总结
122Testlab中的OPA流程
1221时域数据测量
1222频域数据准备
1223OPA分析
1224后处理
第13章OPAX方法
131OPAX基本思路
132单自由度模型
133多频带模型
134模型选择
135单独估计结构载荷
136同时估计结构载荷和
声学载荷
137考虑事项
138OPAX的可扩展性
139与其他方法的区别
1310OPAX创新处
第14章TPA分析的一般原则、建议、
技巧与考虑事项
141模型定义
142通用原则
143频响函数测量
144工况数据测量
145悬置动刚度法
146逆矩阵法
147OPAX方法
148多参考TPA参考点选择
原则
附录名词术语
后记
参考文献
【前言】
旋转机械随处可见，小到日常生活所用的电动剃须刀、电动牙刷，大到巨型的汽轮机、内燃机、大型电机、大型风机、泵等。这类旋转设备工作时会产生振动和噪声，还可能出现动不平衡、疲劳等问题，而分析旋转机械的NVH问题正是解决上述问题的重要手段。本书是《从这里学NVH——噪声、振动、模态分析的入门与进阶》一书的姊妹篇，主要介绍了旋转机械的NVH分析方法与应用对象、按照“源路径接收者”模型（也称“输入振动系统响应”）处理NVH问题的传递路径分析（TPA）方法，包括单参考TPA、多参考TPA、OPA和OPAX等内容。在处理各类NVH问题时，应当按照“源路径接收者”模型加以考虑。对于常规的振动噪声测试，是评价该模型中的接收者；对于模态测试或者频响测试，是评价模型中的路径；对于TPA分析，则是综合考虑该模型中的源、路径和接收者三个部分。测试与评价的目的是为了减振降噪，也应从上述模型中的三个方面来考虑。首先，应减少激励源的振动与噪声；其次，是切断源与接收者之间的噪声和振动的传递路径；*后，是对接收者进行保护。在处理旋转机械的NVH问题时，也同样按照这样的思路，从这个角度来讲，将旋转机械NVH与TPA分析放在一起，是适合的。读者对象本书主要面向从事旋转机械NVH分析和TPA分析的试验与仿真人员。书中内容既可以帮助试验人员掌握试验方法，找到试验过程中相关问题的解决方案，深入理解试验背后的原理，也可以帮助仿真人员在了解旋转机械NVH和TPA分析理论的同时，深入了解试验原理与方法。 对于初级人员：通过本书可以了解旋转机械NVH和TPA分析的基本概念与方法。 对于中级人员：通过本书可以加深对旋转机械NVH和TPA分析的理解与认识。 对于高级人员：通过本书可有助于进一步完善自己的NVH知识体系。本书可以作为机械制造、汽车、航空航天、土木工程、石油化工、海洋工程、船舶和家电等领域的工程技术人员和科研工作者开展NVH工作的参考书，也可以作为高等院校相关专业学生学习旋转机械NVH和TPA分析的教材。主要特色 本书使用通俗易懂的语言介绍旋转机械NVH和TPA分析实践所需的基础知识，极少使用繁琐的数学公式，便于理解与应用。 实用性强。本书是作者长期从事NVH工作的经验与总结，书中内容从实际应用出发，侧重实际工程问题与常用基本操作，即便是NVH初学者，也可轻松掌握旋转机械NVH和TPA分析的基本概念与方法，快速提升NVH工程实践能力。 书中既有理论介绍又有典型应用，便于读者加深理解相关内容。 对涉及的知识点加以扩展介绍，丰富了NVH的知识体系。主要内容全书共分14章，主要包括旋转机械NVH分析和传递路径分析两大部分。第1章：阶次的理论基础，主要介绍阶次的基本概念与物理意义，以及产生谐阶次的可能原因。第2章：瀑布图分析，主要介绍瀑布图分析过程、瀑布图的拖尾效应、阶次切片与阶次宽度和切片宽度、阶次的相位、提取与叠加等内容。第3章：阶次跟踪，介绍了等角度采样、阶次跟踪过程以及与固定采样的区别与联系。第4章：扭振分析，介绍了扭振产生的原因、测量理论、时域与振动数据处理方法。第5章：包络分析与倒谱分析，介绍了希尔伯特包络分析与倒谱分析。第6章：旋转机械NVH分析一般流程，介绍了旋转机械NVH分析的一般流程。第7章：轴承，介绍了轴承的各种失效形式、滚动轴承振动产生的可能原因及故障振动处理方法等内容。第8章：齿轮，介绍了齿轮NVH问题产生的机理、频谱特征、特征阶次、行星齿轮的特征频率、传递误差以及齿轮的边频带与调制效应。第9章：电机，介绍了电机定子模态的空间特征、PWM，以及出现伞状阶次的原因等。第10章：传递路径分析介绍，内容包括传递路径分析的目的、两类TPA模型、主要的名词术语和“源路径接收者”模型等。第11章：经典TPA，主要介绍了各种载荷的识别方法（包括直接法、悬置动刚度法、逆矩阵法等），SVD在TPA中的应用和多参考TPA。第12章：OPA，主要介绍了OPA分析的注意事项，以及在Testlab中的OPA流程。第13章：OPAX方法，主要介绍了该方法的基本思路、载荷估计模型以及其创新。第14章：TPA分析的一般原则、建议、技巧与考虑事项，主要介绍了通用TPA测量与分析过程的考虑事项、原则、建议与技巧，并针对不同方法，介绍了相关内容。由于作者水平有限，书中难免有不足之处，真诚欢迎广大读者批评指正，提出宝贵意见。作者的邮箱为linmue@qqcom。
致谢撰写本书，我首先要感谢我的工作单位西门子数字化工业软件及公司总部，正是有了他们为我提供的一些素材与思路，我才能更迅速、快捷地完成本书。在本书的创作过程中，得到了广大同行的支持、鼓励与肯定，还有一些同行提出了不少问题，使我获得了一些创作灵感。如同行孙罕就给出了一些关于阶次的补充建议，在此，对他们表示衷心的感谢！在本书的出版过程中，得到了不少同事的帮助，在此表示感谢。特别要感谢的是法务部门的Wang Isabel女士，市场部中国区负责人郭涛先生以及孟南女士，test售前技术经理孙卫青先生和客户支持中国区负责人Pluym Luc先生以及整个test售前售后技术团队。我利用业余时间来写作，占用了大量本该与家人好好相聚的时光。特别是我妻子金艳梅女士，作为两个孩子的母亲，她为家庭付出巨大，如果没有他们的大力支持，我很难完成这部著作，对此我向他们表示深深的感谢。
