2025年事業(yè)單位機(jī)械工程師考試試卷：機(jī)械振動(dòng)與噪聲控制試題解析考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每題2分，共10分。請(qǐng)將正確選項(xiàng)的代表字母填寫(xiě)在答題卡相應(yīng)位置上。1.下列關(guān)于自由振動(dòng)系統(tǒng)的描述，錯(cuò)誤的是（）。A.系統(tǒng)在去除外力后進(jìn)行的振動(dòng)B.振動(dòng)過(guò)程中系統(tǒng)的總機(jī)械能守恒（無(wú)阻尼情況）C.振動(dòng)頻率等于系統(tǒng)固有頻率D.振動(dòng)振幅會(huì)隨著時(shí)間無(wú)限增大（有阻尼情況）2.在機(jī)械振動(dòng)系統(tǒng)中，阻尼主要作用是（）。A.提高系統(tǒng)的固有頻率B.增加系統(tǒng)的最大振幅C.減小系統(tǒng)的振動(dòng)能量，使振動(dòng)逐漸衰減D.改變系統(tǒng)的相位關(guān)系3.機(jī)器基礎(chǔ)隔振設(shè)計(jì)的主要目的是（）。A.減小基礎(chǔ)本身的振動(dòng)B.防止機(jī)器振動(dòng)通過(guò)基礎(chǔ)傳遞到周?chē)h(huán)境C.增大機(jī)器的振動(dòng)幅值D.提高機(jī)器的固有頻率4.聲壓級(jí)（SPL）與聲壓（p）的關(guān)系是（）。A.SPL=20*log(p/p?)B.SPL=10*log(p2/p?2)C.SPL=log(p/p?)D.SPL=10*log(p/p?)5.以下哪種材料主要依靠吸收聲能來(lái)降低噪聲？（）A.隔聲板B.阻尼材料C.多孔吸聲材料D.振動(dòng)隔離器二、填空題（每空1分，共15分。請(qǐng)將答案填寫(xiě)在答題卡相應(yīng)位置上。1.機(jī)械振動(dòng)按其運(yùn)動(dòng)規(guī)律可分為_(kāi)_____振動(dòng)、______振動(dòng)和______振動(dòng)。2.描述系統(tǒng)振動(dòng)自由度的個(gè)數(shù)稱(chēng)為_(kāi)_____。3.單自由度系統(tǒng)在簡(jiǎn)諧激勵(lì)力F?sin(ωt)作用下的穩(wěn)態(tài)振動(dòng)位移表達(dá)式為x(t)=Bsin(ωt-φ)，其中B=______，φ=______。4.振動(dòng)系統(tǒng)的阻尼比γ是阻尼系數(shù)c與臨界阻尼系數(shù)c_c的比值，即γ=______。5.噪聲控制的基本原理包括______、______和______。6.聲波的頻率范圍通常在______Hz到______Hz之間，人耳能聽(tīng)到的聲波頻率范圍是______Hz到______Hz。7.在進(jìn)行噪聲測(cè)量時(shí)，為消除背景噪聲的影響，常采用______測(cè)量法。三、簡(jiǎn)答題（每題5分，共20分。請(qǐng)將答案填寫(xiě)在答題卡相應(yīng)位置上。1.簡(jiǎn)述共振現(xiàn)象對(duì)機(jī)械結(jié)構(gòu)可能造成的危害。2.簡(jiǎn)述被動(dòng)噪聲控制的主要原理及其典型應(yīng)用。3.解釋什么是隔振，并說(shuō)明主動(dòng)隔振與被動(dòng)隔振的主要區(qū)別。4.什么是噪聲頻譜？進(jìn)行噪聲頻譜分析有何意義？四、計(jì)算題（每題10分，共30分。請(qǐng)將計(jì)算過(guò)程和結(jié)果填寫(xiě)在答題卡相應(yīng)位置上。1.某單自由度振動(dòng)系統(tǒng)，質(zhì)量m=2kg，剛度系數(shù)k=800N/m，阻尼系數(shù)c=10N·s/m。系統(tǒng)受到F(t)=20sin(10t)N的簡(jiǎn)諧力作用。求：（1）系統(tǒng)的固有頻率；（2）阻尼比；（3）穩(wěn)態(tài)振動(dòng)響應(yīng)的振幅和相位差。2.測(cè)得某車(chē)間操作人員所在位置的等效聲壓級(jí)為90dB(A)，距離聲源5米處的聲壓級(jí)為75dB(A)。假設(shè)聲源在傳播路徑上聲功率級(jí)不變，且忽略空氣吸收和地面反射，試估算該聲源的聲功率級(jí)（聲功率級(jí)L_W）。3.一臺(tái)機(jī)器的基礎(chǔ)采用彈簧隔振系統(tǒng)，彈簧剛度k=4×10?N/m，質(zhì)量（包括基礎(chǔ)和機(jī)器）M=500kg。要求隔振效率達(dá)到80%。試求：（1）該隔振系統(tǒng)的固有頻率；（2）為達(dá)到上述隔振效率，機(jī)器受迫振動(dòng)的頻率ω應(yīng)為多大？（3）此時(shí)機(jī)器的振動(dòng)傳遞率是多少？五、綜合應(yīng)用題（20分。請(qǐng)將答案填寫(xiě)在答題卡相應(yīng)位置上。某工廠內(nèi)有一臺(tái)大型空壓機(jī)，運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生較大的振動(dòng)和噪聲，對(duì)附近車(chē)間和辦公區(qū)域造成干擾。振動(dòng)測(cè)量顯示，在距離空壓機(jī)基礎(chǔ)1米處，振動(dòng)烈度超標(biāo)；噪聲測(cè)量顯示，在辦公區(qū)域窗戶處，A聲級(jí)噪聲超標(biāo)。已知空壓機(jī)運(yùn)行轉(zhuǎn)速約為1500r/min，質(zhì)量約2噸，基礎(chǔ)固定在混凝土地坪上。請(qǐng)分析該問(wèn)題的原因，并提出一套綜合的振動(dòng)與噪聲控制方案。方案應(yīng)至少包含振動(dòng)控制措施和噪聲控制措施，并簡(jiǎn)述各措施的設(shè)計(jì)原則和預(yù)期效果。試卷答案一、選擇題1.D2.C3.B4.B5.C二、填空題1.自由；受迫；隨機(jī)2.自由度3.F?/(mω2√(1-ζ2))；tan?1(ζω/√(1-ζ2))4.c/c_c5.吸聲；隔聲；隔振6.20；20000；20；200007.等效點(diǎn)測(cè)量法三、簡(jiǎn)答題1.共振可能導(dǎo)致系統(tǒng)某些部件的應(yīng)力顯著增大，超過(guò)材料的承受極限，引發(fā)疲勞斷裂；可能導(dǎo)致結(jié)構(gòu)產(chǎn)生劇烈變形甚至破壞；可能引發(fā)設(shè)備的失穩(wěn)運(yùn)行（如“拍振”現(xiàn)象）。2.被動(dòng)噪聲控制主要利用材料或結(jié)構(gòu)吸收、反射或散射聲能來(lái)降低噪聲。典型應(yīng)用包括：在噪聲源處或傳播路徑上使用吸聲材料（如多孔材料、薄板共振吸聲結(jié)構(gòu)）吸收聲能；使用隔聲結(jié)構(gòu)（如隔聲罩、隔聲墻）阻擋聲波傳播；使用隔振或減振裝置減少振動(dòng)源的振動(dòng)傳遞。3.隔振是指利用彈簧、阻尼等裝置，將振動(dòng)源與受振體或基礎(chǔ)分離，以減少振動(dòng)能量傳遞的措施。被動(dòng)隔振是系統(tǒng)在振動(dòng)激勵(lì)下被動(dòng)地產(chǎn)生振動(dòng)來(lái)隔振；主動(dòng)隔振是給系統(tǒng)施加一個(gè)與振動(dòng)源頻率相反的力或控制其運(yùn)動(dòng)，主動(dòng)抑制其振動(dòng)。4.噪聲頻譜是指噪聲信號(hào)中包含的各種頻率成分及其對(duì)應(yīng)的強(qiáng)度（或能量）分布圖。進(jìn)行噪聲頻譜分析可以識(shí)別噪聲的主要頻率成分和強(qiáng)度分布，有助于找到主要的噪聲源或噪聲傳播途徑，為制定有效的噪聲控制措施提供依據(jù)。四、計(jì)算題1.（1）固有頻率ω_n=√(k/m)=√(800/2)=20rad/s（2）阻尼比ζ=c/(2√(km))=10/(2√(800*2))=10/(2*20)=0.25（3）振幅B=F?/(mω2√(1-ζ2))=20/(2*400*√(1-0.252))=20/(800*√0.9375)=20/(800*0.9682)≈0.0257m相位差φ=tan?1(ζω/√(1-ζ2))=tan?1(0.25*20/√0.9375)=tan?1(5/0.9682)≈tan?1(5.188)≈78.99°或約79°2.聲功率級(jí)L_W=L_p1+10log(r?2/r?2)=90+10log(52/12)=90+10log(25)=90+10*1.398=90+13.98≈103.98dB或約104dB3.（1）固有頻率f_n=ω_n/(2π)=√(k/M)/(2π)=√(4*10?/500)/(2π)=√80/(2π)≈8.94/6.28≈1.42Hz（2）為達(dá)到80%隔振效率，要求|H(jω)|2=1-(ζ2)/(1-(ω/ω_n)2)=0.2。解得(ζ2)/(1-(ω/ω_n)2)=0.8，即1-(ω/ω_n)2=ζ2/0.8=1.25ζ2。1-(ω/ω_n)2=1.25*(0.25)2=1.25*0.0625=0.078125(ω/ω_n)2=1-0.078125=0.921875ω/ω_n=√0.921875≈0.96ω=0.96*ω_n=0.96*20=19.2rad/s機(jī)器受迫振動(dòng)頻率f=ω/(2π)=19.2/(2π)≈3.06Hz（3）此時(shí)振動(dòng)傳遞率|H(jω)|=ω/ω_n*√(1-ζ2)/|1-(ω/ω_n)2|=0.96*√(1-0.252)/0.078125=0.96*√0.9375/0.078125=0.96*0.9682/0.078125≈12.0/0.078125≈154五、綜合應(yīng)用題分析原因：空壓機(jī)運(yùn)行時(shí)，其旋轉(zhuǎn)部件（如曲軸、飛輪）的不平衡或往復(fù)運(yùn)動(dòng)部件會(huì)產(chǎn)生周期性激勵(lì)，引起自身及基礎(chǔ)振動(dòng)；空壓機(jī)排氣過(guò)程壓力脈動(dòng)會(huì)產(chǎn)生空氣動(dòng)力性噪聲；機(jī)器內(nèi)部件（如閥門(mén)、軸承）的摩擦或沖擊也可能產(chǎn)生噪聲。振動(dòng)和噪聲通過(guò)空氣或固體結(jié)構(gòu)（基礎(chǔ)、地坪）傳播到周?chē)h(huán)境?？刂品桨福?.振動(dòng)控制措施：*基礎(chǔ)隔振：在空壓機(jī)與基礎(chǔ)之間設(shè)置彈簧隔振器（如橡膠隔振墊、彈簧組合）和阻尼器，斷開(kāi)振動(dòng)直接傳播路徑。根據(jù)計(jì)算，應(yīng)選用低固有頻率的隔振器，使系統(tǒng)工作在隔振效率較高的頻帶（如ω≈3.06Hz）。需計(jì)算并選擇合適的隔振器剛度和阻尼參數(shù)。*設(shè)備自身減振：檢查并調(diào)整空壓機(jī)安裝位置，使其處于自由狀態(tài)或采用減振支架；檢查并平衡轉(zhuǎn)子，減少不平衡激勵(lì)；對(duì)振動(dòng)較大的部件（如曲軸箱）進(jìn)行隔振處理。*傳播路徑控制：對(duì)振動(dòng)敏感的精密設(shè)備或區(qū)域的基礎(chǔ)進(jìn)行隔振處理；對(duì)傳播途徑（如地坪、樓板）采取隔振或吸振措施。2.噪聲控制措施：*隔聲：為空壓機(jī)設(shè)置密閉的隔聲罩，罩體采用隔聲性能良好的板材（如鋼板、復(fù)合板），并加強(qiáng)圍護(hù)結(jié)構(gòu)（門(mén)、窗）的隔聲處理。隔聲罩應(yīng)設(shè)置合理的進(jìn)排氣消聲器，消聲器需能有效降低排氣噪聲的傳播。*吸聲：在隔聲罩內(nèi)部墻面或空壓機(jī)附近空間安裝吸聲材料（如玻璃棉、礦棉板），減少聲音在罩內(nèi)的反射，提高隔聲效果。在辦公區(qū)域窗戶內(nèi)側(cè)可安裝吸聲