一般而言，解決振動(dòng)問(wèn)題可從兩方面考慮：一是，必須防止振動(dòng)能量在振源和輻射能量的表面之間的傳遞；二是，必須分散或減弱機(jī)器結(jié)構(gòu)中某處的能量。前者稱為隔振，后者稱為減振。

隔振

隔振 (vibration isolation) 就是將振動(dòng)源與基礎(chǔ)或其他物體的剛性連接改成彈性連接，以隔絕或減弱振動(dòng)能量的傳遞，從而實(shí)現(xiàn)減振降噪的目的。

圖1 隔振裝置示意圖

如圖1(a) 所示，機(jī)械設(shè)備與地基之間是近剛性的連接，當(dāng)設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)若產(chǎn)生一個(gè)干擾力F=F0sinωt 時(shí)，這個(gè)干擾力便會(huì)地傳給地基，由地基向四周傳播。如果將設(shè)備與地基的連接變成彈性連接，如圖1(b) 那樣，由于彈性裝置的隔振作用，設(shè)備產(chǎn)生的干擾力便不再全部傳遞給地基，只傳遞一部分或*被隔絕。由于振動(dòng)傳遞被隔絕了，固體聲被降低，因而也就收到了降低噪聲的效果。

圖2 彈性支承模型

圖2中的模型，激振力為F，則其運(yùn)動(dòng)方程為：

設(shè)系統(tǒng)傳到地面上的力為Ft，則Ft 可用F 表示為

上式中阻尼比ξ 的變化范圍為0≤ξ＜1，η 為頻率比，用下式表示：

式中，f、ω 為振動(dòng)頻率；f0、ωn 為固有振動(dòng)頻率。傳導(dǎo)力Ft 與激振力F 之比叫傳振系數(shù) (vibration transmission coefficient)，用下式表示：

傳振系數(shù)是表征隔振效果的物理量，系數(shù)T 越小，說(shuō)明通過(guò)隔振元件傳遞過(guò)去的力越小，因而隔振效果越好。因此，所謂隔振問(wèn)題就是如何設(shè)計(jì)適當(dāng)?shù)难b置，取得較小的T 值的問(wèn)題。在無(wú)阻尼情況下（即ξ＝0），由上式得傳振系數(shù)為T=|1/(1+h?)|；而在阻尼情況下，同樣由上式得傳振系數(shù)為T=√1+(2xh)?/(1-h?)?+(2xh)?，T 與阻尼比ξ、頻率比η 之間的關(guān)系曲線如圖3所示。由圖3可以較為直觀地得到以下結(jié)論：

，欲得好的隔振效果，必須使頻率比h>√2，并且當(dāng)η 比√2大得越多時(shí)，隔振效果越好，因此必須設(shè)計(jì)較低的固有頻率fn，一般目標(biāo)是f/f0＝2.5～5；

第二，如果激振頻率f 比較低，或者因其它原因無(wú)論如何也只能做到h<√2時(shí)，此時(shí)可采取增加阻尼來(lái)限制激振力的放大作用。

根據(jù)隔振原理，凡是能支承運(yùn)轉(zhuǎn)設(shè)備動(dòng)力負(fù)載，又有良好彈性的材料或裝置，均可用作隔振材料或隔振元件。工程上常用的隔振材料（或隔振元件）主要有金屬?gòu)椈伞⑾鹉z、軟木、毛氈、空氣彈簧、泡沫塑料等，此處不再一一介紹。

圖3 傳振系數(shù)與阻尼比和頻率比的關(guān)系

減振

金屬薄板振動(dòng)，如空氣動(dòng)力機(jī)械的管壁、機(jī)器的外殼、車體和船體等，一般均由薄金屬板制成。當(dāng)設(shè)備運(yùn)行時(shí)，這些薄板都會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)，進(jìn)而輻射噪聲，像這類由金屬板結(jié)構(gòu)振動(dòng)引起的噪聲稱為結(jié)構(gòu)噪聲。對(duì)于這種金屬板輻射噪聲的有效控制方法，一是在設(shè)計(jì)上盡量減少其噪聲輻射面積，去掉不必要的金屬板面；二是在金屬結(jié)構(gòu)上涂敷一層阻尼材料，利用阻尼材料抑制結(jié)構(gòu)振動(dòng)、減少噪聲，這種方法我們稱為阻尼減振 (vibration damping)。

阻尼是指阻礙物體作相對(duì)運(yùn)動(dòng)，并把運(yùn)動(dòng)能量轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮艿囊环N作用。一般金屬材料，像鋼、鋁、銅等固有阻尼都小，所以，常常通過(guò)外加阻尼材料的方法來(lái)增大阻尼。阻尼在抑制振動(dòng)過(guò)程中的主要作用有：衰減沿結(jié)構(gòu)傳遞的振動(dòng)能量；減弱共振頻率附近的振動(dòng)。

那什么是阻尼材料呢？阻尼材料就是一些內(nèi)損耗、內(nèi)摩擦大的粘滯性材料，如瀝清、軟橡膠以及其他一些高分子涂料。采取阻尼措施之所以能夠降低噪聲，其機(jī)理在于：

• 減弱了金屬板彎曲振動(dòng)的強(qiáng)度。當(dāng)金屬發(fā)生彎曲振動(dòng)時(shí)，其振動(dòng)能量迅速傳給緊密涂貼在薄板上的阻尼材料，引起阻尼材料內(nèi)部的摩擦和互相錯(cuò)動(dòng)。由于阻尼材料的內(nèi)損耗內(nèi)摩擦大，使相當(dāng)部分的金屬板振動(dòng)能量變成熱能而耗散掉，從而減弱了薄板的彎曲振動(dòng)。
• 縮短了薄板被激振后的振動(dòng)時(shí)間。在金屬薄板受撞擊而輻射噪聲時(shí)（如敲鑼）更為明顯。比如不加阻尼材料的金屬薄板受撞擊后，要振動(dòng)2s才停止；而涂上阻尼材料的金屬薄板受同樣大小的撞擊力，振動(dòng)的時(shí)間要縮短很多，比如說(shuō)只有0.1s 就停止了。許多心理聲學(xué)專家指出：50ms 是聽覺(jué)的綜合時(shí)間，如果發(fā)聲的時(shí)間小于50ms，人耳要感覺(jué)這聲音是困難的。金屬薄板上涂貼阻尼材料而縮短了激振后的振動(dòng)時(shí)間，從而也就降低了金屬板輻射噪聲的能量，達(dá)到了控制噪聲的目的。

阻尼以阻尼容量ψ 度量。其定義是：振動(dòng)系統(tǒng)每振動(dòng)一個(gè)周期所損失的能量W ′與總的振動(dòng)能量W 的比值，即Ψ＝W ′/W。表征阻尼性能的量是損耗因數(shù)η，其定義是：在一個(gè)弧度中平均損失的能量與總能量的比值。η 與ψ 都是無(wú)量綱量，它們之間的關(guān)系為：

式中，ξ 為阻尼比，ξ＝C/Cc；C 為粘性阻尼系數(shù)；Cc 為臨界阻尼系數(shù)，即發(fā)生振動(dòng)時(shí)所能容許的粘性阻尼系數(shù)。

阻尼材料的選擇與振動(dòng)物體的大小、質(zhì)量、振動(dòng)頻率、運(yùn)行功能等因素有關(guān)，一般來(lái)說(shuō)，選擇和使用阻尼材料時(shí)應(yīng)考慮：

• 阻尼材料應(yīng)該用在最易發(fā)生伸縮、彎曲或出現(xiàn)運(yùn)動(dòng)的振動(dòng)表面部分，這些通常是的部分；
• 對(duì)于單層阻尼材料，材料的性能和質(zhì)量應(yīng)該與振動(dòng)表面的材料相匹配。這意味著單層阻尼材料應(yīng)該比振動(dòng)表面材料厚2～3倍。
• 三明治式的，由金屬板結(jié)合粘彈性的金屬?gòu)?fù)合材料所組成的夾層材料，比單層材料更能有效地抑制振動(dòng)。金屬薄板限制層和粘彈性復(fù)合材料層的厚度，分別為振動(dòng)表面材料厚度的1/3。

消除振動(dòng)危害，除了在機(jī)械設(shè)備的基礎(chǔ)上安裝隔振器和在金屬薄板上涂敷阻尼材料以外，還有其它一些方法。如，對(duì)旋轉(zhuǎn)機(jī)械偏心引起的振動(dòng)，可采取調(diào)整質(zhì)量平衡的方法來(lái)消除；對(duì)振動(dòng)機(jī)械設(shè)備，可在其周圍挖掘防振溝防振；對(duì)于機(jī)械設(shè)備在某一頻率上產(chǎn)生的激烈振動(dòng)，可采用動(dòng)力吸振器方法防振等等。

上海芬創(chuàng)信息科技有限公司2004年成立至今，作為專業(yè)的光機(jī)電產(chǎn)品和技術(shù)服務(wù)提供商，芬創(chuàng)科技長(zhǎng)期致力于將國(guó)際上的防振、隔振、減振技術(shù)及研究方法介紹引進(jìn)到中國(guó)；專注為中國(guó)的光學(xué)電子/微電子/激光應(yīng)用/生物/醫(yī)藥/物理、光學(xué)研究機(jī)構(gòu)/計(jì)量檢測(cè)機(jī)構(gòu)/機(jī)械加工用戶提供高品質(zhì)的光機(jī)電產(chǎn)品和技術(shù)服務(wù)。