產(chǎn)品降噪設(shè)計(jì)的幾點(diǎn)建議

設(shè)備產(chǎn)生令人不悅的噪音，會(huì)讓使用者對(duì)用戶體驗(yàn)以及產(chǎn)品質(zhì)量的感知產(chǎn)生負(fù)面影響，另一方面，它也是產(chǎn)品效率低下的表現(xiàn)。

各種部件都可能成為噪音的來(lái)源，降噪無(wú)疑是較有挑戰(zhàn)性的設(shè)計(jì)問(wèn)題。對(duì)影響聲音等級(jí)要素的了解，能夠讓設(shè)計(jì)工程師創(chuàng)造出更高效的產(chǎn)品。

在開發(fā)和原型制作階段，排除過(guò)量噪音通常屬于棘手問(wèn)題，尤其是有多個(gè)聲源的情況下。往往，工程師解決了主要噪音問(wèn)題，又發(fā)現(xiàn)了一個(gè)相對(duì)較低低但更令人煩燥的次要噪音源。這類復(fù)雜情況，要考慮的不僅是聲音級(jí)別，還有其特征，有時(shí)s更大的噪音反而不是件壞事。

運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)

運(yùn)動(dòng)部件都會(huì)產(chǎn)生噪音，無(wú)論是來(lái)自電機(jī)、滑動(dòng)接觸還是振動(dòng)。

在包含齒輪的應(yīng)用中，齒輪類型的選擇、齒輪間距、表面光潔度和潤(rùn)滑狀態(tài)都對(duì)齒輪布局的噪音有影響。

在我們最近的一個(gè)案例中，IDC的設(shè)計(jì)工程師成功通過(guò)調(diào)整產(chǎn)品的機(jī)械設(shè)計(jì)，降低了蝸輪和齒輪組的聲音級(jí)別，實(shí)現(xiàn)了蝸輪相對(duì)于輪子位置更嚴(yán)格的公差。

另一種巨大的齒輪噪音是直切齒在直齒圓柱齒輪上所產(chǎn)生的嗚嗚聲-大接觸面積的齒會(huì)引起響亮、高音調(diào)的高速噪音。降噪解決方案是以斜齒圓柱齒輪替代，給予較少的接觸面積，顯著降低噪音。

使用軸套來(lái)支持旋轉(zhuǎn)軸，說(shuō)明了相對(duì)運(yùn)動(dòng)部件的表面光潔度對(duì)聲音水平的巨大影響。

在一個(gè)粗糙的鋼軸上安裝一個(gè)油套管并旋轉(zhuǎn)，會(huì)產(chǎn)生一種幾乎是刮擦般令人不悅的聲音，并隨著速度的增加達(dá)到令人煩躁的音量。其噪音其實(shí)就是軸上的凹凸不平磨破了襯套的表面，導(dǎo)致過(guò)度噪音、發(fā)熱和快速磨損。

假如對(duì)軸的表面研磨或拋光，達(dá)到一個(gè)適當(dāng)細(xì)化的表面處理，并反復(fù)該測(cè)試，會(huì)因?yàn)橐r套表面的刨削被消除，獲得近乎無(wú)聲的運(yùn)轉(zhuǎn)結(jié)果。

這也將促進(jìn)流體動(dòng)力潤(rùn)滑機(jī)制發(fā)揮作用——軸將浮在軸套中拉出的一層纖薄的潤(rùn)滑液膜上。IDC在最近的一個(gè)項(xiàng)目中解決了一個(gè)類似的問(wèn)題，該項(xiàng)目與一個(gè)機(jī)動(dòng)車廂有關(guān)，它在一個(gè)擠出的空間內(nèi)部運(yùn)行。

振動(dòng)引起的噪聲是運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)中的一個(gè)常見問(wèn)題，通常很難進(jìn)行故障排除。

如在工作臺(tái)測(cè)試時(shí)，電機(jī)可能很安靜，但將其安裝到運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)中，其產(chǎn)生的振動(dòng)會(huì)通過(guò)產(chǎn)品的框架產(chǎn)生可聞噪音。

電機(jī)轉(zhuǎn)速不同，振動(dòng)產(chǎn)生的噪音也不同。在空載下，系統(tǒng)有可能在可接受的噪音水平下運(yùn)行；但在其他負(fù)載和速度下，噪音就可能成為一個(gè)問(wèn)題。

氣流

許多產(chǎn)品的冷卻功能都是通過(guò)空氣流動(dòng)實(shí)現(xiàn)的，如果在設(shè)計(jì)階段或指定部件設(shè)計(jì)中沒(méi)有充分考慮該要素，空氣流動(dòng)會(huì)導(dǎo)致各種各樣的噪音問(wèn)題。

通常情況下，外殼需要某種形式的冷卻，如排氣扇來(lái)清除熱空氣。此時(shí)，噪聲的明確來(lái)源是風(fēng)扇，或其電機(jī)和軸承，或氣流流過(guò)風(fēng)扇葉片的聲音。

一些情況下，一個(gè)更大的風(fēng)扇，以慢速旋轉(zhuǎn)提供相同的流速、及較低的空氣速度可以成為一個(gè)替代方案；但如空間中無(wú)法容納大風(fēng)扇，則小尺寸高速風(fēng)扇，就要針對(duì)葉片做優(yōu)化設(shè)計(jì)，并選擇安靜的軸承，控制噪音到可接受的水平。

小尺寸、高流量風(fēng)扇的挑戰(zhàn)在于管理快速流動(dòng)的空氣的方式，而非導(dǎo)致額外噪音的方式。

任何對(duì)高速流動(dòng)的干擾，如風(fēng)扇格柵、PCB組件或通過(guò)管道方向的改變，都會(huì)產(chǎn)生聲音。

風(fēng)扇減噪設(shè)計(jì)的另一個(gè)考慮因素是流量限制。如果進(jìn)氣限制流量，會(huì)使風(fēng)扇工作更困難，吸引更多的電流從而產(chǎn)生更多的噪音。

元件選擇

在設(shè)計(jì)階段初始，就應(yīng)了解產(chǎn)品可接受的聲音級(jí)別，以從一開始就考慮減少和管理噪音的解決方案。

從聲音的角度講，含泵的產(chǎn)品尤其具有挑戰(zhàn)性，因?yàn)樗鼈兩婕暗讲簧僭胍糇顕?yán)重的問(wèn)題，電機(jī)、旋轉(zhuǎn)、動(dòng)接觸和流體流動(dòng)。

泵的類型多種多樣，均具有不同的壓力和流量特性，并導(dǎo)致不同的噪聲特性。

當(dāng)產(chǎn)品要求涉及到泵在極端壓力或極端流速下的規(guī)格時(shí)，噪聲問(wèn)題往往會(huì)出現(xiàn)。高壓-低流量應(yīng)用非常適合往復(fù)泵，這種泵的聲音往往較大。

低壓-高流量應(yīng)用具有高速氣流和高速電機(jī)，真空吸塵器是一個(gè)明顯的例子。

IDC最近開展的一個(gè)項(xiàng)目，利用高達(dá)900bar壓力的大型往復(fù)液體泵降低高壓系統(tǒng)的聲級(jí)。

其關(guān)鍵點(diǎn)在于選擇適當(dāng)?shù)慕M件而非交付遠(yuǎn)超實(shí)際需要的組件。這來(lái)自于對(duì)用戶需求和需求規(guī)范的全面理解。

結(jié)論

在所描述的情況中，過(guò)量噪音水平通常是效率低下最明顯的癥狀：

? 噪音軸承磨損更快，有更大的/滑動(dòng)滾動(dòng)阻力。

? 從軸套和滑動(dòng)直線軸承傳來(lái)的刮擦聲表明，表面光潔度和對(duì)準(zhǔn)度不佳，會(huì)致使加速磨損和增加摩擦。

? 大齒輪可能間距不對(duì)、表面光潔度不佳或規(guī)格不對(duì)。

? 過(guò)大的氣流可能是氣流中斷和摩擦損失的結(jié)果，這會(huì)導(dǎo)致壓力增加，及冷卻風(fēng)扇更拼命地運(yùn)轉(zhuǎn)。

在聲源處，將聲音降低到可接受的水平未必總能實(shí)現(xiàn)，所有的組件都有一個(gè)最小的聲音輸出，在某些情況下，它們可能仍然偏大。

在這些情況下，附加阻尼和隔聲是降低聲級(jí)最常用的方法。

減噪是一個(gè)重要的主題，包含許多因素，每個(gè)情況都必須單獨(dú)處理，我們希望本文能夠幫助闡明一些潛在的考慮因素，供各位參考。

關(guān)于英國(guó)IDC

IDC作為一家國(guó)際型產(chǎn)品化機(jī)構(gòu)，致力于從用戶研究、產(chǎn)品定義、技術(shù)創(chuàng)新、概念設(shè)計(jì)，工程開發(fā)至成品投產(chǎn)的、全方位產(chǎn)品化流程的實(shí)現(xiàn)。在產(chǎn)品創(chuàng)新領(lǐng)域，IDC擁有40余年的豐富經(jīng)驗(yàn)，92%的項(xiàng)目已經(jīng)成功轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品投入市場(chǎng)。

以創(chuàng)新研發(fā)為核心競(jìng)爭(zhēng)力，IDC中國(guó)團(tuán)隊(duì)由來(lái)自中國(guó)、英國(guó)、法國(guó)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)工程師和產(chǎn)品設(shè)計(jì)師組成，并通過(guò) ISO9001 及ISO13485質(zhì)量認(rèn)證。專營(yíng)領(lǐng)域：醫(yī)療設(shè)備、消費(fèi)電?子、?工業(yè)產(chǎn)品及交通運(yùn)輸業(yè)。