Chaotic sources of noise machine acoustics

Summary

In this paper a model is posited for deterministic, random-like noise in machines with sliding rigid parts impacting linear continuous machine structures. Such problems occur in gear transmission systems. A mathematical model is proposed to explain the random-like structure-borne and air-borne noise from such systems when the input is a periodic deterministic excitation of the quasi-rigid impacting parts. An experimental study is presented which supports the model. A thin circular plate is impacted by a chaotically vibrating mass excited by a sinusoidal moving base. The results suggest that the plate vibrations might be predicted by replacing the chaotic vibrating mass with a probabilistic forcing function. Prechaotic vibrations of the impacting mass show classical period doubling phenomena.

Übersicht

In dieser Arbeit wird ein Modell für deterministische, aber stochastisch erscheinendes Rauschen von Maschinen vorgestellt, bei denen gleitende Bauteile, die als Starrkörper modelliert werden, auf lineare, kontinuierliche Strukturen aufschlagen. Derartige Probleme treten bei Getrieben auf. Vorgeschlagen wird ein mathematisches Modell, um diese zufällig erscheinenden Geräusche zu erklären, die durch das Auftreffen der Masse von der Struktur sowohl direkt als auch indirekt erzeugt werden. Die als starr angenommenen Stoßmassen werden jedoch von keinem stochastischen, sondern von einem deterministischen, periodischen Signal angeregt. Eine das Modell unterstützende, experimentelle Untersuchung wird vorgestellt: Eine dünne, kreisförmige Scheibe wird von einer sich chaotisch bewegenden Masse angestoßen, die selbst von einer sinusförmig schwingenden Basis erregt wird. Die Ergebnisse legen nahe, die von der chaotisch schwingenden Masse ausgelöste Bewegung der Scheibe mit Hilfe einer gleichwertigen stochastischen Anregung vorherzusagen. Die Bauteile, die die Scheibe anstoßen, zeigen klassische Periodenverdopplung vor dem übergang in eine chaotische Bewegung.