乘用车排气系统振动特性分析与优化

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1、乘用车排气系统振动特性分析与优化重庆大学硕士学位论文（专业学位）学生姓名：黄志发指导教师：贺岩松教授学位类别：工程硕士（车辆工程领域）重庆大学汽车工程学院二〇一五年十一月VibrationcharacteristicsanalysisandoptimizationofapassengercarexhaustsystemAThesisSubmittedtoChongqingUniversityinPartialFulfillmentoftheRequirementforProfessionalDegr

2、eeByHuangZhifaSupervisedbyProf.HeYansongSpecialty：ME(VehicleEngineeringField)CollegeofAutomotiveEngineeringofChongqingUniversity,Chongqing,ChinaNovember,2015重庆大学硕士学位论文中文摘要摘要随着汽车技术的不断进步与革新，人们对汽车使用性能的要求也日益提高，其中汽车的NVH性能也越来越受到大众消费者的关注。排气系统是汽车的重要部件，直接与发动机和车

3、身（或车架）相连，工作时受到各种振动冲击，产生较为剧烈的振动，将直接影响到汽车的NVH性能。所以对排气系统振动特性进行分析和研究，对于改善整车的NVH性能具有重要意义。汽车排气系统由多个部件组合而成，结构形状复杂，难以用简单的理论模型进行描述分析。本文针对排气系统的结构特征，在不影响其自身结构特征的前提下，进行相应的模型简化处理，采用HyperWorks软件建立排气系统的有限元模型。对排气系统进行自由模态分析，包括计算模态分析和试验模态分析，通过两者的结果对比来验证有限元模型的准确性。在自由模态分析

4、的基础上，利用平均驱动自由度位移理论（ADDOFD）进行排气系统悬挂位置的初步选择，并通过静力分析和约束模态分析，得到各处悬挂位置的载荷分布、应力分布以及约束状态下的模态参数（频率和振型），查看该排气系统的强度刚度是否满足要求；振动频率是否避开发动机怠速与经济转速激励频率。再对排气系统进行频率响应分析，计算由排气系统通过橡胶吊耳传递到车身的力。基于以上分析，找出关于该排气系统需要优化的问题。对排气系统某些部件进行灵敏度分析，研究其参数（管道厚度、吊耳刚度等）变化对排气系统振动特性的影响。然后通过正交

5、试验获取部件不同参数组合对应的排气系统吊耳传递力以及模态频率，进而对所得结果进行处理（求均值、极差等），最后得到排气系统最佳部件参数组合，使排气系统具有最佳的振动特性，即振动频率远远避开怠速激励频率，吊耳传递到车身的力小于4N。本文对于排气系统振动特性的研究具有一定的工程运用价值。在进行排气系统的开发设计时，有助于缩短开发周期，节约开发成本。关键词：模态分析，ADDOFD，频率响应分析，灵敏度分析，正交试验I重庆大学硕士学位论文英文摘要ABSTRACTWiththecontinuousprogres

6、sandinnovationofautomotivetechnology,consumers’demandofserviceabilityisincreasinglyimproved.Especially,peoplepaymuchmoreattentiontotheNVHperformance.Exhaustsystemisanimportantpartofacar,anddirectlyconnectedtotheengineandthebody(orframe).Whenit’sworking

7、,theviolentvibrationwillmakeagreatinfluencetotheNVHperformanceofthecar.Soitismostsignificantforengineeringapplicationtoanalyzethevibrationcharacteristicsofanexhaustsystem.Automobileexhaustsystemcomposedofmultiplecomponents,andthestructureshapeiscomplex

8、,soit’sdifficulttoanalyzeanddescribeitwithsimpletheoreticalmodel.Onpremiseofnotbreakingthestructurefeatures,simplifiedthegeometricmodel,andbuiltFEMoftheexhaustmodelwithHyperWorks.Freemodalanalysiswascarriedoutontheexhaustsystem,includin