重卡排气系统的模态分析及试验优化.pdf

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1、第55卷第8期农业装备与车辆工程2017年8月V01．55No．8AGRICULTURALEQUIPMENT＆VEHICLEENGINEERINGAugust2017doi：10．3969／j．issn．1673-3142．2017．08．022重卡排气系统的模态分析及试验优化张贵勇，苏长春(230022安徽省合肥市安徽江淮汽车集团股份有限公司)【摘要】采用Hyperworks软件对某涡轮增压式发动机重型卡车两种类型排气系统进行有限元建模，同时依据有限元理论对此排气系统进行模态分析，并通过实车振动测试对分析结果进行试验，以验证改进方式的有效性，不仅解决了频

2、繁发生的排气管断裂问题，也为排气系统刚度及零部件布置的选择提供技术依据。【关键词】排气系统振动模态分析有限元分析【中图分类号】U464．134+4【文献标识码】B【文章编号】1673—3142(2017)08-0091-03ModalAnalysisandTestOptimizationofHeavyTruckExhaustSystemZhangGuiyong，SuChangchun(AnhuiJianghuaiAutomobileGroupCo．，Ltd．，HefeiCity，AnhuiProvince230022，China)[Abstract】Fin

3、iteelementmodelingfortwotypesofexhaustsystemofaturbochargedengineheavytruckiscarriedoutbyusingHyperworkssoftware，atthesametime，modalanalysisoftheexhaustsystemisconductedaccordingtofiniteelementtheory，andthetestresultsaretestedbyrealvehiclevibrationtesttoverifytheeffectivenessofthe

4、improvedmethod．Itnotonlysolvestheproblemoffrequentexhaustpiperupture，butalsoprovidestechnicalbasisfortheexhaustsystemstiffnessandtheselectionofpartslayout．[Keywords]exhaustsystem；vibration；modalanalysis；finiteelementanalysis0引言重型卡车作为一种生产工具，其使用的可靠性至关重要。重卡排气系统在实际使用过程中的载荷工况比较复杂和恶劣，不但

5、要承受来自发动机和路面的激励载荷作用，同时排气系统的热端还要承受高温热循环载荷的作用。在这两种载荷同时作用下，汽车排气系统尤其是热端部分，很容易产生疲劳破坏而失效【1】。本文针对某重卡排气系统涡轮增压器端部排气管频繁损坏的现状，建立有限元分析模型，并通过振动试验测试验证的方法，提出改进方案。1排气系统模型1．1排气系统的物理模型针对整车使用过程中存在的前排气管断裂问题，建立某重卡排气系统的三维模型，如图1所示，主要包括前排气管、排气辅助制动器、减震单元、后排气管、催化消声器和排气尾管。排气系统前端通过螺栓与发动机刚性相连，中间采用减振单元，后端与消声器连接

6、。收稿日期：2016—12—28修回日期：2017—01—181．前排二L管2．排气辅助制功器3．减振单兀4』开排气管图1排气系统模型Fig．1Exhaustsystemmodel1．2系统模态分析吲利用HyperMesh建立排气系统有限元模型。由于中间减振单元可简化为弹簧，并且刚度很小，后排气管对前部的影响可忽略，因此，排气系统可简化为前排气管和排气辅助制动器的悬臂梁模型进行分析。前排气管材料为QT400—15，杨氏模量161000MPa，泊松比0．274，密度7010k咖3，屈服强度250MPa，抗拉强度400MPa。增压器和排气岐管刚度较大，可视为刚

7、性体，前排气管通过螺栓与之固接。对前排气管进行有限元网格处理，采用二阶4面体单元，平均网格农业装备与车辆工程2017焦大小为4mm，进行网格划分，设定约束后，利用Abaqus对排气系统进行模态分析求解，计算结果如表1。表1排气系统模态计算结果Tab．1Modalcalculationresultsofexhaustsystem约束模态频率Prlzt阶2阶63．589．82系统试验测试2．1发动机激励频率由于发动机气缸内混合气体燃烧，曲轴输出脉冲转矩引起激扰，且因为转矩周期性地发生变化，导致发动机上反作用转矩(即倾覆力矩)发生波动。这种波动使发动机产生周期性

8、的扭转振动，其振动频率实际上就是发动机的点火激励频率口】：f=2n