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排气系统振动特性与优化设计

作　者: 刘名
导　师: 翁建生
学　校: 南京航空航天大学
专　业: 车辆工程
关键词: 排气系统模态分析悬挂位置优化正交试验设计
分类号: U464.134.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

排气系统是车辆的重要组成部分,它的主要功能是废气处理和降低噪声。在排气系统设计时,其功率损失、噪声、排放等问题被广泛的关注,但是其动力学特性没有得到足够的重视。排气系统的一端通过排气支管与发动机相连,另一端通过吊挂与车体相连,可见排气系统是发动机振动传递到车身的一个重要通道。因此需对排气系统的振动特性和隔振问题予以全面的研究。排气系统结构复杂,无法采用传统的振动理论模型予以描述。本文运用有限元软件建立排气系统数值模型,进行其振动特性分析,并用试验验证模型的准确性。数值和试验模态分析结果表明:数值模型能够完全表达排气系统的振动特性,排气系统动态响应分析可采用其数值模型进行研究。模态分析是排气系统动态响应计算的关键。排气系统的模态必须与发动机的激振频率和车体的模态分开,否则系统耦合在一起会产生强烈的共振。模态分析可为排气系统的设计提供理论支持。通过排气系统的模态分析可以找到系统的振型节点,从而可以快速有效地布置吊挂位置。排气系统动态响应分析的目的是分析传递到车身的力,本文通过谐响应分析得到排气系统在200Hz以内各个吊挂传递到车身的力。通过模态分析找到各模态的振型节点,结合吊挂布置要求,利用正交试验设计优化悬挂位置,以减小传递力。在25次试验后,经综合平衡分析,找到了吊挂的最佳位置。在我们所关心的发动机激励频率范围内,优化结果显示:吊挂传递到车身的力明显减小,悬挂位置优化取得了良好的效果。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-11
第一章绪论  11-17
  1.1 研究背景及意义  11-13
    1.1.1 排气系统的组成  11-13
    1.1.2 排气系统设计需要考虑的问题  13
  1.2 国内外排气系统振动特性研究的发展与现状  13-16
    1.2.1 国内排气系统振动特性研究发展与现状  13-14
    1.2.2 国外排气系统振动特性研究发展与现状  14-16
  1.3 本文主要研究内容  16-17
第二章排气系统有限元模态分析  17-31
  2.1 振动模态分析原理  17-18
  2.2 ANSYS 软件介绍  18-19
  2.3 有限元法分析原理  19-20
  2.4 有限元法基本思想  20-21
  2.5 排气系统建模  21-26
    2.5.1 消声器建模  22-23
    2.5.2 排气系统吊挂建模  23-26
  2.6 排气系统的有限元模态分析  26-29
    2.6.1 排气系统的网格划分、加载和约束条件  27
    2.6.2 排气系统分析结果  27-29
    2.6.3 吊耳刚度对排气系统固有特性的影响  29
  2.7 本章小结  29-31
第三章排气系统试验模态分析  31-38
  3.1 振动模态分析基本理论  31-32
  3.2 模态参数识别理论  32-33
  3.3 试验测试系统组成  33-37
  3.4 本章小结  37-38
第四章排气系统动态响应特性分析  38-50
  4.1 排气系统振动源分析  38-39
  4.2 波纹管建模  39-41
  4.3 排气系统谐响应分析  41-42
  4.4 排气系统谐响应分析结果  42-43
  4.5 正交试验设计  43-48
    4.5.1 正交试验设计概述  43
    4.5.2 正交表  43-44
    4.5.3 正交试验设计的优点  44-45
    4.5.4 正交试验设计的基本步骤  45-48
  4.6 本章小结  48-50
第五章总结与展望  50-52
  5.1 全文总结  50
  5.2 本文的主要结论  50
  5.3 工作展望  50-52
参考文献  52-55
致谢  55-56
硕士期间的研究成果及发表的学术论文  56

排气系统振动特性与优化设计

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