排氣系統(tǒng)結(jié)構(gòu)振動(dòng)特性分析與優(yōu)化.pdf

1、排氣系統(tǒng)作為內(nèi)燃機(jī)汽車(chē)的重要組成部件，用來(lái)凈化尾氣與減小噪音。其工作品質(zhì)直接影響整車(chē)的性能標(biāo)準(zhǔn)，如振動(dòng)、噪聲和廢氣的排放量等。正向開(kāi)發(fā)時(shí)必須重視排氣系統(tǒng)與整車(chē)參數(shù)的匹配，而運(yùn)用傳統(tǒng)的振動(dòng)理論難以研究作為多自由度非線性系統(tǒng)的排氣系統(tǒng)。
　　本文選取某乘用車(chē)的排氣系統(tǒng)作為研究對(duì)象，基于Hypermesh建立排氣系統(tǒng)的有限元模型，進(jìn)行數(shù)值自由模態(tài)分析。以自由模態(tài)試驗(yàn)驗(yàn)證了數(shù)值模型的精確度，結(jié)果表明固有頻率的試驗(yàn)值與仿真值的差在3％以?xún)?nèi)，

2、主要試驗(yàn)振型與仿真振型也基本一致。
　　開(kāi)展排氣系統(tǒng)的靜力學(xué)分析，可知排氣系統(tǒng)的靜載荷分布并不均勻，五個(gè)吊耳的靜態(tài)預(yù)載力不均勻。開(kāi)展排氣系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)分析：包括吊耳的約束反力頻率響應(yīng)分析，掛鉤的動(dòng)剛度分析，橡膠吊耳的傳遞率分析?？芍诘皖l段(20Hz左右)，吊耳傳遞的動(dòng)態(tài)力極值較大且不均勻。掛鉤動(dòng)剛度在低頻段偏小且波動(dòng)較大，橡膠吊耳的傳遞率在低頻段較低。隔振系統(tǒng)基本能滿(mǎn)足設(shè)計(jì)需要但性能卻不優(yōu)秀，需要進(jìn)一步優(yōu)化。
　　針對(duì)系統(tǒng)存

3、在的問(wèn)題，對(duì)其開(kāi)展隔振性能的優(yōu)化。首先，基于綜合模態(tài)節(jié)點(diǎn)法對(duì)原有的掛鉤位置實(shí)行初步優(yōu)化，使排氣系統(tǒng)具有更小的振動(dòng)和更加均勻的靜載荷分布。此外，文中對(duì)于吊耳的結(jié)構(gòu)也進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，解決了舊吊耳無(wú)絕對(duì)約束和可選剛度區(qū)間較窄的問(wèn)題。重新設(shè)計(jì)后的吊耳具有金屬框架約束，可約束較大變形并且剛度選擇區(qū)間較大。此舉對(duì)于隔振系統(tǒng)出現(xiàn)的剛度偏小的問(wèn)題進(jìn)一步進(jìn)行了改進(jìn)。接著進(jìn)行了新舊吊耳的性能對(duì)比，由結(jié)論知新吊耳擁有了較小的靜位移與更優(yōu)的傳遞率特性。

4、　　最后將排氣系統(tǒng)波紋管剛度與吊耳的垂向剛度作為優(yōu)化的設(shè)計(jì)變量，解得波紋管剛度與吊耳垂向剛度的最佳匹配結(jié)果組。文中先后設(shè)計(jì)正交試驗(yàn)和進(jìn)行基于吊耳靜動(dòng)態(tài)性能的多目標(biāo)優(yōu)化，分別求解優(yōu)化后模型的靜動(dòng)態(tài)性能。由計(jì)算結(jié)果可知，此舉使得排氣系統(tǒng)獲得了更好的靜動(dòng)態(tài)性能：在靜態(tài)性能方面，優(yōu)化后5個(gè)吊耳靜位移均小于3mm，吊耳預(yù)載荷沒(méi)有之前均勻，靜態(tài)約束反力的標(biāo)準(zhǔn)差由3.98升高到4.12。在動(dòng)態(tài)特性方面，吊耳的最大動(dòng)載荷峰值相對(duì)優(yōu)化的值之前下降了13.