汽车排气系统振动特性测试研究

论文摘要

随着我国汽车工业的高速发展,用户对汽车振动性能的关注尤为强烈,排气系统的可靠性、动力性、噪声控制、废气净化问题涉及到车辆的舒适性、动力性以及环境保护,越来越引起人们的重视。因此如何对排气系统进行有效的设计分析,如何使其与发动机合理匹配,如何解决汽车的振动问题就成为现代汽车业发展的方向。本文针对我公司部分车辆出现排气系统中的波纹管早期损坏现象,选取我公司生产的排气系统布置结构不同的牵引车及自卸车两种车型,结合静态及动态工况情况发动机各转速点下波纹管两端Z向、Y向振幅及频率,分析了在何种工况下出现高频振动,何种工况下出现低频振动,测出了实际的振幅值及波纹管两端的受力,并对受力情况进行分析及试验研究,确定振动的形态和特征。为确定波纹管早期损坏原因提供理论依据,为排气系统对车辆舒适性的评价提供理论支持。利用有限元软件HyperMesh分别建立了汽车排气系统波纹管在自由状态和约束状态下的有限元模型,并进行了模态和频响分析,求得前16阶系统的固有频率和振型,并求得了位移与频率的响应曲线。通过实际模态试验测试对测试结果与有限元仿真结果进行了频率对比及差异分析,验证了仿真及试验的结果的有效性及准确性。为研究系统的优化和动态响应奠定了理论基础,同时也为道路试验提供理论基础。通过模态分析及试验频谱分析,找出导致排气系统波纹管早期失效的原因,并根据失效原因提出了多种改进方案,最后通过进行各方案成本比较分析及其引起的整车匹配性问题综合考虑,选取了提高波纹管可调节范围及提高波纹管与消声器的对中性两种简单易实现的方案进行改进,并对改进后的同一车型进行了动态工况下各种路面的试验测试。通过测试,同一车型同种工况下的振幅有明显降低,波纹管两端受力也明显低于改进前,可见,本次改进取得了较好的效果。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 研究现状
• 1.2.1 国外研究现状
• 1.2.2 国内研究现状
• 1.3 本文的研究内容
• 第二章 振动基本理论
• 2.1 振动的分类和特性
• 2.2 单自由度振动系统力学模型和特征参数
• 2.3 多自由度振动系统力学模型和特征参数
• 2.4 随机振动的危害性
• 2.5 随机振动的研究方法
• 2.5.1 振动分析
• 2.5.2 振动环境的预测
• 2.5.3 振动特性测定
• 2.6 模态分析原理
• 2.6.1 无阻尼自由振动系统
• 2.6.2 比例阻尼系统
• 第三章 排气系统振动特性测试研究
• 3.1 波纹管在排气系统中的作用
• 3.2 排气系统振动失效现状描述
• 3.3 排气系统振动测试方案确定
• 3.3.1 解决该问题的方法
• 3.3.2 时间安排
• 3.4 排气系统不同振源及激振特性分析
• 3.5 试验分析
• 3.5.1 试验项目
• 3.5.2 试验仪器设备
• 3.5.3 各试验车参数
• 3.5.4 试验过程
• 3.5.5 各试验车测试结果对比
• 第四章 排气系统波纹管有限元模型建立
• 4.1 概述
• 4.2 有限元模型建立流程
• 4.2.1 基础数据获取流程
• 4.2.2 振动特性分析总流程
• 4.3 有限元模型建立
• 4.3.1 模型参数的确定
• 4.3.2 波纹管结构简化
• 4.3.3 几何清理
• 4.3.4 网格划分
• 4.4 排气系统模态分析
• 4.5 模态试验及分析
• 4.5.1 试验所用仪器
• 4.5.2 测试系统
• 4.5.3 测试结果
• 4.6 排气系统频响分析
• 第五章 排气系统波纹管振动原因分析
• 5.1 早期损坏原因分析
• 5.2 改进方案
• 5.3 改进结果验证
• 第六章 全文总结及展望
• 6.1 本文的工作和总结
• 6.2 未来的工作和展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文
• 详细摘要