排氣系統(tǒng)結構振動特性分析與優(yōu)化.pdf

1、排氣系統(tǒng)作為內燃機汽車的重要組成部件，用來凈化尾氣與減小噪音。其工作品質直接影響整車的性能標準，如振動、噪聲和廢氣的排放量等。正向開發(fā)時必須重視排氣系統(tǒng)與整車參數(shù)的匹配，而運用傳統(tǒng)的振動理論難以研究作為多自由度非線性系統(tǒng)的排氣系統(tǒng)。
　　本文選取某乘用車的排氣系統(tǒng)作為研究對象，基于Hypermesh建立排氣系統(tǒng)的有限元模型，進行數(shù)值自由模態(tài)分析。以自由模態(tài)試驗驗證了數(shù)值模型的精確度，結果表明固有頻率的試驗值與仿真值的差在3％以內，

2、主要試驗振型與仿真振型也基本一致。
　　開展排氣系統(tǒng)的靜力學分析，可知排氣系統(tǒng)的靜載荷分布并不均勻，五個吊耳的靜態(tài)預載力不均勻。開展排氣系統(tǒng)的動力學分析：包括吊耳的約束反力頻率響應分析，掛鉤的動剛度分析，橡膠吊耳的傳遞率分析?？芍诘皖l段(20Hz左右)，吊耳傳遞的動態(tài)力極值較大且不均勻。掛鉤動剛度在低頻段偏小且波動較大，橡膠吊耳的傳遞率在低頻段較低。隔振系統(tǒng)基本能滿足設計需要但性能卻不優(yōu)秀，需要進一步優(yōu)化。
　　針對系統(tǒng)存

3、在的問題，對其開展隔振性能的優(yōu)化。首先，基于綜合模態(tài)節(jié)點法對原有的掛鉤位置實行初步優(yōu)化，使排氣系統(tǒng)具有更小的振動和更加均勻的靜載荷分布。此外，文中對于吊耳的結構也進行了優(yōu)化設計，解決了舊吊耳無絕對約束和可選剛度區(qū)間較窄的問題。重新設計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。此舉對于隔振系統(tǒng)出現(xiàn)的剛度偏小的問題進一步進行了改進。接著進行了新舊吊耳的性能對比，由結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)化的設計變量，解得波紋管剛度與吊耳垂向剛度的最佳匹配結果組。文中先后設計正交試驗和進行基于吊耳靜動態(tài)性能的多目標優(yōu)化，分別求解優(yōu)化后模型的靜動態(tài)性能。由計算結果可知，此舉使得排氣系統(tǒng)獲得了更好的靜動態(tài)性能：在靜態(tài)性能方面，優(yōu)化后5個吊耳靜位移均小于3mm，吊耳預載荷沒有之前均勻，靜態(tài)約束反力的標準差由3.98升高到4.12。在動態(tài)特性方面，吊耳的最大動載荷峰值相對優(yōu)化的值之前下降了13.