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1、洛阳理工学院毕业设计（论文）毕业设计论文排气系统的分析与设计摘 要随着城市车辆的增多，噪声污染已经严重地干扰人们的生活。汽车排气噪声是汽车的主要噪声源之一,而汽车排气系统的性能决定着排气噪声的水平。故而，一套好的排气系统配备一个好的消声器是更好地降低发动机排气噪声的有效途径，因此对排气系统中消声器的设计越来越受到重视。矚慫润厲钐瘗睞枥庑赖。本文通过对汽车排气系统的全面分析,评价该排气系统的整体性能,同时也研究了消声器以及排气系统的开发设计方法。 建立排气系统分析模型,应用有限元分析软件对汽车排气系统的声场特性进行计算,得到系统的声场分布情况,归纳出穿孔管的结构参数与消声器消声性能的影响关系。其
2、仿真分析结果对排气系统整体性能的优化具有重要指导意义。经过研究分析,总结出排气消声器的开发设计流程、典型消声结构的计算方法等,为下一步开发出可用于排气消声器设计与性能预测的软件提供了重要依据。聞創沟燴鐺險爱氇谴净。关键词：汽车，排气系统，声学分析，噪声控制，消声器设计Analysis and design of the exhaust systemABSTRACTAlong with the city vehicle increasing, noise pollution has seriously disrupt peoples lives .Automobile exhaust noise
3、 is one of the main noise source of automobile, and the automobile exhaust system performance determines the exhaust noise level. Therefore, a good set of exhaust system with a muffler is better for reducing engine exhaust noise effectively, so the exhaust system muffler design is being paid more an
4、d more attention.残骛楼諍锩瀨濟溆塹籟。In this paper, based on the comprehensive analysis of the automotive exhaust system, the exhaust system performance, but also on the muffler and exhaust system design method. Establishment of the exhaust system analysis model, using finite element analysis software for au
5、tomotive exhaust system characteristics of sound field calculation, system field distribution, summarizes the structure parameters and the perforated tube muffler performance influence .The results of simulation analysis on exhaust performance of the whole system has important guiding significance f
6、or optimization. Through research and analysis, summed up the development of exhaust muffler design process, typical anechoic structure calculation method as well as the exhaust system design methods and process development for the next step, which can be used for exhaust muffler design and performa
7、nce prediction of software provides important basis.酽锕极額閉镇桧猪訣锥。KEY WORDS: Automotive， exhaust systems, acoustic analysis, Noise Control，the design of muffler彈贸摄尔霁毙攬砖卤庑。6目录前言1謀荞抟箧飆鐸怼类蒋薔。第1章 绪论3厦礴恳蹒骈時盡继價骚。.1.1汽车排气系统的国内外研究状况3茕桢广鳓鯡选块网羈泪。1.2本课题的主要研究目的与内容4鹅娅尽損鹌惨歷茏鴛賴。第2章 汽车排气系统理论基础6籟丛妈羥为贍偾蛏练淨。2.1汽车排气系统理论6預
8、頌圣鉉儐歲龈讶骅籴。2.1.1汽车排气系统的基本要求6渗釤呛俨匀谔鱉调硯錦。2.1.2汽车排气系统的结构组成及其功能6铙誅卧泻噦圣骋贶頂廡。2.1.3汽车排气系统设计中的材料分析及其选择9擁締凤袜备訊顎轮烂蔷。2.2汽车排气系统的声学分析11贓熱俣阃歲匱阊邺镓騷。2.2.1排气系统噪声发生机理11坛摶乡囂忏蒌鍥铃氈淚。2.2.2影响排气噪声的主要因素12蜡變黲癟報伥铉锚鈰赘。2.2.3降低排气噪声的主要方法13買鲷鴯譖昙膚遙闫撷凄。第3章 汽车排气系统消声器的开发设计15綾镝鯛駕櫬鹕踪韦辚糴。3.1消声器的基础理论15驅踬髏彦浃绥譎饴憂锦。3.2汽车排气消声器分析设计方法16猫虿驢绘燈鮒诛髅貺
9、庑。3.2.1排气噪声的频率特性16锹籁饗迳琐筆襖鸥娅薔。3.2.2消声器的设计指标的确定17構氽頑黉碩饨荠龈话骛。3.3消声器结构的确定18輒峄陽檉簖疖網儂號泶。3.3.1消声器的结构类型的确定18尧侧閆繭絳闕绚勵蜆贅。3.3.2排气消声器进、出气管内径、的确定18识饒鎂錕缢灩筧嚌俨淒。3.3.3消声器容积及截面形状的确定19凍鈹鋨劳臘锴痫婦胫籴。3.3.4消声器外形尺寸L和D以及消声器腔数n的确定21恥諤銪灭萦欢煬鞏鹜錦。3.3.5消声器各腔长度的确定22鯊腎鑰诎褳鉀沩懼統庫。3.3.6消声器穿孔管扩张腔结构参数确定23硕癘鄴颃诌攆檸攜驤蔹。3.3.7消声器内各腔连接的确定24阌擻輳嬪諫迁
10、择楨秘騖。3.4消声器声学性能分析方法24氬嚕躑竄贸恳彈瀘颔澩。3.4.1 一维平面波理论分析25釷鹆資贏車贖孙滅獅赘。3.4.2 三维数值仿真分析方法25怂阐譜鯪迳導嘯畫長凉。3.5消声器空气动力性分析计算27谚辞調担鈧谄动禪泻類。3.6消声器的改进设计29嘰觐詿缧铴嗫偽純铪锩。第4章 汽车排气系统消声器的设计30熒绐譏钲鏌觶鷹緇機库。4.1消声器结构基本参数的确定30鶼渍螻偉阅劍鲰腎邏蘞。4.1.1 排气消声器进、出气管内径、的确定30纣忧蔣氳頑莶驅藥悯骛。4.1.2 消声器容积及截面形状的确定30颖刍莖蛺饽亿顿裊赔泷。4.1.3 消声器外形尺寸L和D以及消声器腔数n的确定30濫驂膽閉驟羥
11、闈詔寢賻。4.1.4消声器各腔长度的确定31銚銻縵哜鳗鸿锓謎諏涼。4.1.5 消声器结构参数确定结果32挤貼綬电麥结鈺贖哓类。4.1.6 内插管布置方式及长度确定33赔荊紳谘侖驟辽輩袜錈。4.2消声器结构模型的建立33塤礙籟馐决穩賽釙冊庫。4.3消声器最终结构的确定34裊樣祕廬廂颤谚鍘羋蔺。结论35仓嫗盤紲嘱珑詁鍬齊驁。谢 辞36绽萬璉轆娛閬蛏鬮绾瀧。参考文献37骁顾燁鶚巯瀆蕪領鲡赙。 前言汽车工业的快速发展和交通的日益发达使得汽车保有量大幅增加，带+来的交通噪声污染也日益严重。据资料表明，城市噪声的80来源于机动车辆，各种机动车辆已成为环境噪声的最大污染源。为了限制交通噪声污染，各国大都制定
12、了严格的相关法规，而且每隔几年就要修改一次。并且随着汽车市场竞争越来越激烈，低噪声已经成为乘坐舒适性的一部分，与动力性、经济性和排放性一起成为了评价汽车品质的重要指标。瑣钋濺暧惲锟缟馭篩凉。发动机噪声是汽车的主要噪声源，要降低整车噪声，应首先从降低发动机噪声入手。排气噪声有事发动机的最大噪声源，它往往比发动机的其他噪声高1015dB。可见，控制排气噪声是重中之重。作为降低和控制汽车排气噪声的一种有效途径，消声器在汽车发动机排气系统中得到了广泛的应用。但消声器在降低排气噪声的同时增加了排气阻力，提高了排气背压，从而影响了发动机的动力性和经济性。因此，研究消声量高、功率损伤小的排气系统消声器便成为
13、降低汽车噪声，从而控制环境噪声的主要措施。鎦诗涇艳损楼紲鯗餳類。传统的排气系统内消声器设计主要是一维平面波理论，但该理论难以正确模拟三维波动效应等实际因素的影响，分析结果相对不准确。随着日益严格的噪声和排放法规的规定，排气系统的功能已不仅仅是单纯的将废气导出。对排气系统的要求是：在尽可能低的排气流动阻力下，排出尽量少的有害物质；并在车辆的特定部位，以尽可能低的热辐射，尽可能少的噪声排气。排气管表面不仅要光滑，流通断面不要突出，外形尽量符合气流流线。栉缏歐锄棗鈕种鵑瑶锬。排气噪声是汽车及发动机中能量最大最主要的噪声源，除基频噪声及其高次谐波噪声外，排气噪声还包括排气总管和排气歧管中存在的气柱共振
14、噪声、气门杆背部的涡流噪声、排气系统管道内壁面的紊流噪声等，此外，排气噪声还包括废气喷射和冲击噪声。排气噪声的控制策略主要是：辔烨棟剛殓攬瑤丽阄应。 (1)从排气系统的设计方面入手，如合理设计排气管的长度与形状，以避免气流产生共振和减少涡流。 (2)废气涡轮增压器的应用可降低排气噪声，但最有效的方法还是采用高消声技术，使用低功率损耗和宽消声频率范围的排气消声器。本文对汽车排气消声器进行性能分析与设计，对设计高性能的消声器，降低汽车排气噪声有一定的重要意义。 第1章 绪论.1.1汽车排气系统的国内外研究状况排气系统在汽车的发动机上起着重要的作用，而消声器作为排气系统的一部分，作用更是不言而语。消
15、声器是一种既能降低噪声又能使气流顺利通过的设备。经过众多前人长期的研究，消声器的结构形式和计算方法都得到了不断完善。峴扬斕滾澗辐滠兴渙藺。最早出现的是无源消声器，它包括阻性消声器、抗性消声器及阻抗复合式消声器。其中抗性消声器又发展为扩张式消声器、共振式消声器、无源干涉消声器以及近几年我国学者研究出来的微穿孔板消声器等。二十世纪五十年代，国际上提出有源消声器的概念。但在我国应用最多的还是无源消声器。詩叁撻訥烬忧毀厉鋨骜。消声器的理论研究最早可追溯到1922年，美国学者Stewart率先应用声学滤波理论指导抗性消声器设计，利用集中参数近似算法分析消声器元件。这种原理只在声波远大于消声器尺寸时才成立。五十年代中期，Davis等人采用以为波动方程，利用截面突变处声压和体积振动速度的连续性，计算了单级和多级膨胀腔和侧支共振腔。五十年代后期，Igarashi等人利用等效电路的方法计算了消声器的传递矩阵。这种以四极参数为基础的传递矩阵法在不考虑流速和温度梯度的平面波范围内计算结果比较准确。则鯤愜韋瘓賈晖园栋泷。针对气流对消声器性能的影响，各国学者导出了存在气流时的声传递矩阵，这就是线性声学的声波分析法。这些声传递的矩阵的建立依赖于以下五个假设：1、线性化假设；2、无损耗假设；3
