【正文】 。the design of muffler5目　錄前　言 1第1章 緒論 3. 3 4第2章 汽車排氣系統(tǒng)理論基礎(chǔ) 6 6 6 6 9 11 11 12 13第3章 汽車排氣系統(tǒng)消聲器的開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì) 15 15 16 16 17 18 1出氣管內(nèi)徑、的確定 18 19 21 22 23 24 24 一維平面波理論分析 25 三維數(shù)值仿真分析方法 25 27 29第4章 汽車排氣系統(tǒng)消聲器的設(shè)計(jì) 30 30 排氣消聲器進(jìn)、出氣管內(nèi)徑、的確定 30 消聲器容積及截面形狀的確定 30 消聲器外形尺寸L和D以及消聲器腔數(shù)n的確定 30 31 消聲器結(jié)構(gòu)參數(shù)確定結(jié)果 32 內(nèi)插管布置方式及長(zhǎng)度確定 33 33 34結(jié)　論 35謝 辭 36參考文獻(xiàn) 37 前　言汽車工業(yè)的快速發(fā)展和交通的日益發(fā)達(dá)使得汽車保有量大幅增加，帶+來(lái)的交通噪聲污染也日益嚴(yán)重。關(guān)鍵詞：汽車，排氣系統(tǒng)，聲學(xué)分析，噪聲控制，消聲器設(shè)計(jì)Analysis and design of the exhaust systemABSTRACTAlong with the city vehicle increasing, noise pollution has seriously disrupt people39。本文通過(guò)對(duì)汽車排氣系統(tǒng)的全面分析,評(píng)價(jià)該排氣系統(tǒng)的整體性能,同時(shí)也研究了消聲器以及排氣系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)方法。洛陽(yáng)理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）畢業(yè)設(shè)計(jì)論文排氣系統(tǒng)的分析與設(shè)計(jì)摘 要隨著城市車輛的增多，噪聲污染已經(jīng)嚴(yán)重地干擾人們的生活。 建立排氣系統(tǒng)分析模型,應(yīng)用有限元分析軟件對(duì)汽車排氣系統(tǒng)的聲場(chǎng)特性進(jìn)行計(jì)算,得到系統(tǒng)的聲場(chǎng)分布情況,歸納出穿孔管的結(jié)構(gòu)參數(shù)與消聲器消聲性能的影響關(guān)系。s lives .Automobile exhaust noise 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 and more attention.In this paper, based on the prehensive 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 automotive 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 for 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 performance prediction of software provides important basis.KEY WORDS: Automotive， exhaust systems,據(jù)資料表明，城市噪聲的80℅來(lái)源于機(jī)動(dòng)車輛，各種機(jī)動(dòng)車輛已成為環(huán)境噪聲的最大污染源。排氣噪聲有事發(fā)動(dòng)機(jī)的最大噪聲源，它往往比發(fā)動(dòng)機(jī)的其他噪聲高10—15dB。因此，研究消聲量高、功率損傷小的排氣系統(tǒng)消聲器便成為降低汽車噪聲，從而控制環(huán)境噪聲的主要措施。排氣管表面不僅要光滑，流通斷面不要突出，外形盡量符合氣流流線。本文對(duì)汽車排氣消聲器進(jìn)行性能分析與設(shè)計(jì)，對(duì)設(shè)計(jì)高性能的消聲器，降低汽車排氣噪聲有一定的重要意義。最早出現(xiàn)的是無(wú)源消聲器，它包括阻性消聲器、抗性消聲器及阻抗復(fù)合式消聲器。消聲器的理論研究最早可追溯到1922年，美國(guó)學(xué)者Stewart率先應(yīng)用聲學(xué)濾波理論指導(dǎo)抗性消聲器設(shè)計(jì)，利用集中參數(shù)近似算法分析消聲器元件。這種以四極參數(shù)為基礎(chǔ)的傳遞矩陣法在不考慮流速和溫度梯度的平面波范圍內(nèi)計(jì)算結(jié)果比較準(zhǔn)確。但隨著消聲量要求的加大，消聲器的結(jié)構(gòu)形式都比較復(fù)雜，截面幾何尺寸一般都不會(huì)遠(yuǎn)小于聲波波長(zhǎng)，這時(shí)在擴(kuò)張腔內(nèi)出現(xiàn)了高次模式波，采用平面波與線性化家社會(huì)產(chǎn)生較大偏差，特別是當(dāng)聲波頻率較高、波長(zhǎng)相應(yīng)較短時(shí)，這種偏差更明顯。2003年吉林大學(xué)的丁萬(wàn)龍用邊界法對(duì)摩托車排氣消聲器進(jìn)行了數(shù)值仿真分析，在實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的基礎(chǔ)上提出了切實(shí)可行的方案。由于物理性能上的差異，以及文化、傳統(tǒng)和生活方式的影響，人們對(duì)噪聲的接納已經(jīng)更多地加入了主觀因素，對(duì)消聲器的性能提出了更高的要求。本文的具體內(nèi)容如下：1）總結(jié)當(dāng)前排氣系統(tǒng)的理論基礎(chǔ)和消聲器的設(shè)計(jì)理論方法，分析消聲器聲學(xué)性能及空氣動(dòng)力學(xué)性能的影響因素。 洛陽(yáng)理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）第2章 汽車排氣系統(tǒng)理論基礎(chǔ)1）必須滿足發(fā)動(dòng)機(jī)的有關(guān)要求，如排氣背壓、功率損失等。5）排氣系統(tǒng)必須能使由于發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的噪聲降低到符合相關(guān)法規(guī)要求的程度。另外，它對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的使用壽命也會(huì)產(chǎn)生重要影響?？蛙嚺艢庀到y(tǒng)主要用于輕型車、微型車和客車，摩托車等機(jī)動(dòng)車輛。發(fā)動(dòng)機(jī)在工作過(guò)程中所產(chǎn)生的廢氣通過(guò)排氣歧管進(jìn)入排氣管。所以設(shè)計(jì)時(shí)要在其滿足其剛度、強(qiáng)度的前提條件下，要盡量使排氣管的質(zhì)量減輕，其材料可以選薄壁中碳鋼鋼板或者不銹鋼鋼板。常用的熱補(bǔ)償裝置一一般有兩種形式：一種是采用彈性的波紋管；另一種是撓性連鎖式接管。3）催化反應(yīng)器為減少汽車排出的廢氣對(duì)空氣的污染，安裝了被稱作“催化轉(zhuǎn)換器”的排氣凈 化系統(tǒng)。金 屬載體由采用不銹鋼鋼箔制作的蜂窩狀型芯和采用不銹鋼鋼板制作的外殼構(gòu)成。它是控制氣流噪聲的一種主要方法。考慮到柴油機(jī)排氣噪聲中高頻程（250Hz～400Hz）上的噪聲最高，所以，對(duì)消聲效果要求較高的消聲器可以在內(nèi)腔襯以吸聲材料。末端管設(shè)計(jì)的合理性和美觀性將影響客車整體的設(shè)計(jì)質(zhì)量和外觀性。奧氏體系不銹鋼的高溫強(qiáng)度好，但容易發(fā)生氧化皮剝落，因此在抗氧化性方面不如鐵素體系不銹鋼。初期為適應(yīng)排氣溫度為800℃左右的需要，使用的是YUS409D（11CrTI）。新日鐵生產(chǎn)的排氣歧管材料（YUS450MS和YUS190EM）的特征在于NbTi的混合添加。但是，Nb在高溫下長(zhǎng)時(shí)間使用過(guò)程中會(huì)析出碳化物和萊夫斯相，固溶Nb會(huì)隨著時(shí)間推移而下降，高溫強(qiáng)度也會(huì)下降。具有高溫強(qiáng)度的14Cr系Nb單獨(dú)添加鋼和NbTi混合添加鋼在約束率變化后熱疲勞試驗(yàn)的結(jié)果表明，在100%約束的情況下，NbTi混合添加鋼有時(shí)高溫強(qiáng)度低，熱疲勞壽命比Nb單獨(dú)添加鋼的短。作為今后的發(fā)展趨勢(shì)是，排氣溫度將繼續(xù)升高，因此需要高溫度和熱疲勞特性更好的材料。尤其是，由于排氣溫度的高溫化和管子的薄壁化，可以認(rèn)為將采用高溫性能更好的鋼種。今后對(duì)抗氧化性的要求將會(huì)進(jìn)一步提高。作為內(nèi)外面都處于嚴(yán)酷腐蝕環(huán)境下的主消音器用材料，以往使用的是熱浸鍍鋁鋼板和SUS410L及YUS409D，但目前正采用耐蝕性更高的不銹鋼予以替代。采用這種方法能對(duì)接近實(shí)際環(huán)境下的消音器用材料耐蝕性進(jìn)行評(píng)價(jià)。最近，由于降低成本的需要，正重新看待實(shí)際消音器的腐蝕環(huán)境，隨之液正在進(jìn)行相應(yīng)的材料選擇，有的已開(kāi)始使用YUS432（）。發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣過(guò)程按照排氣氣流的流速可分為自由（或稱超臨界）排期階段和強(qiáng)制（或稱亞臨界）排氣階段。排氣噪聲一般包含以下成分：基頻排氣噪聲、氣柱共振噪聲、渦流噪聲、廢氣噴注和沖擊噪聲、紊流噪聲等。由相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，當(dāng)轉(zhuǎn)速增加一倍時(shí)，排氣噪聲增加12—14dB；不同的排氣系統(tǒng)對(duì)噪聲級(jí)隨轉(zhuǎn)速變化的影響不大。綜合試驗(yàn)數(shù)據(jù)得出排氣噪聲與發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、平均有效壓力、發(fā)動(dòng)機(jī)排量的關(guān)系如下：四沖程汽油機(jī)：L=28lgn+20lgPe+15lgVh+K1 四沖程柴油機(jī)：L=25lgn+20lgPe+13lgVh+K2式中，n為發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，r/min； Pe為平均有效壓力，kgf/ cm2。②二沖程機(jī)通常轉(zhuǎn)速較高，單位時(shí)間內(nèi)平均換氣量比四沖程機(jī)多，排氣次數(shù)也多一倍，因此產(chǎn)生的氣流聲和渦流聲大，頻率也高。3) 渦輪增壓對(duì)排氣噪聲的影響采用渦輪增壓后，由于氣門開(kāi)啟瞬間所產(chǎn)生的噪聲通過(guò)渦輪機(jī)之后，其能量將有很大衰減，再自渦輪機(jī)排氣口排出時(shí)噪聲將明顯降低。2) 從噪聲源外圍采取措施 噪聲減振措施包括采用消聲器和控制由發(fā)動(dòng)機(jī)排氣歧管傳來(lái)地機(jī)械振動(dòng)，這些措施的采用不影響發(fā)動(dòng)機(jī)的性能，又比較容易實(shí)現(xiàn)，其中最主要、最有效、最簡(jiǎn)單的是采用排氣消聲器。由于兩個(gè)管道的的長(zhǎng)度差值等于汽車所發(fā)出的聲波 圖31 汽車消聲器波長(zhǎng)的一半，使得兩列聲波在疊加時(shí)發(fā)生干涉時(shí)相互抵消而減弱聲強(qiáng)，使聲音減小，從而起到消音的效果。阻性消聲器就好象電學(xué)上的純電阻電路，吸聲材料類似于電阻。小室中的空氣體積相當(dāng)于電學(xué)上的電容，稱為聲順。抗性消聲器適用于消除中、低頻噪聲。小孔消聲器的結(jié)構(gòu)是一根末端封閉的直管，管壁上鉆有很多小孔。內(nèi)燃機(jī)工作時(shí)，廢氣以脈沖的形式從排氣縫隙中噴出，產(chǎn)生能量很高、頻譜很復(fù)雜的噪聲。16汽車的排氣噪聲呈明顯的低頻性，能量主要集中在基頻及其倍頻的范圍內(nèi)；中頻范圍主要是排氣管內(nèi)氣柱震蕩的固有噪聲；高頻范圍內(nèi)主要包括燃燒噪聲和氣流通過(guò)其口的空氣動(dòng)力噪聲，頻率在 I000Hz 以上，并且隨氣流速度增加，頻率顯著提高。 由于汽車排氣消聲器需要在不同負(fù)荷、不同轉(zhuǎn)速下工作，這就要求排氣消聲器在不同溫度、流速下，在寬頻帶范圍具有較高的消聲值，包括排氣噪聲、發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲、犧牲發(fā)動(dòng)機(jī)功率和增加成本，并不能進(jìn)一步降低整車噪聲..反之， 消聲器的消聲量過(guò)小， 排氣噪聲仍是主要噪聲源，表 。本文設(shè)計(jì)的消聲器為擴(kuò)張式和共振式組合的抗性消聲器。 初步選擇進(jìn)氣管氣流平均流速，再根據(jù)如下公式確定排氣管截面積 （32）式中v為排氣流速；為 取決于排氣溫度的系數(shù)，通常取 1～2之間；n為內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速；為內(nèi)燃機(jī)總排量；τ為沖程數(shù)；為排氣管截面積。因?yàn)槿莘e增大，有助于降低下限失效頻率，增加消聲效果，減小阻