【正文】 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, acoustic analysis, Noise Control， the design of muffler 洛陽理工學院畢業(yè)設(shè)計（論文） III 目 錄 前 言 ....................................................................................................... 1 第 1 章 緒論 .......................................................................................... 3 . 汽車排氣系統(tǒng)的國內(nèi)外研究狀況 ........................................... 3 本課題的主要研究目的與內(nèi)容 ................................................ 4 第 2 章 汽車排氣系統(tǒng)理論基礎(chǔ) ........................................................... 6 汽車排氣系統(tǒng)理論 ..................................................................... 6 汽車排氣系統(tǒng)的基本要求 .............................................. 6 汽車排氣系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成及其功能 ............................. 6 汽車排氣系統(tǒng)設(shè)計中的材料分析及其選擇 ................. 9 汽車排氣系統(tǒng)的聲學分析 .......................................................11 排氣系統(tǒng)噪聲發(fā)生機理 .................................................11 影響排氣噪聲的主要因素 ............................................ 12 降低排氣噪聲的主要方法 ............................................ 13 第 3 章 汽車排氣系統(tǒng)消聲器的開發(fā)設(shè)計 ......................................... 15 消聲器的基礎(chǔ)理論 ................................................................... 15 汽車排氣消聲器分析設(shè)計方法 .............................................. 16 排氣噪聲的頻率特性 .................................................... 16 消聲器的設(shè)計指標的確定 ............................................ 17 消聲器結(jié)構(gòu)的確定 ................................................................... 18 消聲器的結(jié)構(gòu)類型的確定 ............................................ 18 排氣消聲 器進、出氣管內(nèi)徑 1d 、 2d 的確定 ................ 18 消聲器容積及截面形狀的確定 .................................... 19 消 聲器外形尺寸 L 和 D 以及消聲器腔數(shù) n 的確定 . 21 消聲器各腔長度 il 的確定 ............................................. 22 消聲器穿孔管擴張腔結(jié)構(gòu)參數(shù)確定 ........................... 23 消聲器內(nèi)各腔連接的確定 ............................................ 24 消聲器聲學性能分析方法 ...................................................... 24 一維平面波理論分析 ................................................... 25 洛陽理工學院畢業(yè)設(shè)計（論文） IV 三維數(shù)值仿真分析方法 ............................................... 25 消聲器空氣動力性分析計算 .................................................. 27 消聲器的改進設(shè)計 ................................................................... 29 第 4 章 汽車排氣系統(tǒng)消聲器的設(shè)計 ................................................. 30 消聲器結(jié)構(gòu)基本參數(shù)的確定 .................................................. 30 排氣消聲器進、出氣管內(nèi)徑 1d 、 2d 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 消聲器各腔長度的確定 ................................................ 31 消聲器結(jié)構(gòu)參數(shù)確定結(jié)果 ........................................... 32 內(nèi)插管布置方式及長度確定 ....................................... 33 消聲器結(jié)構(gòu)模型的建立 .......................................................... 33 消聲器最終結(jié)構(gòu)的確定 .......................................................... 34 結(jié) 論 ..................................................................................................... 35 謝 辭 ....................................................................................................... 36 參考文獻 ................................................................................................. 37 洛陽理工學院畢業(yè)設(shè)計（論文） 1 前 言 汽車工業(yè)的快速發(fā)展和交通的日益發(fā)達使得汽車保有量大幅增加，帶+來的交通噪聲污染也日益嚴重。經(jīng)過研究分析 ,總結(jié)出排氣消聲器的開發(fā)設(shè)計流程、典型消聲結(jié)構(gòu)的計算方法等 ,為下一步開發(fā)出可用于排氣消聲器設(shè)計與性能預測的軟件提供了重要依據(jù)。 建立排氣系統(tǒng)分析模型 ,應用有限元分析軟件對汽車排氣系統(tǒng)的聲場特性進行計算 ,得到系統(tǒng)的聲場分布情況 ,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。 故而，一套好的排氣系統(tǒng)配備一個好的消聲器是更好地降低發(fā)動機排氣噪聲的有效途徑，因此對排氣系統(tǒng)中消聲器的設(shè)計越來越受到重視。洛陽理工學院畢業(yè)設(shè)計（論文） I 畢業(yè)設(shè)計論文 排氣系統(tǒng)的分析與 設(shè)計 摘 要 隨著城市車輛的增多，噪聲污染已經(jīng)嚴重地干擾人們的生活。 汽車排氣噪聲是汽車的主要噪聲源之一 ,而汽車排氣系統(tǒng)的性能決定著排氣噪聲的水平。 本文通過對汽車排氣系統(tǒng) 的全面 分析 ,評價該排氣系統(tǒng)的整體性能 ,同時也研究了消聲器以及排氣系統(tǒng)的開發(fā)設(shè)計方法。其仿真分析結(jié)果對排氣系統(tǒng)整體性能的優(yōu)化具有重要指導意義。 關(guān)鍵詞： 汽車 ， 排氣系統(tǒng) ， 聲學分析 ， 噪聲控制 ， 消聲器設(shè)計 洛陽理工學院畢業(yè)設(shè)計（論文） II Analysis and design of the exhaust system ABSTRACT Along with the city vehicle increasing, noise pollution has seriously disrupt people39。據(jù)資料表明，城市噪聲的 80℅來源于機動車輛，各種機動車輛已成為環(huán)境噪聲的最大污染源 。并且隨著汽車市場競爭越來越激烈，低噪聲已經(jīng)成為乘坐舒適性的一部分，與動力性、經(jīng)濟性和排放性一起成為了評價汽車品質(zhì)的重要指標。排氣噪聲有事發(fā)動機的最大噪聲源，它往往比發(fā)動機的其他噪聲高 10— 15dB。作為降低和控制汽車排氣噪聲的一種有效途徑，消聲器在汽車發(fā)動機排氣系統(tǒng)中得到了廣泛的應用。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。 隨著日益嚴格的噪聲和排放法規(guī)的規(guī)定，排氣系統(tǒng)的功能已不僅僅是單純的將廢氣導出。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。排氣噪聲的控制策略主要是： (1)從排氣系統(tǒng)的設(shè)計方面入手，如合理設(shè)計排氣管的長度與形狀，以避免氣流產(chǎn)生共振和減少渦流。 本文對汽車排氣消聲器進行性能分析與設(shè)計，對設(shè)計高性能的消聲器，降低汽車排氣噪聲有 一定的重要意義。消聲器是一種 既 能降低噪聲又能使氣流順利通過的 設(shè)備。 最早出現(xiàn)的是無源消聲器，它包括阻性消聲器、抗性消聲器及阻抗復合式消聲器。二十世紀五十年代，國際上提出有源消聲器的概 念。 消聲器的理論研究最早可追溯到 1922 年，美國學者 Stewart 率先應用聲學濾波理論指導抗性消聲器設(shè)計，利用集中參數(shù)近似算法分析消聲器元件。五十年代中期， Davis等人采用以為波動方程，利用截面突變處聲壓 和體積振動速度的連續(xù)性，計算了單級和多級膨脹腔和側(cè)支共振腔。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)計算結(jié)果比較準確。這些 聲傳遞 的矩陣的建立依賴于以下五個假設(shè)： 線性化假設(shè)； 無損耗假設(shè)； 均勻流動假設(shè)； 均勻參數(shù)假設(shè)； 平面波假設(shè)（一維近似理論） 以上都是基于一維平面波理論對消聲器內(nèi)部聲場做近似的理論分析。但隨著消聲量要求的加大，消聲器的結(jié)構(gòu)形式都比較復雜，截面幾何尺寸一般都不會遠小于聲波波長，這時在擴張腔內(nèi)出現(xiàn)了高次模式波，采用平面波與線性化家洛陽理工學院畢業(yè)設(shè)計（論文） 4 社 會產(chǎn)生較大偏差，特別是當聲波頻率較高、波長相應較短時，這種偏差更明顯。 1994 年江蘇理工大學的蔡超等用有限元方法計算了軸對稱抗性消聲器的傳遞損失，通過實驗驗證和聲傳遞矩陣計算結(jié)果對比發(fā)現(xiàn)有限元具有較高的精度。 2020 年 吉林 大學的 丁萬龍用邊界法對摩托車排氣消聲器進行了數(shù)值仿真分析，在實驗驗證的基礎(chǔ)上提出了切實可行的方案。相對來講，我國在這方面起步較晚，要縮短我國和國外的差距，在提高消聲器實驗技術(shù)和試驗設(shè)備，完善數(shù)值模擬方法方面我們都有待發(fā)展。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，人們對噪聲的接納已經(jīng)更多地加入了主觀因素，對消聲器的性能提出了更高的要求。本文對單擴張腔消聲器進行分析研究，總結(jié)了消聲器結(jié)構(gòu)參數(shù)、氣流溫度、流速等對消聲器綜合性能的影響情況，為消聲器的設(shè)計與改進提供為了設(shè)計出高性能的排氣消聲器，研究消聲器綜合消聲依據(jù)。 本文的具體內(nèi)容如下： 1）總結(jié)當前排氣系統(tǒng)的理論基礎(chǔ)和消聲器的設(shè)計理論方法，分析消洛陽理工學院畢業(yè)設(shè)計（論文） 5 聲器聲學性能及空氣動力學性能的影 響因素。 3）針對某典型發(fā)動機，利用當前消聲器的設(shè)計方法，確定消聲器的結(jié)構(gòu)尺寸和基本參數(shù)。 洛陽理工學院畢業(yè)設(shè)計（論文） 6 第 2 章 汽車排氣系統(tǒng)理論基礎(chǔ) 汽車排氣系統(tǒng)理論 汽車排氣系統(tǒng)的基本要求 1） 必須滿足發(fā)動機的有關(guān)要求，如排氣背壓、功率 損失等。 3） 排氣系統(tǒng)必須能防止由于路邊飛濺、下雨、沖洗或其他任何途徑的水進入發(fā)動機或增壓器。 5） 排氣系統(tǒng)必須能使由于發(fā)動機產(chǎn)生的噪聲降低到符合