汽车排气系统振动模态分析及悬挂点优化
《2024年汽车动力总成悬置系统振动分析及优化设计》范文
《汽车动力总成悬置系统振动分析及优化设计》篇一一、引言随着汽车工业的快速发展，汽车动力总成悬置系统的性能逐渐成为影响汽车舒适性和稳定性的关键因素。
本文旨在分析汽车动力总成悬置系统的振动问题，并提出相应的优化设计方案，以提高汽车的驾驶体验和性能。
二、汽车动力总成悬置系统概述汽车动力总成悬置系统是连接发动机、变速器和底盘的重要部分，其主要作用是减少振动和噪声的传递，提高汽车的乘坐舒适性和行驶稳定性。
该系统通常由发动机悬置、变速器悬置和副车架等组成。
三、汽车动力总成悬置系统振动分析1. 振动产生原因汽车动力总成悬置系统的振动主要来源于发动机的运转和道路的不平度。
发动机运转时产生的振动会通过悬置系统传递到车身和底盘，而道路不平度则会导致整个动力总成系统的振动。
2. 振动影响分析动力总成悬置系统的振动会对汽车的乘坐舒适性、行驶稳定性和发动机性能产生不良影响。
长期振动还可能导致悬置系统零部件的疲劳损坏，增加维修成本。
四、汽车动力总成悬置系统优化设计1. 材料选择优化优化材料选择是提高动力总成悬置系统性能的有效途径。
采用高强度、轻量化的材料，如铝合金、复合材料等，可以降低系统质量，提高系统的刚度和减振性能。
2. 结构优化设计结构优化设计是解决动力总成悬置系统振动问题的关键。
通过改进悬置系统的结构布局、增加减振元件和优化阻尼特性等措施，可以有效地减少振动和噪声的传递。
例如，采用多级减振结构，使系统在不同频率下的减振效果更加明显。
3. 智能控制技术应用智能控制技术如主动或半主动悬置系统，可以通过传感器实时监测系统的振动状态，并自动调整控制参数，以实现更好的减振效果。
这种技术可以提高系统的自适应能力和性能稳定性。
五、实例分析以某款汽车的动力总成悬置系统为例，通过对其振动问题进行详细分析，发现主要问题在于发动机运转时产生的振动过大。
针对这一问题，我们采用了上述的优化设计方案，包括采用高强度铝合金材料、优化结构布局和增加减振元件等措施。
《汽车动力总成悬置系统振动分析及优化设计》
《汽车动力总成悬置系统振动分析及优化设计》篇一一、引言随着汽车工业的飞速发展，消费者对汽车性能的要求日益提高，其中，汽车的舒适性和稳定性成为了重要的考量因素。
汽车动力总成悬置系统作为连接发动机与车身的重要部分，其性能的优劣直接影响到整车的振动特性和乘坐舒适性。
因此，对汽车动力总成悬置系统的振动进行分析及优化设计显得尤为重要。
本文将针对汽车动力总成悬置系统的振动问题进行分析，并提出相应的优化设计方案。
二、汽车动力总成悬置系统概述汽车动力总成悬置系统主要由发动机、离合器、变速器、驱动桥等组成，通过悬置装置与车身相连。
其作用是支撑和固定动力总成，减少振动和噪声的传递，保证汽车的平稳运行。
动力总成悬置系统的性能直接影响到整车的乘坐舒适性和行驶稳定性。
三、汽车动力总成悬置系统振动分析1. 振动产生原因汽车动力总成悬置系统振动的主要原因是发动机的运转产生的激励力以及道路的不平度等因素引起的。
这些激励力通过悬置装置传递到车身，导致整车的振动。
此外，动力总成各部件之间的相互作用也会产生振动。
2. 振动影响分析汽车动力总成悬置系统的振动会影响整车的乘坐舒适性和行驶稳定性。
过大的振动会导致乘客感到不适，严重时甚至会影响到驾驶安全。
此外，振动还会导致动力总成各部件的磨损加剧，降低整车的使用寿命。
四、汽车动力总成悬置系统优化设计1. 设计原则在进行汽车动力总成悬置系统的优化设计时，应遵循以下原则：首先，要保证动力总成的稳定性和可靠性；其次，要尽量减少振动和噪声的传递；最后，要考虑到整车的重量和成本等因素。
2. 优化方案针对汽车动力总成悬置系统的振动问题，可以采取以下优化方案：（1）改进悬置装置的设计：通过优化悬置装置的结构和材料，提高其支撑和减振性能。
可以采用橡胶减震垫、液压减震器等减震元件，以减少振动和噪声的传递。
（2）优化动力总成的布局：合理布置发动机、离合器、变速器等部件的位置和角度，以降低各部件之间的相互作用力，减少振动的产生。
18_汽车排气系统模态及悬挂点布置分析
18_汽车排气系统模态及悬挂点布置分析在汽车工程中，汽车排气系统的模态及悬挂点布置分析是非常重要的研究方向。
本文将对汽车排气系统的模态和悬挂点布置进行详细讨论，并探讨其对汽车整体性能和乘坐舒适性的影响。
1. 汽车排气系统的模态分析汽车排气系统是引擎排放废气的重要组成部分，其模态特性直接影响到排气噪声和排放性能。
在模态分析中，通过使用有限元分析方法，可以模拟排气管、消声器等结构在运行时的振动响应。
根据模态分析的结果，可以对排气系统的结构进行优化，以减少振动和噪声。
2. 汽车排气系统的悬挂点布置分析悬挂点是指汽车排气系统与车身连接的位置，其布置合理与否直接影响到排气系统的稳定性和可靠性。
在悬挂点布置分析中，需要考虑排气系统的重量、振动情况以及与其他车身部件的协同性。
通过使用计算机辅助设计和有限元分析方法，可以对不同悬挂点布置方案进行模拟和评估，以寻找最佳的布置方案。
3. 汽车排气系统模态与悬挂点布置的影响汽车排气系统的模态和悬挂点布置对汽车整体性能和乘坐舒适性有着重要的影响。
首先，模态的合理设计可以减少排气系统的振动和噪声，提高乘坐舒适性。
其次，悬挂点的布置应考虑到汽车的动力学特性，避免因振动引起的磨损和破损。
最后，合理的模态和悬挂点布置可以提高汽车的排放性能，减少废气排放对环境的污染。
4. 汽车排气系统模态与悬挂点布置的优化方法为了优化汽车排气系统的模态和悬挂点布置，可以采用以下方法。
首先，通过使用有限元分析方法，可以模拟不同排气系统结构在运行时的振动特性，从而找出振动频率和模态。
其次，可以对不同悬挂点布置方案进行有限元分析和模拟验证，评估其对排气系统模态和整体性能的影响。
最后，根据优化的结果，可以对排气系统的结构和悬挂点进行调整和优化，以达到最佳的模态和布置效果。
综上所述，汽车排气系统的模态及悬挂点布置分析对汽车整体性能和乘坐舒适性具有重要意义。
通过合理设计排气系统的模态和悬挂点布置，可以减少振动和噪声，提高乘坐舒适性，并改善汽车的排放性能。
《汽车动力总成悬置系统振动分析及优化设计》范文
《汽车动力总成悬置系统振动分析及优化设计》篇一一、引言随着汽车工业的快速发展，消费者对汽车乘坐舒适性及行驶稳定性的要求越来越高。
汽车动力总成悬置系统作为汽车的重要部件，其性能直接影响到整车的乘坐体验和行驶安全。
因此，对汽车动力总成悬置系统的振动特性进行分析，以及对其进行优化设计显得尤为重要。
本文旨在分析汽车动力总成悬置系统的振动问题，并探讨相应的优化设计方案。
二、汽车动力总成悬置系统概述汽车动力总成悬置系统主要由发动机、变速器、悬挂系统等组成，其作用是将动力总成的振动和噪声进行有效隔离，保证整车的乘坐舒适性和行驶稳定性。
该系统主要通过安装减震器、弹性元件等装置来实现振动和噪声的隔离。
三、汽车动力总成悬置系统振动分析（一）振动产生原因汽车动力总成悬置系统的振动主要来源于发动机的振动以及道路不平引起的振动等。
这些振动会通过悬挂系统传递到车身，影响整车的乘坐舒适性和行驶稳定性。
（二）振动特性分析为分析汽车动力总成悬置系统的振动特性，需要进行实验测试和理论分析。
实验测试主要包括对悬置系统进行振动测试，获取其振动数据。
理论分析则通过建立数学模型，对悬置系统的振动特性进行预测和分析。
四、汽车动力总成悬置系统优化设计（一）设计目标汽车动力总成悬置系统的优化设计旨在提高整车的乘坐舒适性和行驶稳定性，降低动力总成振动和噪声的传递。
（二）优化设计策略1. 材料选择：选用高强度、轻量化的材料，降低悬置系统的质量，提高其刚性和减震性能。
2. 结构优化：对悬置系统的结构进行优化设计，如改进减震器的结构、调整弹性元件的刚度等，以降低振动和噪声的传递。
3. 控制系统设计：通过引入先进的控制技术，如主动悬挂系统、半主动悬挂系统等，实现对悬置系统振动的主动控制。
4. 实验验证：通过实验测试验证优化设计的有效性，对设计参数进行调优，以达到最佳的性能指标。
五、案例分析以某款汽车的动力总成悬置系统为例，对其进行振动分析及优化设计。
首先，通过实验测试获取该悬置系统的振动数据；然后，建立数学模型，对振动特性进行分析；最后，根据分析结果，采用上述优化设计策略，对悬置系统进行改进设计。
18_汽车排气系统模态及悬挂点布置分析
汽车排气系统模态及悬挂点布置分析Modal and Hanger Location Analysis of VehicleExhaust System郭维清李翠霞雷应锋王纯崔保石（长安汽车北京研究院北京100195）摘要：为减小汽车排气系统吊挂点位置对整车NVH性能的影响，本文采用HyperMesh软件对某汽车排气系统进行了有限元建模，通过模态分析结果，利用平均驱动自由度位移法对排气系统吊挂位置进行布置，并对排气系统进行频率响应分析，将计算出来的理论吊挂位置与该车实际吊挂位置的频率响应分析结果相对比，考察两次分析结果中振动响应的区别，为今后的研究提供经验参考。
关键词：汽车排气系统；悬挂位置；模态分析；HyperMesh; 频率响应分析Abstract: To reduce the vibration in the NVH performance of the vehicle from the hanger location of exhaust system, finite modeling on a vehicle's exhaust system is performed by HyperMesh, and with the result of modal analysis, the ADDOFD method is used to assign hanger location. Furthermore, through frequency response analysis of the exhaust system, comparing results of theoretical hanger location and actual hanger location, investigating the difference between two results of vibration analysis, experience and reference for further research is provided.Key words: vehicle exhaust system, hanger location, modal analysis, HyperMesh, frequency response analysis1 引言随着社会的发展和技术的进步，人们对汽车的要求越来越高。
《汽车动力总成悬置系统振动分析及优化设计》
《汽车动力总成悬置系统振动分析及优化设计》篇一一、引言随着汽车工业的飞速发展，消费者对汽车的性能和舒适性要求日益提高。
汽车动力总成悬置系统作为汽车的重要组成部分，其性能的优劣直接影响到整车的振动噪声水平以及乘坐舒适性。
因此，对汽车动力总成悬置系统的振动进行分析，并进行优化设计，对于提高汽车的整体性能具有重要意义。
本文将针对汽车动力总成悬置系统的振动进行分析，并提出相应的优化设计方案。
二、汽车动力总成悬置系统概述汽车动力总成悬置系统是指将发动机、变速器等动力总成与车身进行连接的装置，其作用是减小动力总成产生的振动和噪声对整车的影响。
该系统主要由橡胶支座、液压支座、金属支座等组成，通过这些支座将动力总成的振动和冲击传递给车身，并起到减振、降噪的作用。
三、汽车动力总成悬置系统振动分析1. 振动产生原因汽车动力总成悬置系统振动的主要原因是发动机工作时产生的激励力，包括往复运动产生的惯性力和旋转运动产生的扭矩。
此外，路面不平、轮胎非线性等因素也会对系统产生一定的振动影响。
2. 振动传递路径动力总成的振动通过悬置系统传递到车身，再传递到车内乘客。
传递路径主要包括橡胶支座、液压支座等部件的弹性变形以及金属支座的刚度传递。
3. 振动分析方法针对汽车动力总成悬置系统的振动分析，可采用实验分析和数值分析两种方法。
实验分析主要通过实车测试和台架试验获取数据；数值分析则通过建立动力学模型，运用有限元等方法进行仿真分析。
四、汽车动力总成悬置系统优化设计1. 设计目标汽车动力总成悬置系统优化设计的目标是在保证动力总成正常工作的前提下，降低整车的振动噪声水平，提高乘坐舒适性。
同时，还需考虑系统的耐久性、可靠性以及制造成本等因素。
2. 优化设计方案（1）材料选择：选用高弹性、高阻尼的材料制作橡胶支座，以提高系统的减振性能。
同时，根据实际需要，可考虑在部分支座中加入液压减振元件，进一步提高减振效果。
（2）结构优化：对悬置系统的结构进行优化设计，如调整支座的布置位置、改变支座的刚度等，以改变振动的传递路径和传递速度，从而达到降低整车振动噪声的目的。
排气系统模态分析及悬挂点位置优化
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马开柱 陈 剑 王建楠
（ 合肥工业大学 安） ３ ０ ９
Ｔｈ ｄ ｌ ｎ ｌｓｓ ｏ ｘ ａ ｓ ｙ ｔ ｍ ｎ ｈ ｐ ｉ ｚ ｔ ｎ ｏ ｕ ｐ ｎ ｅ ｏ ｉｏ ｓ ｅ ｍｏ ａ ａｙ ｉ ｆ ｈ ｕ ｔｓ ｓ ｅ ａ ｄ ｔ ｅ ｏ ｔ ａ ｅ ｍｉａ ｉ ｆ ｓ ｅ ｄ ｒｐ ｓｔ ｎ ｏ ｓ ｉ
中图分 类号 ：Ｈ１ 。４ ４１４ 文 献标 识码 ： Ｔ ６Ｕ ６．３． ４ Ａ
排气系统是整车 Ｎ Ｈ分析的重要部分 。排气系统受发动机 刚性连接 ， Ｖ 四个悬 吊位置用四个橡胶支撑悬挂于车体 。发 动机的
激励而发生振动 ， 排气系统振动能量通过橡胶 吊 挂传递到车体 ， 振动传递给排气管 ， 然后通过吊挂传递给车身。车身的振 动通过 引起车身振动 ， 虽然柔性支撑会减小排气系统传递到车体 的振动 座椅 、 方向盘等传递给乘客 ， 同时车身的振动也会产生噪声辐射 ，
ｔｒｗｌｂ ａｓ ｒ ｄｔ ｔｅｂ ｏ ｔｅｃｌＳ ｂｅｕｎｌ， ｉ ｆｃ ｅＮ Ｈｐ ｒ ｒ ￣ｃ ｈ ａ． ｅ ｉ ｅｔ ｎ ｅｒ ｏ ｆ ｈ ａ ｕｓｑｅｔ ｉｗｌａ ｅｔｈ Ｖ ｅ ｏｍ ｅｏ ｅｃｔ ｎ ｌ ｒ ｆ ｅ ｏｈ ． ＇ ｙ ｔ ｌｆ ｔ ｆ ｆｔ － Ａｉｅ ｅ ｒｂｅ ａ ｅｅｅｇ ｈｃ ｒ ｓ ｒ ｄｔ ｂ ｏ ｔｅｅｒｒｍｅｈ ｕｔｙｔｍ ｉｓ ｏｇ ｍ ｄａ ｔ ｏｌｍｔｔ ｔ ｎｒ ｗ ｉ ｉｔｎｆ ｒ ｏ ｆ ｈ ａｆｏ ｘａｓｓｓ ｔ ｎ ， ｔ ｈｐ ｈ ｈ ｙ ｈｓ ａ ｅｅ ｏ ｅ ｓ ｒ ｔｅｍ ｄｌ ｎ ｙｉｏ ｅｅｈｕｔｓｃｒｅ ｕ ｕｉｇ ｎｔ ｅｅ ｅｔ ｔｏ． ａ ｎ ｅｓ ｐ ｎｅ ｈ ｏａ ａａ ｓ ｔ ｘａｓ ｉ ａｒ ｄｏｔ ｎ ｆ ｉ ｌｍ ｎ ｍ ｈｄ Ｗｅｃｒｆ ｄｔ ｕ ｅｄｒ ｌ ｓｆ ｈ ｉ ｓ ｉ ｅ ｅ ｔ ｉ ｈ ｓ
《汽车动力总成悬置系统振动分析及优化设计》
《汽车动力总成悬置系统振动分析及优化设计》篇一一、引言随着汽车工业的快速发展，汽车动力总成悬置系统的性能对整车舒适性和耐久性的影响日益显著。
汽车动力总成悬置系统作为连接发动机和车身的重要部分，其振动特性的优劣直接关系到整车的运行平稳性和乘坐舒适性。
因此，对汽车动力总成悬置系统的振动进行分析及优化设计，已成为汽车工程领域的研究热点。
本文旨在分析汽车动力总成悬置系统的振动特性，并对其优化设计进行探讨。
二、汽车动力总成悬置系统概述汽车动力总成悬置系统主要由发动机、悬置件、支撑结构等组成，其作用是减小发动机振动对整车的影响，保证发动机的正常运行，同时提高整车的乘坐舒适性和耐久性。
该系统的性能直接影响整车的动力性、经济性、舒适性和安全性。
三、汽车动力总成悬置系统振动分析1. 振动来源分析汽车动力总成悬置系统的振动主要来源于发动机的运转和外部环境的干扰。
发动机的运转会产生周期性振动和非周期性振动，而外部环境如道路不平度、风力等也会对系统产生振动影响。
2. 振动传递路径分析汽车动力总成悬置系统的振动通过悬置件传递到车身，进而影响整车的振动特性。
在传递过程中，悬置件的刚度和阻尼对振动的传递具有重要影响。
3. 振动特性分析通过对汽车动力总成悬置系统进行模态分析和响应分析，可以了解系统的振动特性。
模态分析可以获得系统的固有频率和振型，而响应分析则可以了解系统在不同工况下的振动响应情况。
四、汽车动力总成悬置系统优化设计1. 设计目标汽车动力总成悬置系统的优化设计旨在提高整车的乘坐舒适性和耐久性，降低发动机的振动和噪声对整车的影响。
2. 优化方案（1）改进悬置件的设计：通过优化悬置件的刚度和阻尼，减小发动机的振动传递到车身的幅度。
（2）优化支撑结构：通过改进支撑结构的布局和刚度，提高系统的整体刚度和稳定性。
（3）采用先进的控制技术：如主动悬置技术、半主动悬置技术等，通过控制算法对发动机的振动进行主动控制。
3. 优化设计方法（1）理论分析：通过建立数学模型和仿真分析，了解系统的振动特性和优化目标。
某客车排气系统振动模态分析及悬挂点优化_吴亚波_周鋐
振型的节点； ②激励点应选择刚度大且便于传递激 励能量的位置． 因排气系统较长，对其前后两端采 用两点激励（ 见图 6） ，保证能量传递均匀，足以激 起各测点振动． 因激励点布置在曲面上，需要设定 欧拉角．
（ 4） 确定测点． 测点选取时既要反映出排气系 统的大致几何结构，也要避开任一振型节点位置． 图中共布置 22 个测点（ 见图 6） ． 排气系统存在较 多曲面，在 LMSTest． Lab Geometry 中建立测点线框 图时，需要考虑测点是否存在欧拉角．
表 1 自由模态频率值
阶数 1
频率（ Hz） 0． 003248
阶数 11
频率（ Hz） 58． 13
2
0． 003429
12
60． 01
3
0． 003790
13
83． 36
4
0． 004479
14
86． 23
5
0． 005603
15
96． 41
6
0． 006113
16
105． 20
7
10． 22
17
改进方案一： 1： 吊耳 1（ 第 2 参考点） 移至第 13 参考点位置； 2： 吊耳 5（ 第 92 参考点点） 移至第 85 参考点 位置； 而吊耳 2，3，4 均处于曲线波谷或接近波谷的 那些点，所以吊耳 2、3、4 的悬挂点不做修改． 改进 后的悬挂点布置位置如图 10 所示．
图 10 吊耳悬挂点布置改进（ 一）
图 8 排气系统参考点位置
绘制节点的位移曲线，其中以位移向量的加权 累加值为纵坐标，以吊耳潜在位置的参考点编号为 横坐标，得出曲线如图 9．
某客车排气系统振动模态分析及悬挂点优化①
吴亚波1，2 ， 周 鋐1，2
某乘用车排气系统振动性能分析及优化设计
摘要作为汽车的重要组成部分，排气系统主要起降噪减振、尾气净化的作用。
由于发动机振动通过排气系统传到车身直接影响整车乘坐舒适性与平稳性，因此排气系统的振动控制对提高整车的NVH性能有重要意义。
本文以某乘用车排气系统为研究对象，通过模态分析、动力学分析等确定排气系统振动存在的主要问题，包括与发动机产生共振和振动性能不满足企业要求；再通过多目标优化，使排气系统约束模态避开发动机激励频率，在满足疲劳耐久性的要求下，提高系统振动性能。
首先建立排气系统有限元模型并验证模型有效性。
基于吊耳的超弹性特性，建立其本构模型并计算动刚度，用弹簧阻尼单元进行模拟。
简化排气系统部分结构，建立有限元模型。
对比排气系统自由模态和约束模态的仿真结果和实验结果，频率误差均在工程限值内，且主要阶次振型趋势基本一致，验证了仿真模型的有效性。
其次评估排气系统疲劳耐久性与振动性能。
静力学分析结果表明，吊耳静变形和预载力分别小于5 mm和55 N，满足企业要求，说明吊耳疲劳耐久性较好；动力学分析结果表明，吊耳传递力超过10 N且均匀性较差，说明排气系统振动性能不满足企业标准，影响整车舒适性。
同时排气系统第6阶约束模态与发动机激励频率重叠，排气系统将与发动机发生耦合产生强烈共振，振动性能较差，因此有必要对排气系统振动性能进行优化设计。
最后采用多目标优化设计方法对排气系统振动性能进行优化设计。
灵敏度分析结果表明吊耳动刚度对排气系统模态、疲劳耐久性和隔振性能均有较大影响，因此通过改变5个吊耳的动刚度值，使排气系统约束模态避开发动机激励频率，在满足疲劳耐久性的要求下，提高排气系统的隔振性能。
优化结果显示，排气系统约束模态避开发动机激励频率1Hz以上，吊耳传递力及其标准差分别下降34.48%和45.6%，排气系统隔振性能有较大幅度的提高，验证了该优化方案的可行性。
关键词：排气系统；模态分析；振动分析；优化设计ABSTRACTAs an important part of the automobile, the exhaust system plays an important role in noise reduction and exhaust gas purification. The engine excitation is transfered to the car body through the exhaust system, directly affecting the comfort and stability of the vehicle. Therefore, the exhaust system vibration control is of great significance to improve the NVH performance of the vehicle.This paper regards a passenger car exhaust system as a study case. The main problems of the exhaust system is determined through the modal analysis and dynamic analysis, including resonance with the engine and poor vibration performance. By the multi-objective optimization, the constrained mode doesn’t overlap with the engine excitation frequency, and the vibration performance of the exhaust system is obviously improved.Firstly, the finite element model of exhaust system is established and the validity of the model is verified. In order to obtain its dynamic stiffness, the hyperelastic constitutive model of the lug is established. The finite element model is set up by simplifying part of the 3D model. The natural frequencies and mode shapes of exhaust system are identified using the experimental modal test, and are compared with the numerical modal result. The deviation between numerical modal and experiment modal analysis is within a reasonable range, thus the effectiveness of FE model is verified.Secondly, the fatigue durability and vibration performance of exhaust system is evaluated. The static analysis results show that the static deformation and preload of lugs are relatively less than 5 mm and 55 N, satisfying the requirements of the enterprise, which indicate that lugs have good fatigue durability. The dynamic analysis results show that the transmission force exceeds 10 N and its uniformity is poor, thus the vibration performance does not meet the enterprise standard, affecting the vehicle comfort. What’s worse, the exhaust system will resonate with the engine because the sixth-order constraint mode of the exhaust system overlaps with the engine excitation frequency. Therefore, it is necessary to optimize the vibration performance of exhaust system.Finally, the multi-objective optimization design method is used to optimize the vibration performance of the exhaust system. The sensitivity analysis illustrates that the lugs’ dynamic stiffness have a great impact on constraint mode, fatigue durability and vibration performance of the exhaust system. Therefore by changing the lugs’ dynamic stiffness, under the premise that the constrained mode doesn’t fall within the engine excitation frequency’s interval, the lugs’fatigue durability meets the requirements of the enterprise, the vibration performance of the exhaust system is improved by the a large extent. After optimization, the difference between the exhaust system mode and the engine excitation frequency is 1 Hz above, the transmission force and its standard deviation are respectively decreased by 34.48% and 45.6%, accordingly verifying the feasibility of the optimization scheme.Keywords: Exhaust System; Modal Analysis; Vibration Analysis; Optimization Design目录摘要 (I)ABSTRACT (II)第一章绪论 (1)1.1 研究背景及意义 (1)1.2 排气系统振动控制研究现状 (1)1.2.1 排气系统振动控制国外研究现状 (1)1.2.2 排气系统振动控制国内研究现状 (4)1.3 本文研究方法和技术路线 (7)第二章排气系统振动性能研究基本理论 (9)2.1 排气系统简介 (9)2.1.1 排气系统基本组成 (9)2.1.2 排气系统振动源 (10)2.2 有限元分析方法 (11)2.3 模态分析基本理论 (12)2.3.1 数值模态分析 (12)2.3.2 试验模态分析 (13)2.4 频率响应分析理论 (16)2.5 挂钩位置优化理论 (19)2.6 本章小结 (20)第三章排气系统模态分析 (22)3.1 有限元前处理模型的建立 (22)3.1.1 排气管有限元模型 (22)3.1.2波纹管有限元模型 (23)3.1.3三元催化转化器有限元模型 (24)3.1.4 连接法兰有限元模型 (25)3.1.5 挂钩有限元模型 (25)3.1.6 消声器有限元模型 (26)3.2 橡胶吊耳有限元模型 (27)3.2.1 吊耳超弹性模型的建立 (27)3.2.2 吊耳静刚度仿真 (30)3.2.3 吊耳动刚度仿真 (31)3.3.4 吊耳有限元模型 (33)3.3 排气系统自由模态仿真与实验对比 (34)3.3.1 排气系统自由模态仿真 (34)3.3.2 排气系统自由模态试验 (34)3.3.3排气系统自由模态仿真与实验对比 (36)3.4 排气系统约束模态仿真与实验对比 (41)3.4.1 排气系统约束模态仿真 (41)3.4.2 排气系统约束模态试验 (41)3.4.3 排气系统约束模态仿真与实验对比 (42)3.5 本章小结 (47)第四章排气系统振动性能分析 (48)4.1排气系统静力学分析 (48)4.2 排气系统动力学分析 (49)4.3 排气系统隔振率分析 (50)4.3.1 排气系统挂钩动刚度分析 (50)4.3.2 排气系统吊耳隔振率分析 (52)4.4 排气系统运动干涉分析 (54)4.5本章小结 (56)第五章排气系统振动性能优化 (57)5.1 挂钩位置评估 (57)5.2 排气系统振动灵敏度分析 (58)5.2.1 灵敏度分析理论 (58)5.2.2 灵敏度分析的试验设计 (59)5.2.3 排气系统振动参数的灵敏度分析 (60)5.3 排气系统振动性能多目标优化 (64)5.3.1 多目标优化理论 (64)5.3.2 近似模型概述 (66)5.3.3 振动性能优化的试验设计 (67)5.3.4 振动性能优化的近似模型构建 (70)5.3.5 排气系统振动性能多目标优化 (73)5.3.6 多目标优化的Pareto最优解验证 (75)5.4排气系统优化方案分析验证 (77)5.4.1排气系统约束模态对比分析 (77)5.4.2 排气系统应力对比分析 (78)5.4.3 排气系统运动干涉对比分析 (79)5.4.4 吊耳隔振率对比分析 (80)5.5 本章小结 (82)全文总结与展望 (83)研究工作总结 (83)研究工作展望 (83)参考文献 (85)攻读硕士学位期间取得的研究成果 (91)致谢 (92)第一章结论第一章绪论1.1 研究背景及意义汽车是把双刃剑，在便利人们生活的同时，也带来了很多隐患。
基于有限元的某汽车排气系统模态分析及悬挂点的优化
基于有限元的某汽车排气系统模态分析及悬挂点的优化郭深深;王云英;乔海周【摘要】In order to reduce the impact of exhaust system vibration on vehicle NVH performance at the early stage of a vehicle design, finite element analysis is used to perform finite modeling and vibration modal analysis on a vehicle's exhaust system. Furthermore, a method called average driving DOF displacement (ADDOFD) is used to optimize hanging locations. The result suggests that the ADDOFD method is an effective method for determining hanging locations of exhaust system in the early stage of a vehicle design. Therefore, the simulation analysis presented in this paper could save both time and cost in developing a new vehicle.%在整车开发前期，为了尽可能减小排气系统悬挂点位置对整车NVH性能的影响，采用有限元分析的方法对某汽车排气系统的振动模态进行分析，同时利用平均驱动自由度法（ADDOFD）对系统悬挂点位置进行优化。
研究结果显示：在汽车开发前期，采用ADDOFD法进行排气系统悬挂点位置的优化布置是有必要的。
18_汽车排气系统模态及悬挂点布置分析
18_汽车排气系统模态及悬挂点布置分析汽车排气系统作为汽车的重要组成部分，不仅影响着车辆的排放性能，其模态特性和悬挂点布置对整车的 NVH（Noise、Vibration、Harshness，噪声、振动与声振粗糙度）性能也有着至关重要的影响。
因此，对汽车排气系统的模态及悬挂点布置进行深入分析具有重要的意义。
首先，我们来了解一下汽车排气系统的构成。
汽车排气系统通常由排气歧管、催化转化器、排气管、消声器等部件组成。
这些部件在工作过程中会受到来自发动机的振动和热应力等作用，因此需要具备良好的结构强度和稳定性。
模态分析是研究汽车排气系统结构动态特性的重要手段。
通过模态分析，可以得到排气系统的固有频率、振型等模态参数。
固有频率是指系统在自由振动时的振动频率，如果排气系统的固有频率与发动机的激励频率接近，就容易发生共振现象，从而导致噪声增大、结构损坏等问题。
振型则反映了系统在特定固有频率下的振动形态，有助于我们了解系统的薄弱环节。
在进行排气系统模态分析时，需要建立准确的有限元模型。
模型的建立要考虑到排气系统各个部件的几何形状、材料特性、连接方式等因素。
然后，通过施加适当的边界条件和载荷，利用有限元分析软件进行计算求解，得到模态参数。
接下来，我们探讨一下悬挂点布置对排气系统的影响。
合理的悬挂点布置可以有效地减少排气系统传递到车身的振动，提高车辆的 NVH性能。
悬挂点的位置、数量和刚度都会对排气系统的振动特性产生影响。
如果悬挂点位置不合理，可能会导致排气系统的某些部位振动过大，从而产生噪声和疲劳破坏。
一般来说，悬挂点应尽量布置在排气系统的振动节点附近，以减小振动的传递。
同时，悬挂点的数量也需要根据排气系统的长度、重量和结构形式等因素进行合理选择。
过多的悬挂点会增加成本和安装难度，过少的悬挂点则无法有效控制振动。
悬挂点的刚度也是一个关键因素。
刚度过大会导致振动传递增大，刚度过小则无法提供足够的支撑。
因此，需要根据排气系统的振动特性和车辆的 NVH 要求，选择合适的悬挂点刚度。
排气系统振动分析和悬挂点位置优化
排气系统振动分析和悬挂点位置优化作者：高超王文龙来源：《汽车世界·车辆工程技术（中）》2019年第08期摘要：在汽车的车型设计过程中，排气系统的性能十分的重要。
在研究过程中，一般采用有限元法对汽车的排气系统进行约束模态进行有效分析。
路面和汽车的发动机对于汽车的排气系统都有一定的影响，排气系统的振动能量通常是通过橡胶吊挂传递到车上，从而对汽车的NVH性能造成了影响。
本文主要通过排气系统的模型分析和模态进行分析，将对汽车的排气系统振动进行分析，并就如何优化排气系统的悬挂点位置发表了自己浅显的观点，以期与更多专业人士共同探讨汽车排气系统振动相关课题。
关键词：排气系统;振动分析;悬挂点;位置优化0 前言社会在不断发展，人类在不断进步。
工业以及科技的发展有效提升了人们的生活水平，人们对生活品质有了更高的追求。
对于汽车，不仅仅是人们的代步工具，人们对汽车的性能以及各方面的要求越来越高。
无论是对于汽车的外观的美观度、汽车内饰的舒适度以及汽车NVH性能都有着一定的要求，这也是消费者选择汽车的几个重要因素。
良好的汽车排气系统不仅可以有效降低汽车的振动，在降低车内噪声水平上也有着重要作用，可以大大提升车内乘客的舒适度。
1 排气系统模型汽车的排气系统模型一般分为三维几何模型和有限元模型。
（1）三維几何模型。
三维几何模型的排气系统广泛应用在多种车型上，其中三维几何模型的主要构成因素是三元催化器、前后消声器、连接管、波纹管以及连接法兰等。
一般总长度为3.9米。
三维几何模型中设有排气管的悬挂点，三维几何模型的前端将发动机与法兰进行有效连接，用四个橡胶将悬吊位置在车体上进行固定，通过汽车的发动机振动传递给汽车的排气管，进而传递到整个车身。
车身的振动会直接通过汽车的方向盘以及座椅传递给乘客。
同时，噪音也会因此产生，会给乘客带来不好的体验。
（2）有限元模型。
一般情况下，在薄板结构的车型中，汽车的排气系统多数为有限元模型，其采用壳单元进行模拟实验。
某汽车排气系统悬挂点位置的确定与振动分析
中图法分类号
Ｕ ４ ６ ４ ． １ ３ ４ ． ４；
文献标志码
Ａ
汽车排气 系统是 汽车 的重要 组 成 部 分 ， 它 的作 用 是将 废气 排 出发 动 机 ， 并且 使废 气不 进入 驾驶 室 。
汽车排 气 系统 的热 端通 过 法 兰 与 发 动 机相 连 ， 冷 端
析 ｊ 。上 官文 斌 等 建 立 了考 虑 动 力 总 成 在 内 的 排
气 系统 的有 限元模 型 ， 以 吊耳 的垂 向动 载荷 最 小 和
其 静变 形量 在一定 范 围 内为 优 化 目标 ， 对 吊耳 动 刚
度 进行 了优 化 Ｊ 。 田育 耕 等 采 用 平 均 驱 动 自由度 位 移法 方法 对排 气 系统悬挂 点位 置进 行 了优化 Ｊ 。
通 过挂 钩 、 橡 胶 吊耳 与车 身 相 连 。发 动 机 的振 动 会
第 １ ５卷
第 ７期
２ ０ １ ５年 ３月 科 Nhomakorabea学
技
术
与
工
程
Ｖｏ Ｉ ＿ １ ５ Ｎｏ ． ７ Ｍａ １ ．２ ０１ ５
１ ６ ７ １ ～１ ８ １ ５ ｆ ２ ０ １ ５ ） ０ ７ — ０ ２ ５ ４ — ０ ５
Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ Ｔｅ ｃ ｈ ｎｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ａ ｎ ｄ Ｅｎ ｇ ｉ ｎｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ
对 于单 点 激励 的多 自由度 系统 ， 根据 模 态 分 析 理论 ， 测点 ｆ 与激 励 点 Ｐ之 间 的频 响 函数 为¨ 。 。
（ ）
丢
（ １ ）
式（ １ ） 中， 为测 点 ， 第ｒ 阶模 态振 型 系数 ； Ｍ 和 分 别为第 ｒ 阶模 态质 量 和第 ｒ 阶模 态 阻尼 比 。 如果 激振 力 的频 率 为 ， ， 有
某乘用车排气系统振动性能分析与优化
计 。优 化 结果 显 示 ， 吊耳传递 力及其 标准 差分 别 下降 ３ ４ ． ４ ８ ％和４ ５ ． ６ ０ ％， 排 气 系统 隔振 性 能有较
大 幅度 的提 高 ． 验证 了该优 化方 案 的可行 性 。
摘要 ： 以某乘用车排 气系统为研究对象， 首先建立排 气系统有 限元模型并验证模 型有效性。其次
评 估排 气 系统疲 劳耐 久 性 与振 动性 能 。静 力 学 分析 结 果 表 明 ， 吊耳静 变形 和 预 载 力 分 别 小 于 ５ ｍ ｍ和 ５ ５ Ｎ， 满足 企业要 求 ， 说 明 吊耳 疲 劳耐 久 性 较 好 ； 动 力 学 分析 结 果表 明 ， 吊耳 传 递 力 超 过 １ ０ Ｎ且 均 匀性 较差 ， 说 明排 气 系统振 动 性 能不 满足 企 业标 准 ， 影 响 整 车舒 适 性 ， 因此 有 必要 对排
２ 排气 系统振动性能分析
２ ． １ 排 气 系统静 力 学分析
将 排气 系统 各挂 钩和 吊耳 进行 编号 ， 如 图 ２所
示。
将０～ ２ ０ ０ Ｈｚ 以 内 的 自由模 态 仿 真 与 实 验 对 比 ， 结
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ７—０ ８—０ １
作者简介 ： 李岩 （ １ ９ ９ ４ 一） ， 女， 河南漯河人 ， 华南理工大学硕士研究生 ， 主要研究方向为车辆动力学性能分析 。
统具 有 较好 的疲 劳 耐久 性 。 ２ ． ２ 排 气 系统 动 力学分 析 （ Ａ Ｄ Ｄ Ｏ Ｆ Ｄ） 来 布 置 挂 钩 悬挂 点 。但 在 实 际 设 计 中
《2024年汽车动力总成悬置系统振动分析及优化设计》范文
《汽车动力总成悬置系统振动分析及优化设计》篇一一、引言随着汽车工业的快速发展，汽车动力总成悬置系统的性能对于整车舒适性和稳定性越来越重要。
汽车动力总成悬置系统作为连接发动机和车身的重要部件，其振动特性直接影响到汽车的乘坐体验和行驶安全。
因此，对汽车动力总成悬置系统的振动进行分析，以及进行优化设计，已经成为汽车研发过程中的重要课题。
二、汽车动力总成悬置系统概述汽车动力总成悬置系统主要由发动机、悬置支架、橡胶支座等组成。
其主要功能是减少发动机振动对车身的影响，同时通过合理的布局和设计，提高整车的乘坐舒适性和行驶稳定性。
在汽车行驶过程中，由于发动机的工作特性和路面条件等因素的影响，动力总成悬置系统容易产生振动和噪声。
因此，如何对这种振动进行分析并对其进行优化设计是本研究的重点。
三、汽车动力总成悬置系统振动分析1. 动力学模型建立为了更好地了解动力总成悬置系统的振动特性，需要建立其动力学模型。
该模型应包括发动机的振动特性、悬置支架的结构特性以及橡胶支座的动态特性等。
通过建立模型，可以模拟出汽车在不同路况下的振动情况，为后续的振动分析和优化设计提供依据。
2. 振动特性分析通过动力学模型的分析，可以得出动力总成悬置系统的振动特性。
主要包括系统的固有频率、振型和阻尼比等参数。
这些参数对于理解系统的振动特性和进行优化设计具有重要意义。
四、汽车动力总成悬置系统优化设计1. 设计目标与约束条件在进行优化设计时，需要明确设计目标。
一般来说，优化设计的目标包括提高乘坐舒适性、降低噪声和减少振动等。
同时，还需要考虑一些约束条件，如发动机的安装空间、悬置支架的结构强度等。
2. 优化方法与步骤针对上述设计目标和约束条件，可以采用多种优化方法进行设计。
如多目标优化算法、有限元分析等。
在优化过程中，需要逐步调整系统的参数，如橡胶支座的刚度、阻尼等，以达到最优的振动性能。
五、实例分析以某款汽车的动力总成悬置系统为例，通过建立其动力学模型，对其振动特性进行分析。
《2024年汽车动力总成悬置系统振动分析及优化设计》范文
《汽车动力总成悬置系统振动分析及优化设计》篇一一、引言随着汽车工业的快速发展，汽车动力总成悬置系统的性能对于整车舒适性和稳定性越来越重要。
动力总成悬置系统的主要功能是支撑和固定发动机、变速器等重要部件，同时通过减震和隔振技术来降低系统振动对整车的影响。
本文旨在分析汽车动力总成悬置系统的振动问题，并提出相应的优化设计方案。
二、汽车动力总成悬置系统概述汽车动力总成悬置系统主要由发动机悬置、变速器悬置等组成，其结构形式和性能直接影响整车的舒适性和稳定性。
在汽车行驶过程中，由于道路不平、发动机运转等因素，动力总成会产生振动和噪声，这些振动和噪声会通过悬置系统传递到车身，影响整车的舒适性和稳定性。
三、汽车动力总成悬置系统振动分析（一）振动来源及传递路径汽车动力总成的振动主要来源于发动机运转、道路不平等因素。
这些振动会通过发动机悬置、变速器悬置等传递到车身，进而影响整车的舒适性和稳定性。
（二）振动问题分析在汽车动力总成悬置系统中，由于设计、制造和装配等因素，可能会产生以下振动问题：1. 悬置系统刚度不足，导致系统在受到外力作用时产生过大变形；2. 悬置系统阻尼不足，导致振动衰减缓慢，影响整车的舒适性；3. 悬置系统与发动机、变速器等部件的连接不紧密，导致振动传递到车身。
四、优化设计方案（一）提高悬置系统刚度为了提高悬置系统的刚度，可以采用高强度材料制作悬置元件，同时优化悬置系统的结构形式，使其能够更好地承受外力作用。
此外，还可以通过增加悬置系统的支撑点数量来提高其整体刚度。
（二）增加悬置系统阻尼为了增加悬置系统的阻尼，可以在系统中加入液压减震器等装置。
这些装置能够有效地吸收和消耗振动能量，从而降低整车的振动和噪声。
（三）优化连接方式为了确保悬置系统与发动机、变速器等部件的连接紧密可靠，可以采用先进的连接方式和技术。
例如，可以采用高强度螺栓、焊接等方式来确保连接部位的牢固性和密封性。
此外，还可以在连接部位设置减震垫等装置，以降低振动传递到车身的幅度。
某客车排气系统振动模态分析及悬挂点优化
某客车排气系统振动模态分析及悬挂点优化吴亚波;周鋐【期刊名称】《佳木斯大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2014(000)004【摘要】以某客车排气系统为研究对象，以Hypermesh有限元分析软件为仿真工具，首先搭建了排气系统各子部件进的有限元模型，然后进行自由模态分析，并通过试验结果加以验证，计算值与试验值一致性较好，验证了有限元模型是有效准确的。
最后，利用平均驱动自由度位移ADDOFD的方法对排气系统的悬挂位置作了设计和调整，提出改进方案。
在整车开发的初期，该方法可以有效地确定NVH 性能较好的悬挂位置。
%A passenger car exhaust system was used as the research object and the Hypermesh finite ele -ment analysis software was used for simulation tools , to set up all parts into the finite element model of exhaust system.A free modal numerical modal analysis was verified by experiment modal .The calculated value has good consistency with the test results , verify the validity of the finite element model .The method of using average driver freedom displacement of the exhaust system to design and adjust the hanging position , was put to improve scheme .This method can effectively select better NVH performance hanger locations in the earlier vehicle devel-opment process .【总页数】5页(P491-495)【作者】吴亚波;周鋐【作者单位】同济大学新能源汽车工程中心，上海 201804; 同济大学汽车学院，上海201804;同济大学新能源汽车工程中心，上海 201804; 同济大学汽车学院，上海201804【正文语种】中文【中图分类】U467.3【相关文献】1.客车排气系统振动特性分析及悬挂位置优化 [J], 詹斌;马龙山;李振2.基于有限元的某汽车排气系统模态分析及悬挂点的优化 [J], 郭深深;王云英;乔海周3.汽车排气系统悬挂点优化 [J], 赵海澜;顾彦4.汽车排气系统振动模态分析及悬挂点优化 [J], 田育耕;刘江华;王岩松;徐振华5.汽车排气系统振动模态分析与悬挂位置优化 [J], 高琦;庞茂因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
汽车排气系统振动分析及优化
0引言汽车排气系统由预催化器总成、主催化器总成、前消声器总成、后消声器总成、橡胶吊块、密封垫等组成，排气系统按照温度从高到低分为热端和冷端，热端包括预催和主催等，冷端包括前消和后消等。
排气系统的作用为引导发动机废气顺畅的排出车外，降低排气污染物CO、THC、NOx、NMHC、PN、PM等的含量，降低发动机的振动与排气噪声。
排气系统的一端通过预催与发动机相连，另一端则通过橡胶吊块与车身（车架）相连，排气系统的振动传递，如图1所示。
动力总成的振动传递给排气系统，再通过排气吊钩及橡胶吊块传递给车身。
车身的振动再通过车身地板、转向方向盘、座椅等直接传给车内的乘客。
1排气系统的主要振动源汽车排气系统的振动源主要有四个：发动机的结构振动（发动机振动传递到排气管产生结构噪声）、气流冲击振动（发动机排气波动产生气流、脉动噪声）、声波激励的振动（辐射噪声，主要为消声器筒体和管路振动产生）和车身的振动，如图2所示。
2排气系统的振动分析汽车排气系统振动分析的三项主要任务：第一，模态分析：第一阶弯曲模态、第一阶扭转模态、模态密度、热端模态。
第二，动力响应分析：吊钩的力、橡胶吊块刚度、波纹管刚度。
第三，传递通道的灵敏度分析（与车身有关）。
振动噪声的控制方法有以下三个方面：第一，消除振动噪声产生的根源，改进发动机的平衡，减少相对运动件摩擦。
第二，切断振动噪声的传递路径，加入质量阻尼减振器共振腔消声器等。
改善振动特性，控制排气系统吊钩的布置位置，避免共振。
排气系统管路布置设计时，一般排气系统应尽量设计成一根直管，避免设计过多的弯管。
排气系统布置成一根直管，这样会产生少的振动模态，气流在排气管中好控制，流动通畅，功率损失小，背压小，并且存在重量轻，成本低的优势。
弯曲的排气系统布置，其振动模态多，不好控制，背压很高，系统的功率损失大，结构重量大，成本高。
影响排气系统模态的主要因素有：排气系统中管路的走向（笔直布置或弯曲布置）、波纹管的刚度、吊钩的数量和位置以及橡胶吊块的刚度等。
客车排气系统振动特性分析及悬挂位置优化
客车排气系统振动特性分析及悬挂位置优化詹斌;马龙山;李振【摘要】Noise and vibration of exhaust systems have a great impact on NVH performance of vehicles. Optimal hanger locations and stiffness of the exhaust systems can effectively reduce the vibration energy transfer between the exhaust system and the vehicle’s body. In this paper, the software Hyperworks was applied to establish the finite element model for an Extended-Range electric bus’s exhaust system. Based on the finite element theory, the modal analysis and static equilibrium analysis were completed. The hanger’s deformation was calculated by the static equilibrium analysis, while the natural frequencies and modal shapes were obtained by the modal analysis. According to the average driving DOF displacement theory, the theore tical optimal solution of the hanger’s location was obtained. Result of the analysis was evaluated. This work provides an effective technical basis for the selection of hanger’s stiffness and location.%排气系统的振动与噪声是影响整车NVH水平的重要因素，良好的排气系统悬挂点布置及刚度匹配能够有效的降低排气系统与车体之间的振动能量传递。
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表１列出了排气系统对激励的频率响应函数的 峰值频率，即对应阶次的系统固有频率。由分析结
果可见：一阶至三阶的固有频率较小，这是因为排 气系统是刚性体，一至三阶频率可认为是系统离散
刚体的固有频率。由于发动机激励频率范围为
２６．７～２００ Ｈｚ，因此在进行排气系统设计时，应重点 考虑在此激励频率附近的频率所对应的振型即可。
２．１ 汽车排气系统有限元模型建立
汽车排气系统一般由五部分组成：三元催化 器、波纹管、前消声器、后消声器和各部件之间的 连接管道。对排气系统进行振动模态分析的关键是 建立合理的有限元模型。由于汽车排气系统结构复 杂，因此在建立有限元模型时需要进行适当的简 化。近几年国内外学者对汽车排气系统的建模方法 进行了大量研究，可以概括为两大类［６－１０］：一类是 以梁单元为主的有限元模型；一类是以壳单元为主 的有限元模型，本文利用某汽车排气系统三维ＣＡＤ 模型，在充分考虑各单元质量分布情况的基础上， 采用ＨＹＰＥＲＭＥＳＨ软件建立有限元模型。模型以壳 单元为主，其中法兰简化为体单元；三元催化器和 后消声器由于其内部结构复杂，在整车开发前期无 法准确确定其内部结构，故简化为集中质量单元和 ＲＢＥ２单元，集中质量单元分别位于三元催化器和 后消声器的几何中心；波纹管简化为零长度的弹簧 单元，其刚度通过试验测得，波纹管两端的管道用 ＲＢＥ２单元连接起来。模型参数如下：与排气歧管 联结的法兰厚度为８ ｍｌｎ，主消声器壁厚为１．２ ｔｏｎｉ，
的发动机点火频率范围为２６．７～２００ Ｈｚ，故可选择
Ｌａｎｃｚｏｓ方法进行系统特征值求解，计算０～２００ Ｈｚ 内振动系统的各阶模态，从ＭＳＣ．ＮＡＳＴＲＡＮ的结果
文件ＳＯＬｌ０３．ｆ０６中可以获取系统固有频率及振型
等相关信息。模态分析结果如表１。
表ｌ排气系统固有频率
Ｔａｂ．１ ｃａｌｃｕｌａｔｅｄ ｎａｔｕｒａｌ ｆｒｅｑｕｅｎｃｉｅｓ ｏｆｔｈｅ ｅｘｈａｕｓｔ ｓｙｓｔｅｍ
２．２汽车排气系统的模态分析
对某汽车的排气系统进行了自由模态分析，即
不考虑排气系统的吊挂件和支撑以及排气歧管约
束对排气系统振动的影响【６Ｊ。自由模态分析的主要 是求解排气系统的固有振动属性，为整车平顺性匹
配提供依据。采用ＭＳＣ．ＮＡＳＴＲＡＮ中模态分析模块
ＳＯＬｌ０３对图１中的有限元模型进行了模态分析。所 采用样车的发动机转速范围为８００～６０００ｒ／ｍｉｎ，对应
ＴＩＡＮ Ｙｕｇｅｎ９１，ＬＩＵ Ｊｉａｎｇｈｕａｌ，ＷＡＮＧ Ｙａｎｓｏｎｇ“，ＸＵ Ｚｈｅｎｈｕａｌ （１．Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆＡｕｔｏｍｏｂｉｌｅ ａｎｄ Ｔｒａｆｆｉｃ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｌｉａｏｎｉｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，
Ｊｉｎｚｈｏｕ １２１００１，Ｃｈｉｎａｔ ２．Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆＡｕｔｏｍｏｔｉｖｅ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｓｈａｎｇｈａｉ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ
Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｓｃｉｅｎｃｅ，Ｓｈａｎｇｈａｉ ２０１６２０，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔｚ Ｔｏ ｒｅｄｕｃｅ ｔｈｅ ｉｍｐａｃｔ ｏｎ ｔｈｅ ＮＶＨ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｏｆ ａ ｖｅｈｉｃｌｅ ｆｒｏｍ ｔｈｅ ｖｉｂｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｉｔｓ ｅｘｈａｕｓｔ
ｓｙｓｔｅｍ．ＨＹＰＥＲＭＥＳＨ ａｎｄ ＭＳＣ．ＮＡＳＴＲ ＡＮ ｓｏｆｔｗａｒｅ ｔｏｏｌｓ ａｒｅ ｕｓｅｄ ｔｏ ｐｅｒｆｏｒｍ ｔｈｅ ｆｉｎｉｔｅ ｅｌｅｍｅｎｔ ｍｏｄｅｌｉｎｇ ａｎｄ ｖｉｂｒａｔｉｏｎ ｍｏｄａｌ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｎ ａ ｖｅｈｉｃｌｅ’Ｓ ｅｘｈａｕｓｔ ｓｙｓｔｅｍ．Ｆｕｒｔｈｅｒｍｏｒｅ．ａ ｍｅｔｈｏｄ ｃａｌｌｅｄ ａｖｅｒａｇｅ ｄｒｉｖｉｎｇ ＤＯＦ ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ（ＡＤＤＯＦＤｌ ｉｓ ｕｓｅｄ ｔｏ ｏｐｔｉｍｉｚｅ ｈａｎｇｅｒ ｌｏｃａｔｉｏｎｓ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｕｇｇｅｓｔ ｔｈａｔ ｔｈｅ ＡＤＤＯＦＤ ｍｅｔｈｏｄ ｉＳ ａｎ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ ｄｅｔｅｒｍｉｎｉｎｇ ｈａｎｇｅｒ ｌｏｃａｔｉｏｎ ｏｆ ａ ｖｅｈｉｃｌｅ’Ｓ ｅｘｈａｕｓｔ ｓｙｓｔｅｍ ｉｎ ｔｈｅ ｅａｒｌｙ
如图２，给出了四个典型的模态（第７、第１１、
引言
系统与整车平顺性的匹配，这种方法费时、费力、
随着社会的发展和技术的进步，人们对现代汽 车的要求越来越高。结构紧凑、宽敞舒适、ＮＶＨ性 能良好的汽车受到普遍欢迎。汽车排气系统作为汽 车乘坐舒适性的主要影响因素之一，其振动问题在 学术界得到了广泛的重视。汽车排气系统一般通过
成本高。本文利用排气系统的三维ＣＡＤ模型和质 量分布情况，借助于有限元分析软件对汽车排气系 统进行振动仿真及模态分析，在整车开发前期即可 实现吊耳悬挂点位置的优化选择，对整车平顺性匹 配设计具有重要的指导意义。
第２８卷第６期
Ｖ０１．２８ Ｎｏ．６
辽宁工程技术大学学报（自然科学版）
２００９年１２月
Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｌｉａｏｎｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ（Ｎａｔｕｒａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ）Ｄｅｃ．
２００９
汽车排气系统振动模态分析及悬挂点优化
田育耕１，刘江华１，王岩松Ｌ２，徐振华１
（１．辽宁工业大学汽车与交通工程学院，辽宁锦州１２１００１；２．上海工程技术大学汽车工程学院，上海２０１６２０）
第２８卷
着模态分析研究范围的不断扩展，模态分析技术已
经被广义的理解为包括力学系统动态特性的确定
以及与其应用有关的大部分领域。
模态分析利用系统固有振型或振型矢量的正
交性，由系统的各阶振型矢量所组成振型矩阵作为
变换矩阵，通常对选取的物理位置坐标系进行线性
变换，使得系统在原来物理坐标系中互相耦合的运
动方程组在模态坐标系中变为一组相互独立的运
法兰和吊耳分别与发动机排气歧管以及车身地板
１模态分析理论
相连。由于受到发动机本身振动和排气激励的影 响，排气管振动相对较大。排气系统的振动会通过
１．１ 模态分析定义及基本理论
挂钩和吊耳引起车身地板的振动，从而严重影响整
模态分析是对结构动态特性的解析分析和实
车平顺性能ｌｌ刮；而且在整车开发后期由于油箱、地
ｘ（ｏＪＲ）。堡垒
（８）
饼
可定义第，个自由度的平均驱动自由度位移 （ＡＤＤＯＦＤ）为
Ⅳｍ２
ＡＤＤＯＦＤ（ｊ）＝∑≥
（９）
ｒ＝１ ｕ‘
ＡＤＤＯＦＤ（］）１４－５１可获得某个自由度在一般激励
情况下的（在某个频率范围内所有模态均被激发）
的位移响应的相对大小，以此对排气系统吊耳的悬
挂点位置进行优化选择。
汽车排气系统的模态分析
收稿日期：２００６－１２－２２
基 作者金简项介目：；田辽育宁耕省（教１９育６２厅．科），研男基，金辽资宁助，项锦目州（人２０，０８副ＲＣ教２６授） ，主要从事车辆现代检测技术的研究，Ｅ－ｍａｉｌ．＇ｔｉａｎｙｕｇｅｎ９７７７＠１６３．咖。本文编校：焦藤
万方数据
９９６
辽宁工程技术大学学报（自然科学版）
阶数
频牢／Ｈｚ
阶数
频率／Ｈｚ
１
３．３４×１０４
ｌｌ
５５．３ｌ
２
２＿４
１３
８７。ｌＯ
４
３．１５
１４
９２．０８
５
３．８３
１５
１００．９０
６
１４．４３
１６
１３０．６２
７
２７．１８
１７
１７０．３１
８
３０．１６
９
４２．３０
１０
４３．８９
１８
１８７．９９
１９
１９６．２６
ｓｔａｇｅ ｏｆ ａ ｖｅｈｉｃｌｅ ｄｅｓｉｇｎ．Ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ，ｔｈｅ ｆｏｌｌｏｗｉｎｇ ｔｈｅ ｗｏｒｋ ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｃｏｕｌｄ ｓａｖｅ ｂｏｔｈ ｔｉｍｅ ａｎｄ ｃｏｓｔ ｉｎ ｄｅｖｅｌｏｐｉｎｇ ａ ｎｅｗ ｖｅｈｉｃｌｅ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓｔ ａｕｔｏｍｏｔｉｖｅ ｅｘｈａｕｓｔ ｓｙｓｔｅｍ；ｈａｎｇｅｒ ｌｏｃａｔｉｏｎ ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ；ｆｉｎｉｔｅ ｅｌｅｍｅｎｔ ｍｅｔｈｏｄ；ｍｏｄａｌ ａｎａｌ）ｒｓｉｓ；ＡＤＤＯＦＤ ｍｅｔｈｏｄ
摘要：为减小汽车排气系统吊耳悬挂点位置对整车ＮＶＩ－Ｉ性能的影响，采用ＨＹＰＥＲＭＥＳＨ和ＭＳＣ．ＮＡＳＴＲＡＮ
软件对某汽车排气系统的振动进行了有限元建模和模态分析，并利用平均驱动自由度位移（ＡＤＤＯＦＤ）法对排气系
统吊耳悬挂点位置进行了优化。研究结果表明：在汽车开发前期，采用ＡＤＤＯＦＤ法进行排气系统吊耳悬挂点位
，
关系。 由于排气系统的复杂性，传统的理论方法难以
实现模态求解，需要采用数值算法。本文采用有限
元法。其基本思路是将连续系统分割成若干个微小
单元，求解每个单元的近似解，再将所有单元按照
标准方法加以组合从而形成原有系统的一个数值
近似系统，即数值模型。
１．２平均驱动自由度位移（ＡＤＤＯＦＤ）法
假设单点激励，由多自由度系统模态分析理
结构的固有特性可以由一组模态参数定量描
述，主要是固有频率和模态振型。由于固有频率和
外载荷无关，当结构的阻尼较小时，阻尼对固有频
率的影响非常小，可以忽略，因此可以通过结构无
阻尼的自由振动方程计算结构的固有特性。由式（１）
可得
［Ｍ】｛回＋【Ｋ】｛ｘ｝＝０
（２）
假设其解为工＝加ｊｗｔ，代入方程（２）得齐次方程
（［Ｋ】一彩２［Ｍ】）｛舛＝０
（３）
方程（２）有非零解的条件为其特征方程为零，即
Ｄｅｔ（［ＫＩ一缈２ＩＭＩＪ＝０
（４）
Ｎ自由度系统有Ⅳ个固有频率（共振频率）倒：
ｑ＝ｌ，２，．．．朋。与固有频率倒。对应的特征向量称为模
态形状，模态形状对应于结构挠度图，它反映了结 构按照频率翻，振动时各个自由度方向振幅的比例