汽车排气系统振动模态分析及悬挂点优化

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1、万方数据第28卷第6期辽宁工程技术大学学报(自然科学版)2009年12月V01．28No．6JournalofLiaoningTechnicalUniversity(NaturalScience)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)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

2、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置的优化布置是有效的。所做仿真研究对于缩短整车开发周期，节约成本有重要意义。关键词：汽车排气系统；悬挂点优化；有限元法；模态分析；平均驱动自由度位移法中图分类号：U464文献标识码：AⅥbrationmodalanalysisandhangerlocationoptimizationofautomobileexhaustsystemTIANYugen91，LIUJianghual，WANGYansong“，XUZhenhual(1．SchoolofAu

3、tomobileandTrafficEngineering，LiaoningUniversityofTechnology,Jinzhou121001，Chinat2．SchoolofAutomotiveEngineering，ShanghaiUniversityofEngineeringScience，Shanghai201620，China)AbstractzToreducetheimpactontheNVHperformanceofavehiclefromthevibrationofitsexhaustsystem．HYPERMESHandMSC．NASTRANsoftwar

4、etoolsareusedtoperformthefiniteelementmodelingandvibrationmodalanalysisonavehicle’Sexhaustsystem．Furthermore．amethodcalledaveragedrivingDOFdisplacement(ADDOFDlisusedtooptimizehangerlocations．TheresultssuggestthattheADDOFDmethodiSaneffectivemethodfordetermininghangerlocationofavehicle’Sexhaust

5、systemintheearlystageofavehicledesign．Therefore，thefollowingtheworkpresentedinthispapercouldsavebothtimeandcostindevelopinganewvehicle．Keywordstautomotiveexhaustsystem；hangerlocationoptimization；finiteelementmethod；modalanal)rsis；ADDOFDmethod引言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

6、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法兰和吊耳分别与发动机排气歧管以及车身地板相连。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挂钩和吊耳引起车身地板的振动，从而严重影响整车平顺性能ll刮；而且在整车开发后期由于油箱、地板和悬架的布置往往会造成吊耳的悬挂点无法满足整车NVH性能的要求。对汽车排气系统振动问题的早期研究方法是试验法，即通过试验进行排气系统与整车平顺性的匹配，这种方法费时、费力、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

7、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。1模态分析理论1．1模态分析定义及基本理论模态分析是对结构动态特性的解析分析和实验分析，其结构动态特性用模态参数来表示。在数学上，模态参数可定义为力学系统运动微分方程的特征值和特征矢量，其物理意义是实验测得的系统之极点(固有频率和阻尼)和振型(模态向量)叫】。随收稿日期：2006-12-22基金项目；辽宁省教育厅科研基金资助项目(2008RC26)作者