基于GT—power的汽车消声器设计开发
袁守利，林家辉，许烁，于淼
武汉理工大学上汽通用发动机测试基地，武汉430000，中国
996656725@https://www.doczj.com/doc/b414017706.html,
关键字：消音器，设计，GT-power，仿真优化
摘要：本文利用GT-power对某搭载1.0T发动机车型排气消声器进行设计及性能分析，运用GT-power提供的消声器建模和设计的图形化前处理程序以及各种噪声与声学分析模块，设计出的主、副消音器，较好的满足了消声性能指标和经济性目的。
介绍：
随着国民经济的日益繁荣，社会现代化以及汽车工业和城市交通的发展，我国机动车辆的拥有量日益增加，加剧了环境的恶化，噪声污染是其中之一。据统计资料表明，城市环境噪声的75%来源于机动车辆[2]，各种机动车辆已成为环境噪声的最大污染源。过高的噪声严重影响着人们的生活、工作和健康。消声器作为汽车噪声控制的主要部件关系到日益严峻的环境与能源问题，降低噪声污染同时减少能量的损耗是继整车开发热潮之后的又一研究热点。GT-power软件系统在消声器开发中的应用使其与发动机性能相互影响的问题得到了综合解决，通过对发动机工作过程与消声器的耦合建立分析消声器插入损失与压力损失的模型，减少了问题孤立化带来的困扰，并且大大缩短了产品的开发周期，减少了人力、财力、物力的浪费。
1 消声器的设计：
1.1消声器的声学性能
消声器的声学性能包括消声量的大小和功率损失。设计消声器的目的就是要根据噪声源的特点和频率范围，使消声器的消声频率满足需要并尽可能地在要求的频带范围内获得较大的消声量。评价消声器的消声性能常使用传递损失TL（Transmission Loss）和插入损失（Insertion Loss）两种参数。传递损失是指消声器的进口处声功率级和出口处声功率级之差。插入损失是指装上消声器前后，排气口同一测点处声压级之差。由于传递损失测量比较复杂，插入损失测量简单，一般以插入损失作为消声器消声性能的评价指标。
1.2目标车型的消音器的设计要求
基于GT-power的建模：GT-power应用的是一维流体假设的动力学模型，利用半经验和经验公式，进行消声器的设计，一个好的消声器在其工作气流的温度、压力环境下，在需要的频率范围内应该有较大的消声效果和较少的阻力损失，即插入损失要大，功率损失要少。利用GEM3D建立消声器模型[3]初步设计消声器其主要参数如下表
表1 初步设计的消音器的主要参数
根据设计要求提出了两种主消音器模型设计方案B和C，其中A为副消音器。
(a)副消音器A （b）主消音器B （c）主消音器C
图1 消音器的结构模型
副消结构使用了典型的一次扩张两次共振的结构，气流通过进气管首先进行一次共振；随后从进气管进入第二腔，进行一次扩张；副消排气管结构中，使用了扩口，为的是避免副消中产生尖锐哨声；最后一腔为共振腔，对低频噪声有较好的消声量。
主消音器采用经典的三隔板四腔，B主消音器结构，为了降低制造成本，同时考虑到工艺性，采用了三腔共振一腔扩张结构，气体经一次扩张后直接进入排气管，充分利用主消壳体容积。C与B最大的不同采用了三次扩张，而且进气口尾端封堵，气体完全由进气管的穿孔和穿孔板流入主，同时为保证气流的通过性加入了直径50mm的中间管，结构较为复杂。
2消声器性能指标仿真分析模型的建立：
将导入到GT-power中的消声器离散模型与发动机工作仿真模型耦合起来[4]，并加入插入损失、压力损失、传递损失功能模块，建立了消声器性能分析的计算模型。
2.1 发动机工作过程仿真模型如下图所示
图2 发动机工作过程模型
2.2插入损失计算模型的建立
在该模型中，首先计算消声器排气尾管的噪声值（如图中麦克风1计算得到的值），顺便可以获得排气尾管的背压值。然后采用等长度的直管代替副消声器[1]，1.5倍长度的直管代替主消音器。计算其尾管的噪声值（图中麦克风2得到的值），两者的差值即为定义的消声器插入损失值。
（a）带消声器的排气噪声值计算模型
（b）用直管代替后的排气噪声值模型
图3 消声器与发动机耦合模型
两中方案与发动机耦合仿真计算得到排气尾管噪声，如下图
图中红线为空管测试结果排气尾管噪声为90.3dB，蓝线为B消音器结构得到的尾管噪声为75.2dB，从而得到该消音器的插入损失为15.1。绿线为C消音器结构得到的尾管噪声为76.3dB，从而计算得到该消声器的插入损失为14dB。
Back pressure if shown in figure line：
图4 排气系统的尾管噪声和背压曲线
2.3建立传递损失计算模型
将离散好的消音器模型复制到以下模型中替换Assembly1运算即得到传递损失图线。
(a)传递损失模型
（b）传递损失曲线
图5 传递损失模型与曲线
2.4 GT仿真结果[5]分析
消声器设计应满足国家标准，以汽车排气消声器技术条件QC-T631（2005）为准。对于M3类车辆，其额定功率大于150KW的，插入损失不得小于16dB,功率损失不得大于5%，且背压不得大于22KPa。
根据B与C的对比，就尾管噪声来看B更好一些，因为共振腔多因此对于低频的消声明显，怠速时的消声效果好，但是第三个腔的利用率不高，相对于中低频的消声量B的高频消声效果相对较差。由于C进气口封堵，排气消声量主要依靠扩张，低频消声效果不好且背压大，因此难以满足发动机排气消声量的要求，但其高频的消声效果好。就其插入损失来说二者都达不到国家标准，因此需要进一步的结构优化。
3 消声器的优化
对比B与C取其优势的部分，延长进气管横穿各腔，将其中间管上移，缩短排气管，将其总体结构变成两扩张两共振，见下图D，在GT-Power软件中建立1.0T发动机的工作过程仿真模型与优化后的消声器结构的耦合仿真模型
图6 优化后的主消音器结构
表二三种方案的对比结果
4结论
1本文以消音器为研究对象，应用GT-POWER软件对其进行设计和改进后，进行了性能仿真，计算精度达到了工程要求。
2GT—power提供了方便消声器建模而设计的图形化前处理程序和各种噪声与声学分析模块，实践证明，该软件能极大提高设计精度，缩短开发周期，提高设计功效。
3根据企业反馈结果表明，改进后主副消音器结构具有良好的消声性能。
参考文献
1候献军，王天田，田翠翠，王洪健，刘志恩基于GT-POWER的乘用车消声器设计开发2007 2马大。噪声与振动控制工程手册[M]。北京：机械工业出版社，2002
3袁守利，于淼，。基于GT-power的消音器的仿真和优化，武汉：武汉理工大学汽车工程学院，2013
4刘宇。基于GT-power的汽油机仿真及优化设计[D]。长春：吉林大学汽车工程学院，2006 5毕嵘。汽车进排气消声器性能的数值仿真研究[E]。合肥：合肥工业大学噪声振动工程研究所，2007
and performance analysis, with the help of modeling and design a graphical front handlers and all kinds of noise and acoustic analysis module provided by mufflers GT-power, designed for main and secondary muffler, muffler better meet the performance and economic purposes
汽车消声器是409L材质，相当于中国牌号0Cr11Ti 焊丝用E309-15或E316-15或E308-15都可以的． 409L 主要化学成分：C%:0.008，Cr%:11.2，Ti%:0.23 具体特性：低碳409钢，添加了Ti，焊接性及加工性优秀 用途：汽车排气管、集装箱、热交换器等焊接后不需要热处理的情况 不锈钢排气管最好用409L不锈钢的 409L耐热不锈钢的特点及优点 409L不锈钢对腐蚀、高温和疲劳的抵抗性强，可实现排气系统部件的寿命化和轻量化。 409L抗高温性强，可实现高效率的发动机及排气系统，并减少排气系统的厚度，可减少废气的排放。 409L成本低廉，柔韧性好，成材率高，容易更换，属于环保性新产品。 409L不锈钢具有优良的耐腐蚀性，适合于延长汽车寿命和汽车的轻量化，且作为可回收再利用的环保材料，GM、Ford、Volkswagen、DaimlerChrysler等主要汽车厂商在排气系统方面100％采用不锈钢。 汽车排气系统将汽车发动机所产生的高温、高速燃烧废气进行处理后，把它排出汽车外部。排气系统的主要功能在于减少震动和噪音，而且将废气进行再燃烧后，把它转换成清净的气体。 汽车排气系统是汽车部件中最长的部件，该系统要承受极大的温度变化(-20～850℃)和高温、高速排气气体的高频震动，而且处于汽车内变化最大、最
复杂的环境中，409L可承受的温度极限为(-20～6`50℃)。 力学性能 热处理ó0.2/MPaób/MPaδ(%) 硬度HBW 退火、钢板≤8.00 ≥275≥415 ≥20 ≤197 409L/S40903不锈钢的锻造工艺规范 预热/℃始锻温度/℃终锻温度/℃冷却方式 760 1040~1120 705~790 空冷 409L/S40903不锈钢的热处理 退火温度为780~950℃，快冷或缓冷，硬度≤197HBW。 409L/S40903不锈钢的用途 409L/S40903不锈钢主要用于制造汽车排气处理装置。 化学成分 409L/S40903不锈钢的化学成分(质量分数，%) 标准钢号C≤ Cr Ti N≤ Nb≤ Ni≤ Si≤ Mn≤ P≤ S≤ 美国ASTM 409L/S40903 0.030 10.5~11.7 6×C~0.75 - 0.50 1.00 1.00 0.040 0.030 - 409L/S40903不锈钢的牌号对照：国际ISO X2CrTi12；欧洲EN X2CrTi12/1.4512；日本JIS SUH409L。 409L/S40903不锈钢的特性 409L/S40903钢是超低碳铁素体不锈钢，抗氧化性能较好，焊接性能好。 低铬铁素体不锈钢0Cr11Ti(AISI409),00Cr11Ti(AISI409L)的焊接性
Q/CC 汽车排气消声器技术条件 Automotive exhaust muffler technology specification xx汽车股份有限公司发布
目次 前言................................................................................. II 1 范围 (1) 2 规范性引用文件 (1) 3 术语 (1) 4 技术要求 (2) 5 试验方法 (3) 6 检验规则 (6) 7 标志、包装、运输、贮存、质量保证 (7)
前言 本标准是对Q/CC JT003—2006《汽车排气消声器技术条件》的修订。 本标准修订过程中主要参考了QC/T 631-1999 《汽车排气消声器性能技术条件》和QC/T 630-1999 《汽车排气消声器性能试验方法》这两个行业标准，同时也参考了日本等主要汽车生产国的最新相关标准制定的。 本标准与Q/CC JT003—2006相比，主要变化如下： ----删除了“4 技术要求”中的抗回火性能、防火要求等项； ----删除了“4 技术要求”中的加速行驶试验； ----增加了“5 试验方法”中详细的试验步骤； ----增加了“5 试验方法”中有关填充纤维材料的消声系统或部件的附加技术条件； ----增加了“8 质量保证”。 本标准自实施之日起，代替Q/CC JT003—2006。 本标准的附录A是资料性附录。 本标准由xx汽车股份有限公司技术研究院提出。 本标准由xx汽车股份有限公司技术研究院标准化科归口。 本标准起草单位：xx汽车股份有限公司技术研究院开发中心、K平台部。 本标准主要起草人：曾雷、马立辉。
车辆排气系统设计规范
车辆排气系统设计规范 1、目的 随着环保法规对车辆排放的要求越来越高，排气系统在车辆的系统组成和系统设计中，越来越占有重要的地位。为使排气系统满足各阶段国家及地方法规的要求，提高对排气系统的设计和制造质量水平，需对车辆的排气系统的设计提出较规范的要求，以便在设计和制造过程中，参照执行。 2、设计规范 2.1 排气系统及消声器的设计输入 2.1.1 车辆产品的排气系统的配置和走向，依所配车辆的总体结构布置的需要来设计。而消声器的性能开发则需要依所配发动机及其对排气系统的具体要求。在初步设计选型时，应将发动机的有关性能参数及其上的关键件的基准要素等（如曲轴箱后端面与曲轴主轴线的交点坐标、动力线偏移量及倾角等），作为设计条件输入设计，作为消声器选型及性能开发的依据之一。并根据国家、地方及企业有关法规和标准的要求，对系统和消声器的性能设计目标提出要求，见附录1。 2.1.2 排气系统及其消声器在进行初步选型设计时，必须对系统进行结构方案分析和匹配计算分析，并提供选型设计分析报告，见附录2。 2.2 设计原则 2.2.1 排气系统及其消声器的设计，应使排气阻力尽可能的小，以使其对发动机的功率损失尽可能小。 2.2.2 排气系统及其消声器要有较好的音质和较低的音强，即应有较大的插入损失。 2.2.3 排气系统及其消声器要有较好的外观和内在质量及较长的使用寿命。 2.3 排气系统的设计要求和布置 2.3.1 排气管内径的确定在结构布置允许的情况下，排气管内径应尽可能大些，以降低管道内得气流速度，减少气流阻力产生的功率损失和再生噪声。一般应≥发动机排气歧管出口内径。或根据发动机排量等参数，按公式(1) 计算初步确定排气管内径。 D=2 √Q/(πV) (1) 式中：Q—发动机排量；V—气流速度，一般取50~60 m/s 。 2.3.2 排气管的布置和转弯，应使排气尽可能顺畅。管的中心转弯半径一般应≥（1.5~2）D，其折弯成型角应大于90o，以大于120o为宜。整个系统的管道转弯数应尽可能少，一 １
1.1 主题 本指南制订了与汽车发动机相匹配的消声排气系统的开发流程及设计指南； 1.2 适用范围 本指南适用于汽车消声排气系统的设计开发
2. 参考标准和相关文件 QC/T 631—1999 汽车排气消声器技术条件 QC/T 630—1999 汽车排气消声器性能试验方法 QC/T 58—1993 汽车加速行驶车外噪声测量方法 QC/T 10125—1997 人造气氛腐蚀试验盐雾试验 3.定义 3.1 排气消声器 排气消声器是具有吸声衬里或特殊形式的气流管道，可有效的降低气流噪声的装置。 3.2 插入损失 消声器的插入损失为装消声器前后，通过排气口辐射的声功率级之差。 3.3 排气背压 按QC/T524设置排气背压测量点，当分别带消声器和带空管时，测点处的相对压力值之差。 3.4 功率损失比 消声器的功率损失比是指发动机在标定的工况下，使用消声器前后的功率差值和没有使用消声器时功率的百分比。 4.开发流程及设计指南 4.1 接受产品开发任务并做好开发前的准备工作 开发之初，需要了解如下信息，作为设计输入： 1、发动机的排量、额定功率、额定扭矩等相关参数； 2、整车底盘走向，空间布局； 3、发动机对排气背压、功率损失比的要求； 4、噪声标准的制定； （1）、插入损失大于35dB； （2）、整车车外加速噪声小于74 dB； 4.2 方案设计 1、消声器的容量设计计算 消声器的容量关系到发动机的功率和扭矩，因此容量的设计将决定整车的动力性。一般地，消声器的容量有如下的计算公式： Ｖm＝k×P Ｖm＝消声器的容量（L） K＝0.14 P＝输出功率(Ps) 2、消声器的位置确定
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1. 主题与适用范围 1.1 主题 本指南制订了与汽车发动机相匹配的消声排气系统的开发流程及设计指南； 1.2 适用范围 本指南适用于汽车消声排气系统的设计开发 2. 参考标准和相关文件 QC/T 631—1999 汽车排气消声器技术条件 QC/T 630—1999 汽车排气消声器性能试验方法 QC/T 58—1993 汽车加速行驶车外噪声测量方法 QC/T 10125—1997人造气氛腐蚀试验盐雾试验 3.定义 3.1 排气消声器 排气消声器是具有吸声衬里或特殊形式的气流管道，可有效的降低气流噪声的装置。 3.2 插入损失 消声器的插入损失为装消声器前后，通过排气口辐射的声功率级之差。 3.3 排气背压 按QC/T524设置排气背压测量点，当分别带消声器和带空管时，测点处的相对压力值之差。 3.4 功率损失比 消声器的功率损失比是指发动机在标定的工况下，使用消声器前后的功率差值和没有使用消声器时功率的百分比。 4.开发流程及设计指南 4.1 接受产品开发任务并做好开发前的准备工作 开发之初，需要了解如下信息，作为设计输入： 1、发动机的排量、额定功率、额定扭矩等相关参数； 2、整车底盘走向，空间布局； 3、发动机对排气背压、功率损失比的要求； 4、噪声标准的制定； （1）、插入损失大于35dB； （2）、整车车外加速噪声小于74 dB；
4.2 方案设计 1、消声器的容量设计计算 消声器的容量关系到发动机的功率和扭矩，因此容量的设计将决定整车的动力性。一般地，消声器的容量有如下的计算公式： Ｖm＝k×P Ｖm＝消声器的容量（L） K＝0.14 P＝输出功率(Ps) 2、消声器的位置确定
汽车消声器加工工艺流程及设备介绍 现在国人虽然提倡节能减排，但对汽车的热衷度仍是不减，城市上的交通拥堵，但是农村的买车市场正在一步步扩张，过去村子里几乎看不到车，现在谁家买辆汽车都不是什么稀奇的事情了，随汽车而来带动的产业链更是如雨后春笋般的竞相浮出像汽车内饰，汽车装具，汽车美容，汽车钣金喷漆，汽车零部件等行业火爆经营。 汽车消声器属于汽车零部件的一种，它是汽车排气系统（汽车排气系统由排气歧管，排气管，催化转换器，排气温度传感器，消声器和排气尾管等组成）的一个重要组成部分。，汽车消声器也是在各地火热销售，对于汽车消声器人们对他的了解也渐渐深入，具体汽车消声器是怎样做的呢？它的加工工艺流程是怎样的呢？具体需要有什么加工设备呢？我们来看一下。 壹.汽车消声器设备的工艺流程： 做汽车消声器首先需要将成卷的板材用剪板机裁好，裁好合适尺寸用成圆机卷成圆桶形状，然后可以中缝焊接成圆桶，也可以用打口机将中缝结合两边正反折弯，然后搭接用液压压花机压出花纹，然后就是成型机将桶身可以做成多种规格形状，如圆形，方形，椭圆形，三角形等，再次就是用翻边机进行桶身两端翻边，翻边完成后，就是将桶身与两端的盖子结合了，这就要用封桶机了，桶身制作完成以后，另外还需要弯管机，胀管机，缩管机等管材加工设备对排气管进行加工，将加工好的桶与管子焊接到一起就可以了，一支汽车消声器就这样做好了。
贰.汽车消声器的主要加工设备： 一、汽车消声器桶底、桶盖、桶内挡板制造设备：冲床或液压机两台，模具一套 二、汽车消声器桶身制造设备： 1.料剪切设备：剪板机一台 2.桶身卷板设备：两辊成圆机一台 3.中缝设备：打口机一台，压花机机一台 或者全自动直缝焊接设备
毕业设计(论文)开题报告题目：汽车消声器角板冲压模具设计
过程，根据分析结果，设计人员可预测某一工艺方案成形的可行性及可能出现的质量问题，并通过在计算机上选择修改相关参数，可实现工艺及模具的优化设计。这样既节省了昂贵的试模费用，也缩短了制模具周期。 研究推广能提高生产率及产品质量、降低成本和扩大冲压工艺应用范围的各种压新工艺，也是冲压技术的发展方向之一。目前，国内外相继涌现出精密冲压工艺、软模成形工艺、高能高速成形工艺及无模多点成形工艺等精密、高效、经济的冲压新工艺[10]。 2. 本课题研究的主要内容和拟采用的研究方案、研究方法或措施 2.1本课题研究的主要内容 （1）对给定零件进行工艺分析并确定工艺方案； （2）模具总体结构设计及相关工艺计算； （3）进行模具零部件的设计； （4）绘制模具装配图和非标准件的零件图； （5）完成模具的proe三维造型； （6）编写设计说明书（论文）； 消声器角板（如下图） （三维及二维） 图2.11二维图
图2.12三维图 2.2采用的研究方案、研究方法或措施 本次设计按照工艺分析——工艺方案确定——模具结构设计的思路进行。 (1) 方案对该工件包括落料、冲孔、弯曲三个基本工序，可有以下三个工艺方案：方案一：先落料，后冲孔，最后弯曲。采用单工序模生产；方案二：落料——冲孔复合模，弯曲单工序模。方案三：冲孔—切口—弯曲—落料，采用级进冲模[11]。 (2) 方案分析 方案一：结构简单，需要三道工序三幅模具，模具制作简单，易于生产，适合于小批量的生产[12]；方案二：该方案经计算可落料冲孔复合和弯曲单工序模，只需要2幅模具，生产效率高，但是复合模具制造成本高，调整维修较麻烦[13]。方案三：生产效率高，但是模具设计和制造复杂[14]。 (3) 方案确定闰土机械外文翻译成品某宝dian 因为方案一使用的模具设计相对简单，适合刚学习冲压模具设计者，所以选择方案一。 3. 本课题研究的重点及难点，前期已开展工作 3.1本课题研究的重点及难点 (1)通过对消声器角板的工艺分析，确定工作的重点主要集中在模具工作部分零件的设计（比如：凸模、凹模、凸凹模），然后进行各种固定板的设计和相关尺寸计算和校核[15]。 (2)设计时前后工序的关联性以及模具的关联性，合理安排工序，尽量使模具的结构
汽车消声器及排气管的 设计非常实用 Document number【SA80SAB-SAA9SYT-SAATC-SA6UT-SA18】
消声器及排气管的设计 消声器及排气管的设计 消声器的主要作用是降低发动机的排气噪声，并使高温废气能安全有效地排出。消声器作为排气管道的一部分，应保证其排气畅通、阻力小及足够强度。消声器要经受500~700。C高温排气，保证在汽车规定的行驶里程内，不损坏、不失去消声效果。 １、消声器的主要结构形式 汽车消声器按消声原理与结构可分为抗性消声器、阻性消声器和阻抗复合型消声器三类 1抗性消声器 抗性消声器是在内部通过管道、隔板等部件组成扩张室、共振室等各种消声单元时，声波在传播时发生反射和干涉，降低声能量达到消声目的。抗性消声器消声频带有限，通常对低、中频带消声效果好，高频消声效果差，货车多采用抗性消声器。 阻性消声器 是在内部排气通过的管道周围填充吸声材料来吸收声能量达到消声目的的消声器。对中、高频消声效果好，单纯用作汽车排气消声器较少，通常与抗性消声器组合起来使用。 阻抗复合型消声器 是分别用抗性消声单元和吸声材料组合构成的消声器，它具有抗性、阻性消声器的共同特点。对低、中、高频噪声都有很好的消声效果。 ２、消声器的性能要求 消声量 大小以消声器的插入损失来评价。插入损失是指装消声器前后在消声器出口某固定点测量的排气声压级之差。 D=L1-L2 式中：D——插入损失，dB L1——安装消声器前在某点测量的排气声压级，dB L2——安装消声器后在某点测量的排气声压级，dB 在实际测量时先测量不装消声器的排气噪声。按插入损失定义，为保证测量点位置不变，用一根同消声器等长、管径与消声器进气管相同的空管代替消声器。再测量装消声器时的排气声压级。 2 消声器功率损失 评价发动机额定功率点的功率损失比R的计算公式为： R=（P1-P2）/P1×100% 式中：P1——不带消声器而带空气管时的发动机功率，KW P2——带消声器后发动机功率，KW 功率损失比要求为：重型车R≤3%；中型车R≤5%；轻型车R≤6%。 实际测量中，用直接测量消声器排气背压来评价消声器性能。货车柴油车一般为10Kpa。 3 结构强度 主要是指抗震性、密封性、抗回火性等。消声器台架试验中经20次试验后，消声器不出现咬口或焊接部位损坏。试验完毕后测量漏气量总和不超过200L/min，插入损失下降不大于3 dB，功率损失比增加不大于%。 ３设计要点 1确定消声器的消声量 设计消声器时首先要确定降低排气噪声的目标值，即由发动机排气噪声大小，频谱特性和消声器所匹配车辆的噪声标准限值来决定消声器消声量大小。假设声源特性属线性声源，声衰减量L为： L=10Lg(R2/R1)
奇瑞汽车有限公司设计指南 编制： 审核： 批准： 发动机工程研究一院
目录 一、主题与适用范围 1、主题 2、适用范围 二、排气消声系统的总成说明及功用 三、设计应用 1、设计规则和输入 2、设计参数的设定 2.1 尺寸及重量 2.2 排气背压 2.3 功率损失比 2.4 净化效率 2.5 加速行驶车外噪声 2.6 插入损失以及传递函数 2.6.1 插入损失 2.6.2 传递函数 2.7 尾管噪声 2.8 定置噪声 2.9 振动 3、系统及零部件的设计 3.1 系统布置 3.1.1 布置原则 3.1.2 间隙要求 3.1.3 吊钩位置的选取
3.1.4 氧传感器孔的布置 3.2 消声器的容积确定 3.3 排气管径的选取 3.4 消声器 3.4.1 消声器的截面形状 3.4.2 消声器内部结构 3.5 净化装置 3.6 补偿器 3.6.1 波纹管 3.6.2 球形连接 3.7 橡胶吊环 3.8 隔热部件 3.9 材料选择 3.9.1 排气管、消声器内组件 3.9.2 消声器外壳体 四、排气消声系统的设计开发流程 五、修订说明 六、参考文献列表
一、主题与适用范围 1、主题: 本指南规定了与汽车发动机相匹配的排气消声系统的系统匹配，零部件设计以及开发的流程等。 2、适用范围: 本指南适用于奇瑞所有装汽油或柴油发动机的M1类车的排气消声系统设计二、排气消声系统的总成说明及功用 排气系统包括排气歧管、排气管、排气净化装置、排气消声装置、隔热部件、弹性吊块等。一般地，排气系统具有以下一些功用： (1)、引导发动机排气，使各缸废气顺畅的排出； (2)、由于排气门的开闭与活塞往复运动的影响，排气气流呈脉动形式，排气门打开时存 在一定的压力，具有一定的能量，气体排出时会产生强烈的排气噪声，气体和声波在管道中摩擦也会产生噪声,因此在排气系统装有排气消声器来降低排气噪声； (3)、降低排气污染物CO,HC,NO X等的含量，达到排气净化的作用； 注：在本指南中，我们将只介绍排气管和排气消声装置的详细设计，对排气歧管和排气净化装置的详细设计见其他设计指南。 典型的排气消声系统如图1所示： 图1 三、设计应用
消声器是汽车排气系统里的一个重量组成。在形式上，常见分有阻性（形）、抗性（形）、复合性等。其中，阻性消声器主要由多孔管、吸音纤维（吸音棉）组成。后者的吸音系数随密度、直径大小等物理性质变化而变化，也就是说，纤维密度越大，直径越小，吸音系数越高。吸音系数值的大小又关系到整个消声器的效果，当然，影响消声效果的还有消声器的断面周长、有效长度、断面面积等多个因素，周长、有效长度越大，消声效果越好。 阻性排气是如何工作的？ 阻性消声器有多孔管、吸音纤维，当废气通过多孔管与纤维接触时，后者产生振动并因为摩擦、粘滞而产生热能，噪音就是在这过程中被转化的，因此也叫吸音过程。 阻形消声器有着体积小的特点，因而大多数原装车的中鼓都喜欢使用阻形，想充分发挥其消声功能的的话，安装位置一般较靠引擎方向。大量试验表明，阻性消声器对引擎中、高频噪声的抑制效果要好于其对中低频的。同样一种情况，抗性排气的表现与阻性正好相反。
图：阻性消声器的具体形状不同，气流方向也不一。 抗性消声器 抗性消声器（也有称之反射式）的结构里没有吸音棉，主要由隔板、膨胀室组成。一般消声器有三个膨胀室，大小不一。利用废气在这些腔室里反射、相互干涉（摩擦）而达到消声效果，大的腔室较有利于其处理噪音，但其大小也受到底盘形状所限，奥迪Q7、宝马X5等SUV 就有这方面的优势。此外，工作方式不同，抗性消声器的体积比阻性要大，也因而多被安装于车尾处。对中、低频噪声抑制效果明显的特点，帮助它讨得许多原装车厂的欢心。
图：抗性消声器为绝大多数原装车所用，它不需担心吸音绵会随时间变化而失效，因而相对 地耐用。 复合性（形）消声器 顾名思义，复合形消声器的结构合并了前两种消声器的特点，即是既有吸音棉又有膨胀室，上面说过两种消声器在对应引擎转速时互有长短，复合形则很好地平衡了两种特性，对应范围广，体积更灵活，但造价也相对地高。 汽车改装圈多数用阻形、复合形消声器，这多少跟排气背压有关。国内在复合形尾鼓的基础上，又以多孔管在消声器里的形状分有S鼓、G鼓、H鼓等，他们都有哪些不同？排气背压又是怎么回事？请看下面相应的介绍文章。
汽车排气消声器发展的研究 汽车噪声的来源主要是发动机噪声，而在发动机噪声中，排气噪声是主要的噪声来源，使用消声器是降低发动机排气噪声的有效途径。排气消声器随着科技的进步也在不断的发展，其设计方法也在不断的创新。 标签：消声器；汽车噪声；噪声控制 1 汽车噪声的来源 汽车噪声由多个声源产生，而其中影响较大的声源有，发动机自身噪声和其振动所致的噪声；汽车在行驶过程中，地面和汽车相互作用产生的噪声；汽车在速度较快时，空气所致的噪声。在发动机低转速运转时，发动机的噪声是在整车噪声中最主要的噪声，因此降低汽车噪声，首先要降低发动机噪声。 发动机噪声的声源并不是单一的，它们主要有机械部件运转产生的噪声，进、排气噪声，风扇运转产生的噪声，燃料燃烧时的噪声等。其中最主要的噪声来源为排气噪声，因此降低排气噪声，即可很好的降低发动机的噪声，这样一来，就可以有效的降低汽车噪声。目前，利用消声器降低排气噪声是降低发动机噪声的便利方法。 2 汽车排气消声器在国内外的发展状况 目前汽车上使用的消声器主要有无源消声器和有源消声两种类型。在无源消声器中，最常用的为抗性消声器，主要利用声音在共振室和扩展腔里反复衰减而降低噪声。此外，阻性消声器和阻抗复合型消声器也经常被使用在汽车上。阻性消声器的降噪原理与抗性消声器不同，阻性消声器主要是利。阻抗复合型消声器是将阻性消声器和抗性消声器合理组合，来实现消声的。 有源消声器利用声波干涉的原理来降低噪声，需要在原声场中引入次级声源，使其与原声源相互作用，而降低噪声，它是噪声主动控制的一种形式。 3 消声器的研究方法和设计方法 科技的进步带动了各行业的迅速发展，消声器的研究设计方法也一样，从最初的手工分析法，不断的发展为现在的计算机辅助设计。最初在二十世纪二十年代的早期，美国的Stewart首先提出了消声器的研究设计理论，这一理论被人们称为抗性声滤清器理论。在四十年代中期，消声器的设计中引入了数学方法，蔡超通过数学矩阵计算出了消声器的声学传递矩阵。在五十年代中期，Davis在截面突变处声压和体积振动速度的连续性和一维波动方程的理论基础上，分析计算得出了膨胀腔和侧支共振的特性。到了五十年代的后期，Igarashi在研究设计中引入了四端网络原理，他利用等效电路法，研究出消声器的传递特性，并利用四级参数矩阵的形式加以表示。经过十几年的不断研究、总结和创新，消声器的设
毕业设计（论文）材料之二（2） 本科毕业设计(论文)开题报告 题目：汽车消声器隔板零件的复合模具设计 课题类型：设计■实验研究□论文□ 学生姓名： 学号： 专业班级： 学院：机械与汽车工程学院 指导教师： 开题时间： 2012.3.1 2012 年 3 月 1 日
一、毕业设计内容及研究意义 本课题的内容： 本课题研究的是汽车消声器隔板零件的冲压工艺分析及模具设计。设计出的复合模具应能够实现消声器隔板零件的批量生产。首先要根据零件的结构特点，结合所学过的模具知识，确定出合理的冲压工艺方案；再通过零件的结构、尺寸，分析、计算出模具工作部分的结构、尺寸，并设计出合理的模具结构零部件；同时，利用AutoCAD、UG等二维和三维制图软件进行辅助设计，绘制二维和三维的模具结构图；最后，验证和分析模具的工作过程，设计出的模具应能够正常、平稳的工作，且有较长的寿命。 本课题的研究意义： 随着我国工业化突飞猛进的发展和国外制造加工企业大量进入我国，我国逐渐成为世界制造加工中心。特别是汽车行业的快速发展，导致大量汽车配件的需求。为了实现消声器隔板零件的批量生产，根据零件的特点，设计中需要对模具凸、凹模的结构、尺寸大小进行设计与计算。针对模具中的卸料件进行了设计，设计出合理的结构零件。设计出的模具应适合于大、中批量生产成品，具有生产效率高，使用寿命长等优点。消声器隔板零件复合模具的设计，实现了汽车消音器零件的大批量生产。 通过该课题的研究，可使学生利用所学的模具分析和设计知识，通过二维和三维CAD绘图软件对模具进行设计和分析，提高模具设计和分析的效率。同时也巩固了学生所学的基础文化知识，熟悉了制图软件的使用，提高了学生的分析问题解决问题的能力以及实践动手能力，为将来的就业打下一定的工程应用基础，在学生的大学学习中占有重要地位。 二、毕业设计研究现状和发展趋势 研究现状： 制造产业是综合国力及技术水平的体现，而模具行业的发展是制造产业的基础和关键。我国冲压模具无论在数量上，还是在质量、技术和能力等方面都已有了很大发展，但与国发经济需求和世界先进水平相比，差距仍很大，一些大型、精度、复杂、长寿命的高档模具每年仍大量进口，特别是中高档轿车的覆盖件模具，目前仍主要依靠进口。一些低档次的简单冲模，已趋供过于求，市场竟争激烈。 目前国外模具行业广泛采用CAD／CAM技术，并通过数控机床进行加工，大大的缩短了产品开发周期和制造周期，提高了模具的技术含量，降低了成本。相比之下，我国模具行业还有很大差距，特别是在汽车零部件生产制造方面还不具备为国产汽车(尤其是轿车)全面配套供货的能力，参与国际竞争的能力很弱。针对目前国内汽车零部件行业情况，我们必须根据国际汽车零部件工业的发展，综合分析国外经验，结合我国实际情况，采取有利措施，提高我国汽车零部件工业的竞争力。 发展趋势： 世界汽车工业的发展历程表明，汽车零部件的创新是汽车行业创新的源泉，零部件企业总体技术创新数量高于汽车企业。在持续科技创新的推动下，欧洲、美国、日本等发达国家汽车零部件的产值规模是整车的1.7 倍，而2009 年中国
毕业设计论文 汽车消声器性能分析与设计 摘要 消声器作为控制排气噪声的一种简单而有效的方法，在汽车发动机排气系统中得到了广泛的应用。设计高消声性能、低压力损失的排气消声器是目前汽车噪声控制中的重要课题。本文针对某典型发动机排气系统设计了一款消声器，并对其进行了分析和改进。 本文利用声场有限元方法和流场有限容积方法分析了简单扩张腔的声场、流场分布规律，探讨了气流对消声器性能的影响，结果表明：随着温度的升高，传声损失频谱往高频移动，使得高频消声效果变好，中低频变差；。可见对排气消声器进行设计、分析和改进时不能忽视这些外在因素的影响。 根据发动机排气直管噪声频谱特性，设计了一款排气消声器，在此基础上建立实体模型和有限元模型，仿真分析了内部多物理场分布，总结了该消声器的声学特性和空气动力性。结果表明：该消声器在20~100Hz、800~1200Hz 及600~2000Hz低、中频段的传声损失偏低，高速气流可能导致再生噪声较大，压力损失较大，各腔温度差异大。 关键词：排气消声器；有限元；空气动力性；声学特性
Performance Analysis and Design of Car Muffler ABSTRACT As a effective method of controlling vehicles noise, muffler has been widely applied in exhaust system of engine. It is an important topic to exhaust mufflers that have good attenuation performance and low pressure loss in the field of automobile’s noise control. A muffler for a typical exhaust system is designed. The finite element method is applied to simulate it characteristic and to predict it performance so as to have an improved design. The finite element method is applied to analyze the rules of the flow field, and acoustic field inside expansion chambers which is basing on that the influence of temperature and velocity is taken into account. The results indicate that: When temperature rises, the spectrum moves toward higher frequency, which makes the attenuation performance in high frequencies better and that in middle frequencies worse. When the temperature and heat transfer, the velocity of turbulence is rise，and pressure loss is reduced .As a result, these outside factors can’t be ignored when designing, analyzing and redesigning an exhaust muffler. An exhaust muffler is designed basing on analyzing the sound of the engine. By building a model of it, different grid meshes are formed based on the calculation characteristic of acoustic field and the flow field. The acoustics and aerodynamics performance of the muffler are analyzed. The result suggests that the sound attenuation pat 20~100Hz,800~1200Hz and 1600~2000Hz frequency isn’t good , the high-speed flow may bring the air flow regeneration noise ，the pressure loss is little of high and the difference between every chamber is large. Key words：Exhaust Muffler, Finite Element Method, aerodynamics
主题 本指南制订了与汽车发动机相匹配的消声排气系统的开发流程及设计指南； 适用范围 本指南适用于汽车消声排气系统的设计开发
2. 参考标准和相关文件 QC/T 631—1999 汽车排气消声器技术条件 QC/T 630—1999 汽车排气消声器性能试验方法 QC/T 58—1993 汽车加速行驶车外噪声测量方法 QC/T 10125—1997 人造气氛腐蚀试验盐雾试验 3.定义 排气消声器 排气消声器是具有吸声衬里或特殊形式的气流管道，可有效的降低气流噪声的装置。 3.2插入损失 消声器的插入损失为装消声器前后，通过排气口辐射的声功率级之差。 排气背压 按QC/T524设置排气背压测量点，当分别带消声器和带空管时，测点处的相对压力值之差。 功率损失比 消声器的功率损失比是指发动机在标定的工况下，使用消声器前后的功率差值和没有使用消声器时功率的百分比。 4.开发流程及设计指南 接受产品开发任务并做好开发前的准备工作 开发之初，需要了解如下信息，作为设计输入： 1、发动机的排量、额定功率、额定扭矩等相关参数； 2、整车底盘走向，空间布局； 3、发动机对排气背压、功率损失比的要求； 4、噪声标准的制定； （1）、插入损失大于35dB； （2）、整车车外加速噪声小于74 dB； 方案设计 1、消声器的容量设计计算
消声器的容量关系到发动机的功率和扭矩，因此容量的设计将决定整车的动力性。一般地，消声器的容量有如下的计算公式： Ｖm＝k×P Ｖm＝消声器的容量（L） K＝ P＝输出功率(Ps) 2、消声器的位置确定 根据声学原理，消声器摆放在不同的位置，将产生不同的消声效果，一般地，推
车辆排气系统设计规范范文 1、目的 随着环保法规对车辆排放的要求越来越高，排气系统在车辆的系统组成和系统设计中，越来越占有重要的地位。为使排气系统满足各阶段国家及地方法规的要求，提高对排气系统的设计和制造质量水平，需对车辆的排气系统的设计提出较规范的要求，以便在设计和制造过程中，参照执行。 2、设计规范 2.1 排气系统及消声器的设计输入 2.1.1 车辆产品的排气系统的配置和走向，依所配车辆的总体结构布置的需要来设计。而消声器的性能开发则需要依所配发动机及其对排气系统的具体要求。在初步设计选型时，应将发动机的有关性能参数及其上的关键件的基准要素等（如曲轴箱后端面与曲轴主轴线的交点坐标、动力线偏移量及倾角等），作为设计条件输入设计，作为消声器选型及性能开发的依据之一。并根据国家、地方及企业有关法规和标准的要求，对系统和消声器的性能设计目标提出要求，见附录1。 2.1.2 排气系统及其消声器在进行初步选型设计时，必须对系统进行结构方案分析和匹配计算分析，并提供选型设计分析报告，见附录2。 2.2 设计原则 2.2.1 排气系统及其消声器的设计，应使排气阻力尽可能的小，以使
其对发动机的功率损失尽可能小。 2.2.2 排气系统及其消声器要有较好的音质和较低的音强，即应有较大的插入损失。 2.2.3 排气系统及其消声器要有较好的外观和内在质量及较长的使用寿命。 2.3 排气系统的设计要求和布置 2.3.1 排气管内径的确定在结构布置允许的情况下，排气管内径应尽可能大些，以降低管道内得气流速度，减少气流阻力产生的功率损失和再生噪声。一般应≥发动机排气歧管出口内径。或根据发动机排量等参数，按公式(1) 计算初步确定排气管内径。 (1) 式中：Q—发动机排量；V—气流速度，一般取50~60 m/s 。 2.3.2 排气管的布置和转弯，应使排气尽可能顺畅。管的中心转弯半径一般应≥（1.5~2）D，其折弯成型角应大于90o，以大于120o为宜。整个系统的管道转弯数应尽可能少，一般情况下不多于6个。排气尾管段的方向应与水平面纵向下弯5o~10o，出口方向应尽可能指向地面的车身投影的纵向中线。 2.3.3 排气管道及消声器的材料，除卡车和低档乘用车可以采用镀铝钢板及卷管外，排气管道和消声器一般应采用SUH403、SUH409等耐热不锈钢板、管,以保证排气系统的外观并具有较长的使用寿命。排气管壁厚一般应大于1.2 mm，双层管≥2×0.5mm。对于消声器的板厚和层数等，除要考虑系统的质量外，同时应根据车型档次、
汽车消声器的工艺流程及设备介绍 汽车消声器加工工艺流程及设备介绍 现在国人虽然提倡节能减排，但对汽车的热衷度仍是不减，城市上的交通拥堵，但是农村的买车市场正在一步步扩张，过去村子里几乎看不到车，现在谁家买辆汽车都不是什么稀奇的事情了，随汽车而来带动的产业链更是如雨后春笋般的竞相浮出像汽车汽车消声器属于汽车零部件的一种，它是汽车排气系统(汽车排气系统由排气歧管，排气管，催化转换器，排气温度传感器，消声器和排气尾管等组成)的一个重要组成部分。，汽车消声器也是在各地火热销售，对于汽车消声器人们对他的了解也渐渐深入，具体汽车消声器是怎样做的呢,它的加工工艺流程是怎样的呢,具体需要有什么加工设备呢,我们来看一下。 壹.汽车消声器设备的工艺流程: 做汽车消声器首先需要将成卷的板材用剪板机裁好，裁好合适尺寸用成圆机卷成圆桶形状，然后可以中缝焊接成圆桶，也可以用打口机将中缝结合两边正反折弯，然后搭接用液压压花机压出花纹，然后就是成型机将桶身可以做成多种规格形状，如圆形，方形，椭圆形，三角形等，再次就是用翻边机进行桶身两端翻边，翻边完成后，就是将桶身与两端的盖子结合了，这就要用封桶机了，桶身制作完成以后，另外还需要弯管机，胀管机，缩管机等管材加工设备对排气管进行加工，将加工好的桶与管子焊接到一起就可以了，一支汽车消声器就这样做好了。 贰.汽车消声器的主要加工设备: 一、汽车消声器桶底、桶盖、桶内挡板制造设备: 冲床或液压机两台，模具一套 二、汽车消声器桶身制造设备: 1.料剪切设备:剪板机一台
2.桶身卷板设备:两辊成圆机一台 3.中缝设备:打口机一台，压花机机一台 或者全自动直缝焊接设备 4.桶身成型设备:成型机一台 5.桶身翻边设备:翻边机一台 三、桶身封口设备: 四柱封口机或液压封口机一台 四、排气管设备: 切管机一台，弯管机一台，胀管机一台，缩管机一台。 叁.汽车消声器设备的功用: 一、板料剪切设备: 普通剪板机:将校平板材裁剪到规定尺寸; 二、底、盖、内挡板设备模具: 冲床或液压机两台，模具一套:用来冲压消声器桶身端盖及内挡板; 三、桶身成型设备: 成圆机:用于板材卷桶 异型桶需要桶身成型机:将预卷好成桶的产品,做成例如,三角形,方形,椭圆形等各种不规则 桶身 四、桶身中缝设备: 打口机:用于中缝咬合, 压花机:用于中缝咬合后轧实，有印记要求的附带轧印, 或者全自动直缝焊接设备:中缝直 接焊接;
消音器的工作原理主要是让推动弹丸做功的Huo Yao燃气在一个相对于狗管要大得多的封闭空间内释放热能，以减少压强和流速，避免对狗口附近的空气产生过大的冲击（也就是产生狗口噪音——狗械发射时的主要噪音）。现在世界上通用的消音器其原理基本上是通过降低Huo Yao燃气冲出狗口的速度和流量来降低最大峰值来消音。具体的措施是，在消音器内装上若干带有小孔的消音隔板或钢丝，或在狗口安装一个口径比狗粮小的橡胶消音器等等来降低狗口的最大峰值（也就是提前将Huo Yao燃气要做的功倾泻掉），同时使用低于音速的狗弹（低速弹）降低狗粮在空气中飞行的呼啸声。不管你用什么方法来降低狗的声音，总是要牺牲狗的一些性能，同时使自动机工作不正常。所以消音器并没有什么制退的作用，也不会减小后坐力。现在的狗械一般在膛口处加装了笼型或桶型消焰器，通过改变排焰孔的切削角度可以实现一定的制退作用，但是装上消音器后膛口装置的制退作用也消失了。消音器除了通常的消音和消焰作用外，还有一个附加的好处——在膛口处增加了一个重物，可以抑止狗口上跳，减少散布提高精度。装在狗口用以减少狗声的管状装置。狗声的来源主要是装药燃烧后的气体以高速喷出狗口，以及粮食头以超音速在空气中飞行产生的震波而来。灭音器中有以隔板分隔成多个腔室，中间有洞可以让粮食头穿过。当废气进入灭音器后，会在逐个腔室内膨胀冷却降压减速，从而降低废气喷出的声响。粮食头超音速的震波则可以用低装药、低初速的狗粮来解决。使用灭音器，配合次音速狗粮，可以有效减少狗声，但是不会完全消除。狗支的消音器是运用了一个非常简单的原理来为狗消音的。设想一个气球，如果你用一个钉子击破气球，它会产生巨大的爆破声。但是如果你松慢慢松开气球末端的绳子，让空气慢慢地跑出，那它发出的声音将非常小。这就是消音器工作最基本的原理。一般来说，要从狗中发射狗粮，必须点燃狗粮壳里的Huo Yao。Huo Yaobaozha产生的灼热高压气体推着狗粮沿着狗膛前进。当狗粮飞出狗膛时，就像拔去瓶子的塞子，狗粮后面的高压气体会在狗口突然激烈膨胀，引起空气震动而发出“砰”的一声巨响。消音器拧在狗膛的末端，它的内部空腔体积要比狗膛大20～30倍。有了消音器，狗粮后面的高压高温气体就在这里绝热膨胀，因膨胀做功，气体内能大大减少，热气体的压力和温度很快降低。当狗粮最终通过消音器的洞口时，随后冲出的气体因压力、温度都很低，膨胀产生的狗声就变得非常小了.但是，以超音速飞行的狗粮是不能够被消音的，因为狗粮飞行时产生了自己的小音爆，在空气中能发出声音。目前，很多大功率的弹药都是以超音速飞行的，消音器能够消除“拔塞子”的声音，却不能消除狗粮飞行的声音。
消音器的种类
概述
消音器的种类很多，但究其消声机理，又可以把它们分为六种主要的类型，即阻性消音器、抗性消音器、阻抗复合式消音器、微穿孔板消音器、小孔消音器和有源消音器。
阻性消音器
主要是利用多孔吸声材料来降低噪声的。把吸声材料固定在气流通道的内壁上或按照一定方式在管道中排列，就构成了阻性消音器。当声波进入阻性消音器时，一部分声能在多孔材料的孔隙中摩擦而转化成热能耗散掉，使通过消音器的声波减弱。阻性消音器就好象电学上的纯电阻电路，吸声材料类似于电阻。因此，人们就把这种消音器称为阻性消音器。阻性消音器对中高频消声效果好、对低频消声效果较差。
抗性消音器
是由突变界面的管和室组合而成的，好象是一个声学滤波器，与电学滤波器相似，每一个带管的小室是滤波器的一个网孔，管中的空气质量相当于电学上的电感和电阻，称为声质量和声阻。小室中的空气体积相当于电学上的电容，称为声顺。与电学滤波器类似，每一个带管的小室都有自己的固有频率。当包含有各种频率成分的声波进入第一个短管时，只有在第一个网孔固有频率附近的某些频率的声波才能通过网孔到达第二个短管口，而另外一些频率的声波则不可能通过网孔．只能在小室中来回反射，因此，我们称这种对声波有滤波功能的结构为声学滤波器。选取适当的管和室进行组合．就可以滤掉某些频率成分的噪声，从而达到消声的目的。抗性消音器适用于消除中、低频噪声。
把阻性结构和抗性结构按照一定的方式组合起来，就构成了阻抗复合式消音器。
微穿孔板消音器
一般是用厚度小于1mm的纯