下载文档原格式
摩托车消声器的性能分析及改进设计的开题报告一、选题背景及意义摩托车消声器作为车辆发出噪声的主要源头之一，对于城市环境的噪声污染和居民健康均产生着不可忽视的影响。
因此，摩托车消声器的研究与改进已成为汽车工程的重要研究方向之一。
本课题选题旨在分析摩托车消声器的性能特点，探究其声学工艺原理，进而通过结构优化及改进设计，提高其消音性能，为降低噪音污染贡献力量，同时提高产品竞争力。
二、研究内容1. 摩托车噪声特点分析通过调查分析、现场实测等方法，对摩托车在不同速度下产生的噪声进行测定，确定其噪声频率和强度的特征，为进一步设计和改进消声器做出科学准确的基础研究。
2. 摩托车消声器结构原理分析针对传统消声器的工艺结构，分析其消音效果，并选取最为典型的消声器结构进行声学原理分析，探究其消音机理。
3. 摩托车消声器材料参数分析通过实验分析不同材料参数对消音效果的影响，确定摩托车消声器材料的最佳配比，以提高消声器的消音性能。
4. 消声器结构改进设计根据上述分析结果，通过调整摩托车消声器的材料、结构和工艺等参数，优化传统消声器结构，提高其消音效果，并进行模拟分析和实验验证。
三、研究方法1. 调查分析法：采用问卷调查及实地调研等方法，收集摩托车噪声特点和消声器使用情况等信息。
2. 声学测试法：利用声学仪器进行实验测试，测量摩托车不同速度下产生的噪声频率、幅度和相位等特征参数。
3. 材料参数测试法：对不同材料参数进行实验测试，确定其对消声器的消音效果的影响程度。
4. 数值模拟法：通过计算机仿真技术对消声器的结构优化设计进行虚拟仿真和分析，确定最佳设计方案；同时进行实验验证，以确保数值计算结果的准确性。
四、预期目标及成果通过对摩托车消声器的性能特点分析和结构优化设计，预期实现以下几个目标和成果：1. 对摩托车噪声特点和消声器使用情况等信息进行调查分析，为消声器的改进提供科学依据；2. 对消声器的声学工艺原理进行分析研究，确定其消音机理；3. 确定摩托车消声器材料的最佳配比，提高消声器的消音效果；4. 通过消声器结构的改进设计，提高其消音性能；5. 确定最佳设计方案，实现消声器的模拟分析和实验验证，并取得一定的成果和经验。
小孔喷注复合式消声器综合性能分析和优化第一章绪论课题研究背景和意义空气压缩动力发动机的崛起对传统的燃油发动机发起挑战,其结构简单、安全、经济和清洁的优点,证明了它的商用价值和实用性。
空气压缩动力发动机,以压缩空气为动力,其特点能量转换效率相对高、消耗成本相对低;其缺陷在于自身储能密度的限制,其升功率有限,不能达到传统内燃机的水平。
引入混合动力,既可以有效利用柴油机废热,又可以提高高压气体可用能的利用效率。
压缩空气/燃油混合动力发动机在压缩空气动力和内燃机两种模式下运转。
发动机在低负荷或低速时采用压缩空气动力模式,充分发挥气动发动机低速大扭矩和零污染的特点;在负荷较大或速度较高时采用内燃机模式。
传统抗性排气消声器在结构上大都采用扩张室、内插管、穿孔管、穿孔板等元件的组合。
传统抗性排气消声器对低频噪声消声性能较差,且气流在通过腔室以及穿孔板或穿孔管时局部受阻,排气阻力大,发动机功率损耗严重。
压缩空气动力所需要的储存压力达到数百个大气压,工作压力为几十个大气压,排气压力也达到几十个大气,发动机对排气消声器的要求更高,传统的消声器已不能有效承受这么大压力;同时由于混合动力发动机的两种工作模式,使得排气噪声覆盖的噪声频段变宽,加大了整体排气消声的难度。
因此研究能有效降低混合动力发动机排气噪声,且声学性能好、排气阻力低的高效节能消声器显得非常必要。
基于混合动力发动机排气压力波动大、噪声频带宽、低频噪声峰值突出的特点,根据进排气噪声频谱的分布情况将不同消声元件组合起来,产生新型复合式消声器。
但是消声器结构越复杂,压力损失越大,加工成本、难度越高,所以要在掌握基本消声单元的消声特性和和空气动力性能的计算和分析方法上,根据进排气噪声的频谱特性,选择合适的复合式消声结构。
通过文献查阅和前人研究,发现小孔喷注结构元件和扩张室的复合式最符合论文研究要求,利用小孔喷注的移频作用、扩张室抑制低频峰值及多级串接加宽频可以实现混合动力发动机排气噪声控制。
摩托车消声器原理
嘿，咱今天就聊聊摩托车消声器原理哈。
有一回啊，
我骑着摩托车出去兜风，那声音可大了，感觉自己就像个
小火车头。
后来我就好奇，这摩托车消声器到底是咋工作
的呢。
咱先说说这声音是咋来的吧。
摩托车发动机一工作，
就像个小怪兽在咆哮，那声音“嗡嗡”的可响了。
这声音
要是不处理一下，那可太吵了。
我就想象着这声音像一群
小调皮鬼，到处乱窜。
然后说说消声器的作用吧。
消声器就像个小魔法师，
专门来对付这些调皮的声音。
它里面有好多小房间和小通道，声音一进去就像进了迷宫一样。
我就想象着那些声音
在消声器里转来转去，都晕头转向了。
比如说，声音进入消声器后，会遇到一些隔板啊、吸
音材料啥的。
这些东西就像小卫士一样，把声音拦住。
声
音撞在隔板上，就像小弹珠撞在墙上一样，力量就变小了。
还有那些吸音材料，就像小海绵，把声音吸进去，让它出
不来。
我有一次好奇，就把消声器拆下来看了看。
里面黑乎
乎的，全是一些奇怪的结构。
我用手摸了摸那些吸音材料，软软的，还挺好玩的。
不过我可不敢乱动，赶紧又装回去了。
嘿，经过这么一研究，我对摩托车消声器的原理也有
点明白了。
以后再骑摩托车，就知道这消声器是咋让声音
变小的啦。
这就是我对摩托车消声器的认识啦。
摩托车排气消声器数值模拟研究
李洪亮;王务林;陈雪琴
【期刊名称】《摩托车技术》
【年(卷),期】2005(000)012
【摘要】消声器的数值模拟涉及到流体动力学、结构动力学以及声学等多个学科的知识.本文利用传递矩阵法,建立了消声器与发动机的联合模型,在此基础上对该消声器的各项性能进行了数值模拟,并以一维模拟结果作为边界条件,利用通用流体力学软件对消声器的流场进行了更加深入的模拟研究.模拟结果表明:改进消声器在高频有较好的消声效果,而原消声器在中、低频有较好的消声效果;改进消声器的背压优于原消声器.本项目数值模拟的结果为消声器的优化设计奠定了基础,对消声器的优化设计有一定的指导意义.
【总页数】4页(P21-24)
【作者】李洪亮;王务林;陈雪琴
【作者单位】中国汽车技术研究中心催化净化工程中心;中国汽车技术研究中心催化净化工程中心;合肥汇凌汽车零部件有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】U4
【相关文献】
1.摩托车排气消声器声学性能研究及结构改进 [J], 王震武;毛文刚
2.浅谈摩托车排气消声器 [J], 牛志军
3.摩托车发动机排气消声器优化设计 [J], 莫宗海
4.摩托车发动机排气消声器优化设计 [J], 莫宗海;
5.内燃机排气消声器数值模拟研究进展 [J], 赵志文;武佩;宣传忠;马彦华;苏赫因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
消声量越⼤，表⽰消声器的消声效果越好。
（1）插⼊损失：消声器的插⼊损失是指在声源与测点之间插⼊消声器前后，排⽓⼝辐射功率级之差。
（2）传递损失：消声器的传递损失是指消声器进⼝端⼊射声的声功率级与消声器出⼝端透射声功率级之差，单位是dB.传递损失的数学表达式为：为了测量消声器的传递损失中的消声器进⼝端⼊射声的声功率级与消声器出⼝端透射声功率级，通常要在消声器管道的末端设置⼀个消声末端，以避免末端声反射对测量的影响。
⽤插⼊损失作为评价量的优点是⽐较直观、实⽤、测量也简单。
但插⼊损失往往不仅决定于消声器本⾝特有性能⽽且与声源、末端负载以及系统总体装置的情况紧密相关。
因此，适于在现场测量中⽤来评价安装消声器前后的综合效果。
⽽传递损失仅仅反映了消声器⾃⾝的特性，和声源、末端负载等因素⽆关。
某四缸发动机消声器优化设计以一款搭载四缸发动机的车型排气系统噪声为例，从试验数据、学术理论、软件分析等方面介绍了如何逐步利用排气怠速噪声、三档全油门噪声的频谱图和瀑布图分析噪声组成及问题存在原因，随后利用分析结果结合流体噪声理论优化消声器内部结构，利用GT-power建模确认优化的可行性并通过整车实验验证本次优化的效果，GT-power建模分析结果与试验结果的对比检验了流体噪声理论的准确性。
标签：消声器；阶次；声压级；瀑布图前言随着外资企业的不断进驻国内市场，自主品牌技术的提升以及市场的不断细分，汽车市场竞争日益激烈，车企不能仅仅依靠价格战来实现自我的发展；同时，随着消费者的消费意识不断增强，对产品的品质提出了更高的要求，促使我们必须从技术角度不断提升产品品质。
在购买和使用汽车特别是乘用车时，噪声是顾客关注的一项重要的指标。
其中，汽车排气噪声的优化对于提高汽车噪声满意度具有重要意义。
排气消声器是作用于发动机的燃烧废气，有效降低排气噪声的一种汽车零部件；同时，在一些特殊车型上，通过不断的优化调试，以满足购买者的排气音质需求。
消声器的选用需要根据匹配发动机的排量、功率等参数确定，其降噪效果还跟发动机的燃烧参数有密切的关系。
文章通过对噪声频谱进行分析，根据振动噪声理论知识，确定优化方向。
同时，利用GT-power建模与实验验证相结合，有效的完成噪声优化设计。
1 优化背景某车型，搭载直列四缸汽油发动机，通过研究标杆竞品车型的NVH特性，在设计之初，建立了一套排气系统相关的性能指标（见图1），作为其设计输入和验证指标。
再结合前期的消声器开发经验，设计了一套较为合理的基础模型。
经实车测试发现，排气尾管噪声相对前期设定的性能指标有一定的差距，不满足设计要求，存在一定的优化空间。
因此，在不变动排气系统外模型的情况下，需要针对消声器内部结构进行一定的优化。
2 数据分析为了更好的研究和分析噪声问题点并找出正确的优化方向，分别完成了排气口怠速定置噪声和整车3档全油门加速噪声测试。
摩托车消音器原理
摩托车消音器是一种安装在摩托车排气管上的装置，用于减少或消除发动机排气产生的噪音。
其原理是通过一系列设计和构造，将排气气流经过消音器内部的吸音材料和隔音结构，使排气噪音得到有效的吸收和降低。
消音器的内部结构通常由进气管、吸音棉、隔音壳和出气管等组成。
当发动机排气气流通过进气管进入消音器内部时，气流会先经过吸音棉。
吸音棉的材质多为陶瓷纤维、玻璃纤维、矿物纤维等，它们具有良好的隔音性能。
排气气流经过吸音棉时，声波会被吸收，转化为微小的热量，从而减少了噪音的产生。
隔音壳是消音器的外壳，其材质通常由金属或特殊合金制成，具有一定的隔音效果。
隔音壳的结构会利用声波反射原理，将部分声波反射回消音器内部，从而增加了消音的效果。
最后，排气气流经过吸音棉和隔音壳后，会通过出气管排出。
由于消音器的设计和结构，气流在经过吸音棉和隔音壳的过程中发生了多次碰撞和减速，从而减弱了噪音的扩散和传播。
总的来说，摩托车消音器通过利用吸音棉和隔音壳的结构设计，减少了排气气流中声波传播的能量，从而达到降低噪音的效果。
因此，它在摩托车运行过程中起到了重要的噪音控制作用。
机动车辆消声器的声学优化与设计策略一、引言机动车辆消声器作为汽车排气系统的重要组成部分，起到降低排气噪声和改善整体声学性能的关键作用。
在如今注重环境保护和乘坐舒适性的社会背景下，汽车消声器的声学优化和设计策略变得尤为重要。
本文将从消声器的声学原理出发，探讨机动车辆消声器的声学优化和设计策略。
二、机动车辆消声器的声学原理机动车辆消声器主要通过吸声和反射声两种作用方式来降低排气噪声。
其中，吸声是通过消声器内部的吸声材料将声能转化为热能，从而减小声波的能量；反射声则是通过消声器内部的多重腔室结构将声波反射、折射和干涉，以降低噪声的传播。
基于这些声学原理，我们可以设计出更加高效的机动车辆消声器。
三、机动车辆消声器的设计策略1. 吸声材料的选择：消声器内部的吸声材料是保证消声效果的关键。
常用的吸声材料包括玻璃纤维、陶瓷纤维、蜂窝状金属等。
在选择吸声材料时，需要考虑其吸声性能、耐高温性能、机械强度和耐久性等因素。
2. 多重腔室结构设计：消声器内部的多重腔室结构可以有效地增加声波的传播路径，提高声波的折射和干涉效果。
通过合理设计腔室的尺寸和形状，可以实现更好的声学性能。
3. 阻尼材料的应用：阻尼材料可以有效地减少声波在消声器内部的反射和干涉，进一步降低排气噪声。
常用的阻尼材料包括聚酰亚胺薄膜、海绵橡胶等。
在设计消声器时，适当添加阻尼材料可以提高整体性能。
4. 流体动力学优化：消声器内部的气体流动对声学性能也有重要影响。
通过流体动力学优化技术，可以减少气流噪声和气体振动，提高消声器的降噪效果。
5. 结构材料的选择：消声器的结构材料需要兼顾强度和重量的平衡。
常用的结构材料包括不锈钢、铝合金等。
通过合理选择材料可以实现消声器的轻量化和性能的平衡。
四、机动车辆消声器的声学优化1. 声学性能测试：在消声器设计完成后，需要进行声学性能测试以确保其满足设计要求。
常用的测试方法包括音压级测试、频率响应测试和声阻抗测试等。
通过测试结果的分析，可以对消声器进行进一步优化。
收稿日期:2009-11-27;修改日期:2009-12-28作者简介:杨有粮(1962-),男,西安人,西北工业大学,副教授(硕士),主要从事噪声与振动控制及测试技术的教学科研工作。
E-m ai:lyangy@l nw pu 文章编号:1006-1355(2010)05-0102-03XX 型摩托车消声器性能分析与改进杨有粮,闫 靓,王海涛(西北工业大学航海学院,西安 710072)摘 要:为改善XX 型摩托车的声学品质,对该产品消声器的声学性能及所产生的噪声进行分析和估算,同时根据噪声控制原理提出相应的改进方案,对改进的样品进行测试及主观实验,结果表示其声质量有了明显改善。
关键词:声学;声学品质;消声器;降噪量;噪声测量中图分类号:TB53;TB52 文献标识码:ADO I 编码:10.3969/.j issn .1006-1355.2010.05.024Perfor m ance Anal ysis and I m prove m ent for the m ufflers of XX -TypeM otorcycleY ANG You -liang,Y AN L iang,WANG H ai -tao(College o fM ari n e Eng i n eer i n g ,N orthw estern Polytechn ica lUniversity ,X i p an 710072,China) A bstract :I n order to i m pr ove the sound quality o fXX-type m otorcycle ,the acoustic perfor m ance ofits mu fflers is ana lyzed and the no ise reduction is esti m ated .M eanwh ile ,suggestions f o r i m prov i n g the sound qua lity o f the mu fflers are proposed accordi n g to the princ i p le o f no ise contro.l The no i s e m easure -m ent and the sub jecti v e experi m ent of the i m proved sa m ples o f t h e m ufflers are carried ou.t The resu lts indicate that the sound quality has been i m proved si g nificantly .Key words :acousti c s ;acoustics sound qua lity ;m uffler ;no i s e reduction ;noise m easure m en tXX 型摩托车在国内深受用户欢迎车,具有很强的市场竞争力,但在启动加速时感觉声响稍差,即声品质不尽如人意,为此,本文对该摩托车消声器的结构进行了声学分析,对各主要消声结构的消声量和消声频带进行了估算,并针对目前所测的噪声数据提出了改进方案,改进后对样品的测试结果及主观实验表明:其声音品质有了明显的改善。
1 消声器结构XX 摩托车消声器的内部结构及相关尺寸如图1所示。
由图1可以看出,该消声器外壳由圆锥管Y ZG 、圆柱管YG 及尾端WD 三部分组成,其内部由与排气管相连接的g 1管及其横隔板b 1、内圆锥管gz 、横隔板b 2、b 3、b 4、b 5及收缩管g 2-g 3、g 4-g 5和g 6组成,其中横隔板b 1带有12个直径3mm 的开孔,圆锥管gz 开有40个直径12mm 的壁孔,横隔板b 2上有52个直径5mm 的通孔,圆柱管YG 的内径为92mm。
图1 XX 摩托车消声器结构及相关尺寸图F i g.1XX m otorcycle m uffler structureand assoc iated s i ze d i agra m噪 声 与 振 动 控 制第5期2010年10月1032 声学结构分析与消声量估算由图1可以看出,内圆锥管gz 和外圆锥管YZG 及圆柱管YG 之间形成腔室q 1,从而构成共振式消声器,横隔板b 2、b 3、b 4和b 5将消声器后半部分成q 2、q 3和q 4三个腔室,由腔室q 2、g 2-g 3管和腔室q 4组成第一级扩张式消声器,q 4、g 4-g 5管和腔室3构成第二级扩张式消声器,q 3、g 6管和室外空间构成第三极扩张式消声器,而b 2是一个开孔的横隔板,也可以看成是具有一定消声性能的抗性结构。
各消声器的消声量和消声频带估算如下。
2.1 共振式消声器根据圆锥角及所给几何尺寸,可计算出腔室q 1的容积为V 1=560@103mm 3。
内圆锥gz 壁孔每孔传导率为G =P d 2/4l 0+0.8d =P @122/41+0.8@12U 10.67mm其中d 为壁孔直径,l 0为孔径有效长度。
由于孔心距较大,故总的传导率G T =nG =426.8mm 。
因此,共振频率f r =c 2PG t V 1U 344@1032P426.8560@103=1511H z对于以f r 为中心频率的倍频带(上下限频率分别为1068H z ,2136H z),其消声量为L N R =10lg[1+2K 2]=10.7dB 其中K =G T V 1/2S =2.33为引入参数,S 为园锥管gz 的等效面积,其值为S =P d 2/4=P (90+32)2/2/4=3117mm 2该共振消声器的特性如图2所示。
图2 共振消声器特性曲线F i g.2R esonance muffl er cha racte ristic curve2.2 扩张式消声器第一级扩张消声器由腔室q 2、g 2-g 3管和腔室q 4组成,腔室直径即为圆柱管YG 的内径,故其截面积S 0=P d 20/4=6647.6mm 2,收缩管g 2-g 3的内径为20mm,所以,S 2=S 3=P d 22/4=314.2mm 2,因此,其扩张比s 02=S 0S 2+S 3=6647.6314.2@2=10.7,其最大消声量约为L 1NR m ax =20lg s 02-6=14.6dB由于g 2-g 3管的长度均为11.8mm,因此其最大消声频率f 1m ax 及通过频率f 1m in 分别为f 1max =(2n -1)c4l 2-3=(2n -1)3444@0.118728H z n =12.18kH z n =23.64kH z n =3f 1m in =nc 2l 2-3=n @3442@0.1181.46kH z n =12.92kH z n =24.38kH z n =3同理,可估算出第二级和第三级扩张消声器的消声量L 2NR ,L 3N R 及最大消声频率f 2m ax ,f 3max 如表1所示。
表1 扩张式消声器消声量及最大消声频率Tab .1Th e m axi m um NR and correspond i ng frequ enc ies of expan si on-type mu ffler L 1NR m ax /dB 14.6f 1m ax /k H z 0.728,2.18,.3.64,,L 2NR m ax /dB 13.5f 2m ax /k H z 1.43,4.36,7.12,,L 3NR m ax /dB 18.8f 3m ax /k H z0.573,1.72,2.86,,XX 型摩托车消声器性能分析与改进三级扩张式消声器特性曲线如图3所示,其组合特性曲线如图4所示。
共振式和扩张式消声器组合特性曲线如图5所示。
图5 共振-扩张振消声器组合特性曲线F i g.5Co m bina ti on characteristi c curve o f theR esonance -expansion type muffl er3 消声器噪声测量对XX 摩托车,按照国标分别在三种工况下(怠速、加速、怠速至加速)两个不同位置处(驾驶员处、消声器处)进行了辐射噪声测量,其中怠速至加速的噪声最能代表使用者对其产品声学品质的主管感受,图6和图7所示分别给出了消声器处和驾驶员位置的噪声频谱。
由图看出,驾驶位置处的噪声有3峰值,频率分别为140、330和480H z 附近,主要是500H z 以下的低频噪声,其中频率480H z 及140H z 附近的噪声与排气口处的相关性很大,因此,可以调整消声器的消声频段,增加500H z 以下的消声量。
由图7可以看出,将共振消声器的共振频率设置在480H z 附近,有望消去该频段的噪声。
4 改进方案及效果根据以上分析,对原消声器的消声频段做适当调整,主要采取以下措施:(1)调整共振消声器中心频率取f r =480H z ,则可以推算出G T U 43mm ,选壁孔直径为3mm,则其传导率为2.1mm,这样需要20个孔即可满足要求。
(2)降低扩展式消声器最大消声频率,消除部分通过频率为此,将g 2、g 3管由原来的118加长到145,这样最大消声频率可降低到590H z 的奇数倍;其中伸到腔室q 2中20mm,伸到腔室q 4中55mm 。
在腔室q 3中的长度约为70mm ,以保证插入管等于扩张部分长度的1/2和1/4。
(3)改善消声器的空气动力性能,降低再生噪声进气管g 1在原基础上加长50mm ,为加大气流通过面积,将其壁孔(U 5)由原来的16个增加到48个。
对原消声器设计进行改进后,进行了样品制作和声学测试,相应的两个位置处由怠速至加速工况下噪声谱如图8、图9所示,可以看出,两位置处480H z 附近的噪声明显的得到了抑制,140H z 附近的噪声也有较大改观,通过主观声学测试实验,该产品的声音品质与原来相比有了显著的提高。
参考文献:[1]盛美萍,王敏庆,孙进才.噪声与振动控制技术基础[M ].北京:科学出版社,2001.[2]马大猷.噪声与振动控制工程手册[M ].北京:机械工业出版社,2002.[3]陈可安,曾向阳,李海英.声学测量[M ].北京:科学出版社,2005.噪 声 与 振 动 控 制第5期2010年10月。
