畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）-輕型汽車抗式主消音器設(shè)計(jì).doc

摘 要隨著我國人民生活水平的提高，汽車在我國擁有量越來越大，交通噪聲愈發(fā)嚴(yán)重，排氣噪聲是汽車噪聲的主要聲源之一，所以消聲器的研究和設(shè)計(jì)越來越受人們重視。研究現(xiàn)代計(jì)算機(jī)模擬仿真在消聲器設(shè)計(jì)上的應(yīng)用，將更能提高消聲器設(shè)計(jì)水平。通過仿真設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)相結(jié)合，二者相互補(bǔ)充，從內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，減少設(shè)計(jì)時(shí)間，降低消聲器設(shè)計(jì)成本。消聲器的消聲量大小是設(shè)計(jì)消聲器的最主要指標(biāo)，本設(shè)計(jì)參照國家標(biāo)準(zhǔn)聲學(xué)消聲器測(cè)量方法GB/T47601995進(jìn)行了輕型汽車抗式主消音器的設(shè)計(jì)與數(shù)據(jù)處理，通過管道聲學(xué)實(shí)驗(yàn)法，對(duì)消聲器進(jìn)行了消聲性能實(shí)驗(yàn)，采用四傳聲器法測(cè)量原理對(duì)制作的兩管無孔消聲器模型和三管有孔消聲器模型分別做了測(cè)試，并得到其傳遞損失曲線和自譜曲線。通過實(shí)驗(yàn)和數(shù)據(jù)處理，完成了消聲器的設(shè)計(jì)，測(cè)試結(jié)果表明，內(nèi)部結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單的兩管無孔消聲器的傳遞損失僅為20dB，而經(jīng)過改進(jìn)的三管有孔消聲器的傳遞損失在6002000Hz頻段的傳遞損失可達(dá)到40dB，完全符合消聲器設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)。關(guān)鍵詞:消聲器，噪聲，傳遞損失要旨我國人民生活水準(zhǔn)高従、自動(dòng)車我國保有量大、交通騒音深刻、排気雑音自動(dòng)車雑音主要音源1、消音器研究設(shè)計(jì)人重視受。近代的研究消音器設(shè)計(jì)上応用似、更消音器高。通、設(shè)計(jì)実験互結(jié)合、2者互補(bǔ)充、內(nèi)部構(gòu)造設(shè)計(jì)行、設(shè)計(jì)時(shí)間減、消音器設(shè)計(jì)下。消音器消音大量消音器最主要指標(biāo)設(shè)計(jì)、冊(cè)國家標(biāo)準(zhǔn)音響學(xué)消音器測(cè)量方法GB/T47601995參照型自動(dòng)車式主消音器抵抗設(shè)計(jì)処理行設(shè)計(jì)、音響學(xué)通、法実験、消音器対消音性能実験行、4法測(cè)量原理採用製作2管無孔消音器模型3管有孔消音器模型対、得順次伝曲線曲曲線損害受。実験処理通、消音器設(shè)計(jì)完成、內(nèi)部構(gòu)造比較的簡(jiǎn)単2管無孔消音器損失順次伝20dB、進(jìn)歩3管有孔消音器通損失順次伝6002000Hz損失順次伝40dB達(dá)、完全消音器設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)合結(jié)果表明。:消音器、雑音、損失順次伝目 錄第1章 緒 論11.1 研究排氣消聲器的意義11.2消聲器研究現(xiàn)狀1第2章 消聲器設(shè)計(jì)32.1消聲器結(jié)構(gòu)原理分析32.2消聲器設(shè)計(jì)總體方案32.3消聲器基本參數(shù)選擇與設(shè)計(jì)計(jì)算4第3章 傳遞損失的測(cè)量方法103.1聲學(xué)測(cè)量方法103.2傳遞損失的四傳聲器法測(cè)量原理10第4章 消聲器模型的制作與傳遞損失的測(cè)量134.1 兩管無孔消聲器模型的制作134.2兩管無孔消聲器模型的傳遞損失測(cè)量134.3三管有孔消聲器模型的制作154.4三管有孔消聲器模型的傳遞損失測(cè)量17第5章 結(jié)論20參考文獻(xiàn)21致謝22附 錄23附 錄27III第1章 緒 論1.1 研究排氣消聲器的意義在城市環(huán)境中交通噪聲是輻射最強(qiáng)、影響面最廣的污染源。機(jī)動(dòng)車輛噪聲中，排氣噪聲是主要噪聲源之一，它的降低主要是通過安裝排氣消聲器。安裝消聲器后，必然對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生很大影響，一般消聲器的功率損失在3%到8%，消聲量較大時(shí)允許有較大的功率損失；匹配小功率發(fā)動(dòng)機(jī)的消聲器更要求有較低的功率損失。我國的汽車擁有量越來越大，人們對(duì)汽車的要求不再僅僅是交通工具而已，更要求車的節(jié)能環(huán)保，美觀和舒適。機(jī)動(dòng)車輛的交通噪聲是城市道路噪聲的主要來源，針對(duì)汽車的噪聲法規(guī)將會(huì)不斷嚴(yán)格。排氣噪聲作為汽車主要的噪聲源之一，這就要求消聲器的消聲性能要進(jìn)一步提高。雖然消聲器的設(shè)計(jì)方法已經(jīng)發(fā)展得比較成熟，但隨著人類科技的發(fā)展，新材料、新技術(shù)的成熟與應(yīng)用，特別是計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的快速發(fā)展，使消聲器設(shè)計(jì)又開始了新的篇章。應(yīng)用現(xiàn)代仿真技術(shù)設(shè)計(jì)理論進(jìn)行消聲器設(shè)計(jì)必然會(huì)降低消聲器設(shè)計(jì)成本，提高實(shí)驗(yàn)效率。本文將對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)排氣消聲器進(jìn)行設(shè)計(jì)研究，同時(shí)也是對(duì)計(jì)算機(jī)仿真算法知識(shí)的學(xué)習(xí)和應(yīng)用。1.2消聲器研究現(xiàn)狀排氣消聲器涉及氣體流動(dòng)、傳熱、振動(dòng)、聲學(xué)以及發(fā)動(dòng)機(jī)性能和結(jié)構(gòu)等多個(gè)學(xué)科，具有一定的復(fù)雜性，因此早期的研究工作主要以試驗(yàn)為主。對(duì)汽車排氣消聲器的設(shè)計(jì)，大多是在一維平面波理論計(jì)算的指導(dǎo)下，根據(jù)樣品及有關(guān)資料推薦的參數(shù)，加上設(shè)計(jì)者的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行設(shè)計(jì)，試驗(yàn)后滿足要求即可。而在計(jì)算復(fù)雜消聲器或分析頻率較高時(shí)，由于高次模式波的出現(xiàn)，一維平面波的分析結(jié)果并不準(zhǔn)確。對(duì)于復(fù)雜的消聲器，一維平面波理論和經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)都不能有效地支持實(shí)驗(yàn)工作，而且設(shè)計(jì)周期長(zhǎng)。同上述設(shè)計(jì)方法相比，三維數(shù)值方法可以在計(jì)算機(jī)上更為準(zhǔn)確地計(jì)算復(fù)雜的消聲器，更快地分析多個(gè)設(shè)計(jì)和改進(jìn)方案，找到最佳的方案，為實(shí)驗(yàn)提供更有效的參考。對(duì)于消聲器的數(shù)值研究是在計(jì)算機(jī)軟硬件不斷發(fā)展的前提下進(jìn)行的。這時(shí)出現(xiàn)兩個(gè)主要的研究方向，其一是對(duì)消聲器的各個(gè)參數(shù)進(jìn)行多目標(biāo)優(yōu)化，以得到最好的消聲性能；其二是將聲學(xué)理論方程在二維或三維空間離散，以準(zhǔn)確地計(jì)算和分析復(fù)雜形狀消聲器的消聲性能。隨著計(jì)算機(jī)計(jì)算能力的不斷提高以及數(shù)值計(jì)算方法與理論的不斷完善和成熟，有限元法、邊界元法和有限差分法在聲學(xué)分析中都有所應(yīng)用。消聲器具有很多種類,其結(jié)構(gòu)形式也各不相同。根據(jù)消聲器的消聲原理和結(jié)構(gòu)不同,大致可將消聲器分為阻性消聲器、抗性消聲器、阻抗復(fù)合式消聲器和有源消聲器等。阻性消聲器是一種吸收型消聲器,利用聲波在多孔性吸聲材料中傳播時(shí),因摩擦將聲能轉(zhuǎn)化為熱能而消耗掉,從而達(dá)到消聲的目的。這種消聲器的有效頻帶較寬,對(duì)中高頻噪聲的消聲效果較好。缺點(diǎn)是吸聲材料的孔易被煙塵油污阻塞,在高溫侵蝕性氣體中使用壽命短,低頻噪聲效果較差,實(shí)際消聲量的大小與噪聲頻率有關(guān),存在上限失效頻率等。阻性消聲器按氣流通道的幾何形狀不同,又分為直管式、片式、蜂窩式、折板式、盤式、彎頭式消聲器等。其中,片式消聲器應(yīng)用最為廣泛;而彎頭式消聲器在國外已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用,以前國內(nèi)對(duì)它重視不夠,發(fā)展相對(duì)比較緩慢。阻性消聲器性能的改進(jìn)主要在于尋求具有防潮、防火、耐高溫、耐腐蝕等特點(diǎn)的高性能吸聲材料。同時(shí),根據(jù)不同的工程需要選取不同形狀的阻性消聲器和吸聲材料的護(hù)面結(jié)構(gòu)?？剐韵暺髋c阻性消聲器不同,它不使用吸聲材料,是借助管道截面的突然擴(kuò)張和收縮,或旁接共振腔,使沿管道傳播的噪聲在突變處向聲源反射回去,而不通過消聲器,從而達(dá)到消聲的目的。按其消聲原理又可分為干涉型、共振型和擴(kuò)張型等。這類消聲器構(gòu)造簡(jiǎn)單,耐高溫和氣體侵蝕,但頻率選擇性較強(qiáng),適用于窄帶噪聲和中低頻噪聲的控制,高頻噪聲消聲效果較差,與阻性消聲器相比,阻力損失較大。在工程實(shí)際中,為了改善單個(gè)擴(kuò)張室式消聲器消聲性能,通常將多個(gè)單節(jié)擴(kuò)張室消聲器串聯(lián)起來。對(duì)于共振式消聲器,除了串聯(lián)不同頻率的共振腔外,還可在共振腔中填充一些吸聲材料以增加聲阻,使有效消聲的頻率范圍展寬。此外,氣體流動(dòng)對(duì)消聲器性能也有一定的影響。對(duì)于不同結(jié)構(gòu)形式的消聲器,氣體流動(dòng)影響聲學(xué)性能的效果不同,如:單端插入結(jié)構(gòu)對(duì)抑制中低頻氣流再生噪聲效果較好,而插入共振和典型空腔兩個(gè)結(jié)構(gòu)的中低頻再生噪聲較大。如何使抗性消聲器自身的聲學(xué)性能好而氣流再生噪聲較小,是需要進(jìn)一步研究解決的課題之一。第2章 消聲器設(shè)計(jì)2.1消聲器結(jié)構(gòu)原理分析抗性擴(kuò)張式消聲器是利用消聲器截面的突然擴(kuò)張(或收縮)，造成消聲器內(nèi)聲阻抗突變，以及腔壁使聲波產(chǎn)生折射、反射干涉和散射，從而使沿管道傳播的某些頻率的聲波不能通過消聲器，因此產(chǎn)生消聲效果。消聲器的結(jié)構(gòu)具有消聲效果明顯，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造容易，耐用耐碰撞等特點(diǎn)。但消聲的一維依賴性強(qiáng)，從而高頻效果不好。特別是由于追求大消聲量而增大擴(kuò)張比，使背壓增大、流場(chǎng)環(huán)境惡劣，這從流場(chǎng)分析中也可以看出的。實(shí)際中，發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣噪聲中低頻噪聲占主要地位，靜態(tài)設(shè)計(jì)主要是針對(duì)這點(diǎn)。聲波在單純管腔里，氣體流速同向的條件下比較準(zhǔn)確的滿足聲波一維性傳遞，特別是頻率在1000Hz以內(nèi)的聲波。因此采用平面波理論進(jìn)行1000Hz以內(nèi)設(shè)計(jì)是比較準(zhǔn)確的，就本形式的消聲器而言，對(duì)于高于2000Hz的噪聲消聲也具有實(shí)際意義。也就是說這樣設(shè)計(jì)的消聲器最低在整個(gè)頻域內(nèi)滿足了一維性消聲。所以應(yīng)用上述原理進(jìn)行簡(jiǎn)單抗性消聲器設(shè)計(jì)是有實(shí)際指導(dǎo)作用的。2.2消聲器設(shè)計(jì)總體方案抗性消音器是利用各種形狀、尺寸的管道或所謂共振腔的適當(dāng)組合，造成聲波在系統(tǒng)中傳播時(shí)阻抗失配，使聲波在管道和共振腔內(nèi)發(fā)生反射或干涉，從而降低了它輸出的聲能。由于它的消聲效果隨頻率而變化，故又稱聲學(xué)濾波器。抗性消音器的消聲頻帶較窄，在中、低頻消聲效果較好，高頻較差。從對(duì)汽車排氣消音器的要求來看，采用抗性消音器最為合適，因?yàn)樗侨饘俳Y(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，能耐高溫，耐腐蝕，耐氣流沖擊，成本低，壽命長(zhǎng)。為了彌補(bǔ)其高頻消聲效果的缺陷，往往需要采用如穿孔板或多級(jí)組合等對(duì)高頻消聲效果較好的結(jié)構(gòu)。輕型車是指載重量在12.5噸的汽車，其內(nèi)燃機(jī)氣缸排量大約在22.5升，輕型車在汽車中所占比重較大。輕型車排氣消音器具有如下特點(diǎn)：消音器入口管徑，即內(nèi)燃機(jī)排氣管徑在50mm左右；消音器腔直徑為120200mm ,相應(yīng)的擴(kuò)張比在616mm之間；消音器長(zhǎng)度在500800mm范圍。輕型車排氣噪聲一般在120125dB，相當(dāng)于中型卡車的水平，而其消音器限制容積較小，基本上是中型卡車的1/2；另外，輕型車內(nèi)燃機(jī)的轉(zhuǎn)速較高，因此要達(dá)到重型車消音器所具有的消聲量，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)就更趨復(fù)雜。2.3消聲器基本參數(shù)選擇與設(shè)計(jì)計(jì)算2.3.1消聲器結(jié)構(gòu)參數(shù)的選擇已知消聲器必需的消聲量，要設(shè)計(jì)最佳的抗性消聲器結(jié)構(gòu)，目前尚無直接的優(yōu)化方法。為了滿足消聲量要求必須通過恰當(dāng)?shù)男螤罱M合或附加共振器來反復(fù)驗(yàn)算。一般擴(kuò)張式消聲器主要在31.55000Hz的頻率范圍內(nèi)獲得普遍的消聲，穿孔共振式消聲結(jié)構(gòu)可進(jìn)一步消減10008000Hz的高頻噪聲。（1）消聲器擴(kuò)張比m的選擇擴(kuò)張比m增大，消聲量增大。增大m有兩種途徑，一是縮小消聲器入口或出口管的直徑，二是增大消聲器外殼的直徑。消聲器出入口管的直徑不得小于內(nèi)燃機(jī)排氣歧管出口或排氣道口的直徑，否則因排氣背壓增高，引起功率損失增加；同時(shí)也會(huì)使排氣流速增加，容易激發(fā)再噪聲，影響消聲器的實(shí)際消聲效果。消聲器的外形尺寸將受到安裝位置限制，不能過大；且消聲器外殼直徑過大，降低了其上限失效頻率。統(tǒng)計(jì)資料表明，重型汽車排氣管直徑約為90mm左右，消聲器直徑在250300mm范圍；中型卡車排氣管直徑大致為65mm，消聲器直徑在180250mm；輕型車排氣管直徑在50mm左右，消聲器直徑在120200之間。一般消聲器的m值在916范圍內(nèi)選取。（2）消聲器容積的選擇消聲器容積合理的選擇方法應(yīng)是在實(shí)用條件允許的情況下，盡量取大的容積為宜。因?yàn)槿莘e增大，有助于降低下限失效頻率，增加消聲效果；容積太小會(huì)引起功率損失增大。一般四沖程內(nèi)燃機(jī)轎車的消聲器容積為內(nèi)燃機(jī)排量的47倍；載重汽車消聲器容積是內(nèi)燃機(jī)排量的35倍；二沖程內(nèi)燃機(jī)由于每轉(zhuǎn)都要排氣一次，因此其相應(yīng)車型的消聲器容積一般取為四沖程車型的二倍。此外，在擴(kuò)張比m確定后，選定了容積，實(shí)際上就已確定了消聲器的長(zhǎng)度。通常的長(zhǎng)度、直徑比在26范圍內(nèi)取值。（3）消聲器內(nèi)部結(jié)構(gòu)的選擇單個(gè)擴(kuò)張腔很難滿足對(duì)汽車排氣噪聲消聲量的要求，實(shí)用的汽車排氣消聲器多為多個(gè)擴(kuò)張腔用穿孔管和穿孔板連接起來的多級(jí)消聲器。一般說，級(jí)數(shù)多消聲量就大，且高頻消聲效果好。但消聲量并不隨級(jí)數(shù)增加而按比例增加，五級(jí)以上就收效不大，故一般根據(jù)對(duì)消聲量的要求在25級(jí)內(nèi)選取。如重型汽車消聲器多選24腔，內(nèi)部結(jié)構(gòu)采用擴(kuò)張腔和穿孔結(jié)構(gòu)相結(jié)合；中型卡車消聲器基本上是34腔，內(nèi)部結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，有穿孔管結(jié)構(gòu)、旁支共振腔結(jié)構(gòu)、擴(kuò)張結(jié)構(gòu)等；輕型車消聲器則基本上采用三腔和四腔，內(nèi)部結(jié)構(gòu)較復(fù)雜。（4）消聲器尾管的選擇消聲器尾管的作用，一是進(jìn)一步降低噪聲，二是將氣引到整車合適的位置排入大氣。對(duì)尾管的選擇包括尾管的長(zhǎng)度及末端出口形狀。末端出口形狀有正切口、斜切口、魚尾管口等，一般多采用正切口和斜切口。最佳的尾管長(zhǎng)度應(yīng)兼顧消聲量和功率損失綜合確定，僅從消聲角度考慮，就是也能夠使插入損失中反應(yīng)尾管效應(yīng)的項(xiàng)： （2-1）即， 在確定滿足必需消聲量要求時(shí)，消音器的主要結(jié)構(gòu)型式如下：消音器的入口管內(nèi)徑選為：50mm考慮到汽車底牌安裝位置的限制，消音器外殼不能太大，取為：160mm，出口管內(nèi)徑應(yīng)與入口管內(nèi)徑相同，取為：50mm，主腔內(nèi)換氣管直徑取為：40mm，進(jìn)氣管和換氣管管壁打孔，孔徑為：5mm，穿孔率為19.1%，擴(kuò)張比m取為：12。2.3.2消聲器的設(shè)計(jì)計(jì)算應(yīng)用到的計(jì)算公式如下： （2-2） （2-3） （2-4） （2-5） （2-6） 利用MATLAB計(jì)算結(jié)果如下：傳遞損失及自譜曲線： 圖2.1 傳遞損失曲線按著設(shè)計(jì)要求，設(shè)計(jì)的消音器傳遞損失應(yīng)達(dá)到3040dB，這樣就比較符合國內(nèi)大多數(shù)輕型消音器的降噪標(biāo)準(zhǔn)了。圖2.2 自譜1圖2.3自譜2圖2.4 自譜3圖2.5 自譜4自譜1和2分別是消音器入口處的聲波，它們的聲波能量比較高，波峰處基本在60dB左右，而自譜3和4代表的是消音器出口的聲波能量，相對(duì)于入口處的聲波要降低了許多，波峰處基本在40dB上下，由計(jì)算結(jié)果可以看出，總的消音量可以達(dá)到40dB左右。第3章 傳遞損失的測(cè)量方法3.1聲學(xué)測(cè)量方法對(duì)材料聲學(xué)性能的測(cè)量，傳統(tǒng)的方法有混響室法、隔聲室法、駐波管法，混響室法測(cè)量材料的無規(guī)入射聲系數(shù)，隔聲室法測(cè)量材料的無規(guī)入射傳遞損失，與實(shí)際工程中聲波的入社方式接近，但是不同的實(shí)驗(yàn)室對(duì)同一種聲學(xué)材料的測(cè)量結(jié)果差別較大，至今仍未解決。另外所需試件面積較大，不利于材料的初期研究。駐波管法測(cè)量材料的吸聲系數(shù)及法向聲阻抗被認(rèn)為是精確的、可靠的。但是由于只能用純音激勵(lì)聲源，因而測(cè)量是很費(fèi)時(shí)的，特別是在測(cè)量某種需要分析帶寬聲學(xué)性能的材料時(shí)，尤其如此。隨著電子計(jì)算技術(shù)而發(fā)展起來的雙傳聲器法，用白噪聲激勵(lì)生源，采用FFT信號(hào)處理技術(shù)，迅速獲得全頻域的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，測(cè)量結(jié)果比較穩(wěn)定，現(xiàn)在已有相應(yīng)的國際標(biāo)準(zhǔn)。許多聲學(xué)家對(duì)此做了大量的工作，特別是雙傳聲器法傳遞函數(shù)法更適合計(jì)算機(jī)的應(yīng)用，雙傳聲器法快速穩(wěn)定地測(cè)量材料吸聲系數(shù)及法向聲阻抗。盡管四傳聲器法測(cè)量材料的傳遞損失早已提出，但是測(cè)量管道的終端必須是無反射的。由于設(shè)備不完備，本次消聲器的傳遞損失測(cè)量將采用四傳聲器法。3.2傳遞損失的四傳聲器法測(cè)量原理如圖3.1所示，材料后面向右傳播的波看作透射波，可得到傳遞損失公式為：將材料后面向右傳播的波看作透射波與反射波之和，可得到修正的傳遞損失公式為：圖3.1 傳遞損失測(cè)量示意圖傳遞損失測(cè)量器材：圖3.2 揚(yáng)聲器圖3.3 放大器圖3.4 麥克風(fēng)第4章 消聲器模型的制作與傳遞損失的測(cè)量4.1 兩管無孔消聲器模型的制作根據(jù)MATLAB的計(jì)算結(jié)果，結(jié)合實(shí)際設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)和尺寸，采用塑料管材制作了簡(jiǎn)單的兩管無孔消聲器模型。如圖4.1所示：圖4.1 兩管無孔消聲器模型由于內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)考慮的不夠，致使測(cè)量結(jié)果和計(jì)算結(jié)果有一定的偏差，預(yù)計(jì)消音量在3040dB,實(shí)際卻為20dB左右，這是由于結(jié)構(gòu)的問題，使得消聲效果不明顯，這是需要改進(jìn)的地方，也是設(shè)計(jì)的主要問題所在。 4.2兩管無孔消聲器模型的傳遞損失測(cè)量利用四傳聲器法測(cè)量對(duì)兩管無孔消聲器模型的傳遞損失測(cè)量結(jié)果如下：圖4.2 傳遞損失曲線圖4.3 自譜1圖4.4自譜2圖4.5自譜3圖4.6自譜4由測(cè)量結(jié)果也可以看出，兩管無孔消聲器模型的消聲效果不是很明顯，從傳遞損失曲線可以看出，消音量?jī)H為20dB左右，與設(shè)計(jì)消音量有很大差別，通過自譜曲線也可以看出，在麥克1、2上測(cè)得的音量是90dB左右，在麥克3、4上測(cè)得的音量是80dB左右，消音量很小，內(nèi)部結(jié)構(gòu)還需要進(jìn)一步改進(jìn)，這是下一步工作必須完成的。4.3三管有孔消聲器模型的制作由于兩管無孔消聲器模型的消音效果不明顯，對(duì)消聲器內(nèi)部結(jié)構(gòu)加以改進(jìn)，并參考了消聲器制作商的一些做法，如在其內(nèi)部加特種消聲棉，各腔擋板打孔，換氣管直徑改小等，制作了三管有孔消聲器模型，它與模型有很大的區(qū)別，尤其是內(nèi)部結(jié)構(gòu)上，有了明顯的改進(jìn)。如圖4.7所示：圖4.7 三管有孔消聲器模型其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖：圖4.8 結(jié)構(gòu)圖1圖4.9結(jié)構(gòu)圖2參考兩管無孔消聲器模型的經(jīng)驗(yàn)，三管有孔消聲器模型的制作嚴(yán)格按著設(shè)計(jì)要求完成，并在一些關(guān)鍵方面做了進(jìn)一步的完善，如制作模型的材料也由塑料管材改用鐵質(zhì)管材，各接口處均焊接，避免了聲波的損失，密閉性較好。 4.4三管有孔消聲器模型的傳遞損失測(cè)量同兩管無孔消聲器模型相同，對(duì)于三管有孔消聲器模型依然采用四傳聲器法測(cè)量，為了達(dá)到最佳效果，用膠帶將消聲器與測(cè)量裝置的各個(gè)接口處封閉，并在消聲器底部放置海綿塊，防止聲波共振，對(duì)三管有孔消聲器模型的傳遞損失測(cè)量結(jié)果如下：圖4.10 傳遞損失曲線圖4.11 自譜1圖4.12 自譜2圖4.13 自譜3圖4.14 自譜4由測(cè)量結(jié)果可以看出，三管有孔消聲器模型的消音效果非常的明顯，在高頻階段傳遞損失在3040之間，通過自譜曲線我們也可以明顯的看到，麥克1、2處的音量在60dB左右，而麥克3、4測(cè)得的音量為40dB上下，基本達(dá)到消音的目的，完全符合消聲器制作的要求。第5章 結(jié)論機(jī)動(dòng)車輛噪聲中，排氣噪聲是主要噪聲源之一，它的降低主要是通過安裝排氣消聲器。在對(duì)輕型汽車抗性主消聲器的設(shè)計(jì)過程中主要實(shí)現(xiàn)：1）消聲器結(jié)構(gòu)原理分析 抗性擴(kuò)張式消聲器是利用消聲器截面的突然擴(kuò)張(或收縮)，造成消聲器內(nèi)聲阻抗突變，以及腔壁使聲波產(chǎn)生折射、反射干涉和散射，從而使沿管道傳播的某些頻率的聲波不能通過消聲器，因此產(chǎn)生消聲效果；2）消聲器結(jié)構(gòu)參數(shù)的選擇 已知消聲器必需的消聲量，要設(shè)計(jì)最佳的抗性消聲器結(jié)構(gòu)，目前尚無直接的優(yōu)化方法。為了滿足消聲量要求必須通過恰當(dāng)?shù)男螤罱M合或附加共振器來反復(fù)驗(yàn)算。參數(shù)的選擇主要進(jìn)行了消聲器擴(kuò)張比m的選擇，消聲器容積的選擇，消聲器內(nèi)部結(jié)構(gòu)的選擇，消聲器尾管的選擇；3）消聲器的設(shè)計(jì)計(jì)算 通過MALTAB編寫程序完成計(jì)算過程；4）消聲器模型的制作 先后制作了兩管無孔消聲器和三管有孔消聲器兩個(gè)消聲器模型；5）傳遞損失的測(cè)量 運(yùn)用傳遞損失的四傳聲器法測(cè)量原理分別對(duì)兩管無孔消聲器模型和三管有孔消聲器模型進(jìn)行了測(cè)量；6）繪制消聲器裝配圖 利用CAXA繪制并利用CATIA繪制效果圖。 參考文獻(xiàn)1 馬大酞. 噪聲與振動(dòng)控制工程手冊(cè). 機(jī)械工業(yè)出版社, 20022 傅德薰, 馬延文. 計(jì)算流體力學(xué). 高等教育出版社, 20023 黎志勤. 汽車排氣系統(tǒng)噪聲與消聲器設(shè)計(jì). 中國環(huán)境科學(xué)出版社, 1991. 2 4 常玉林. 城市道路交通系統(tǒng)聲環(huán)境分析和預(yù)測(cè)技術(shù). 碩士論文, 20045 張林. 柴油機(jī)排氣消聲器的設(shè)計(jì)選型. 起重運(yùn)輸機(jī)械出版社, 20016 史愛明. 非結(jié)構(gòu)動(dòng)網(wǎng)格下非定常氣動(dòng)力計(jì)算和嗡鳴研究. 西北工業(yè)大學(xué)碩士論文. 20037 袁兆成. 排氣消聲器的邊界元仿真設(shè)計(jì)方法. 吉林大學(xué)學(xué)報(bào)(工學(xué)版), 2004. 38 韓占中, 土敬, 蘭小平. 流體工程仿真計(jì)算實(shí)力與應(yīng)用. 北京理工大學(xué)出版社, 20049 徐瀕. 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)(1). 機(jī)械工業(yè)出版社, 199110 徐瀕. 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)(5). 機(jī)械工業(yè)出版社, 199111 呂玉恒. 噪聲與振動(dòng)控制設(shè)備及材料選用手冊(cè). 機(jī)械工業(yè)出版社, 199912 李瑞遐. 有限元法與邊界元法. 上?？萍冀逃霭嫔? 1993. 1013 黃其柏. 工程噪聲控制學(xué). 華中理工大學(xué)出版社, 1999. 814 嚴(yán)兆大. 內(nèi)燃機(jī)測(cè)試技術(shù). 浙江大學(xué)出版社, 199315 盛美萍. 噪聲和振動(dòng)控制技術(shù)基礎(chǔ). 北京: 科學(xué)出版社, 2001. 816 三本.自動(dòng)車技術(shù)會(huì)學(xué)學(xué)術(shù)講演會(huì)前刷集911,91104217 成田.出光技報(bào),Vo1.36，No2，p.44-50(2003)致謝經(jīng)過半年的忙碌和工作，本次畢業(yè)設(shè)計(jì)已經(jīng)接近尾聲，作為一個(gè)本科生的畢業(yè)設(shè)計(jì)，如果沒有導(dǎo)師們的督促指導(dǎo)，以及一起工作的同學(xué)們的支持，想要完成這個(gè)設(shè)計(jì)是難以想象的。 在這里首先要感謝我的導(dǎo)師XXX教授。王老師平日里工作繁多，但在我做畢業(yè)設(shè)計(jì)的每個(gè)階段，設(shè)計(jì)草案的確定和修改，中期檢查，后期詳細(xì)設(shè)計(jì)等每一步都傾注了XXX老師大量的心血。老師淵博的專業(yè)知識(shí)，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，精益求精的工作作風(fēng)，誨人不倦的高尚師德，嚴(yán)以律己、寬以待人的崇高風(fēng)范，樸實(shí)無華、平易近人精神都是我永遠(yuǎn)學(xué)習(xí)的榜樣。同時(shí)，我要感謝給我們授課的各位老師，正是由于他們的傳道、授業(yè)、解惑，讓我學(xué)到了專業(yè)知識(shí)，并從他們身上學(xué)到了如何求知治學(xué)、如何為人處事。我也要感謝我的母校遼寧工業(yè)大學(xué)，是她提供了良好的學(xué)習(xí)環(huán)境和生活環(huán)境，讓我的大學(xué)生活豐富多姿，為我的人生留下精彩的一筆。另外，感謝全體幫助過我的同學(xué)。同窗之誼和手足之情，我將終生難忘！路漫漫其修遠(yuǎn)兮，吾將上下而求索。我愿在未來的學(xué)習(xí)和工作過程中，以更加豐厚的成果來答謝曾經(jīng)關(guān)心、幫助和支持過我的所有領(lǐng)導(dǎo)、老師、同學(xué)、和朋友！附 錄程序Clear% 打開文件fp1= fopen(ch1.txt)；data1= fscanf(fp1,%f,1 inf)； data1= data1；fclose(fp1)；fp2= fopen(ch2.txt)；data2= fscanf(fp2,%f,1 inf)；data2= data2；fclose(fp2)；fp3= fopen(ch3.txt)；data3 = fscanf(fp3,%f,1 inf)；data3 = data3;fclose(fp3)；fp4= fopen(ch4.txt)；data4= fscanf(fp4,%f,1 inf)；data4 = data4；fclose(fp4)；fp5= fopen(TranLow12.txt)；data5= fscanf(fp5,%f %f,2 inf)；data5 = data5；fclose(fp5)；fp6= fopen(TranLow34.txt)；data6= fscanf(fp6,%f %f,2 inf)；data6= data6；fclose(fp6)；nfft=1968*2-1;fs=50000;window=hanning(982)；Fr_step=13;f=0:Fr_step:6000；Avg1=zeros(1968,1)；Avg2=zeros(1968,1)；Avg3=zeros(1968,1)；Avg4=zeros(1968,1)；CSDData12=zeros(1968,1)；CSDData34=zeros(1968,1)；for i=11:1:20Chan1=data1(1+4096*(i-1)：(4096*i),:)；Chan2=data2(1+4096*(i-1)：(4096*i),:)；Chan3=data3(1+4096*(i-1)：(4096*i),:)；Chan4=data4(1+4096*(i-1)：(4096*i),:)；% Power SpectrumPsd1=psd(Chan1,nfft,fs,window)；Psd2=psd(Chan2,nfft,fs,window)；Psd3=psd(Chan3,nfft,fs,window)；Psd4=psd(Chan4,nfft,fs,window)；Pxy12=csd(Chan1,Chan2,nfft,fs,window)；Pxy34=csd(Chan3,Chan4,nfft,fs,window)；Avg1=Avg1+Psd1；Avg2=Avg2+Psd2；Avg3=Avg3+Psd3；Avg4=Avg4+Psd4；CSDData12=CSDData12+Pxy12；CSDData34=CSDData34+Pxy34；endAvg1=Avg1/10；Avg2=Avg2/10；Avg3=Avg3/10；Avg4=Avg4/10；CSDData12=CSDData12/10；CSDData34=CSDData34/10；% 輸入標(biāo)定數(shù)據(jù)TranIn_Re=data5(:,1)；TranIn_Im=data5(:,2)；TranOut_Re=data6(:,1)；TranOut_Im=data6(:,2)；% 計(jì)算傳遞損失Tmag1 =TranIn_Re.*TranIn_Re+TranIn_Im.*TranIn_Im；Tmag2 = TranOut_Re.*TranOut_Re+TranOut_Im.*TranOut_Im；CSDInData_re=real(CSDData12);CSDInData_im=-imag(CSDData12)；CSDOutData_re=real(CSDData34);CSDOutData_im=-imag(CSDData34)；TlLin=10*(log10(Avg1(1:328,:)+Avg2(1:328,:)./Tmag1(1:328,:) ./(Avg3(1:328,:)+Avg4(1:328,:)./Tmag2(1:328,:)； %線性傳遞損失figure(1)plot(f(:,1:328),TlLin)；xlabel(Frequency (Hz)；ylabel(dB)；title(Transmission Loss)；axis(0 2000 0 80)；% 各通道自譜S1=10*log10(Avg1)+50；S2=10*log10(Avg2)+50；S3=10*log10(Avg3)+50；S4=10*log10(Avg4)+50；figure(2)plot(f(:,1:328),S1(1:328,:)；xlabel(Frequency (Hz)；ylabel(dB)；title(Auto Spectrum1)；axis(0 2000 0 80)；figure(3)plot(f(:,1:328),S2(1:328,:)；xlabel(Frequency (Hz)；ylabel(dB)；title(Auto Spectrum2)；axis(0 2000 0 80)；figure(4)plot(f(:,1:328),S3(1:328,:)；xlabel(Frequency (Hz)；ylabel(dB)；title(Auto Spectrum3)；axis(0 2000 0 80)；figure(5)plot(f(:,1:328),S4(1:328,:)；xlabel(Frequency (Hz)；ylabel(dB)；title(Auto Spectrum4)；axis(0 2000 0 80)；附 錄日文原材料自動(dòng)車環(huán)境問題1.従來大気汚染騒音都市型環(huán)境問題加、近年地球溫暖化層破壊地球環(huán)境問題注目、世界的環(huán)境保全気運(yùn)高。狀況自動(dòng)車対、一層環(huán)境保全努力求。2.社會(huì)動(dòng)向2.1國內(nèi)動(dòng)自動(dòng)車関連企業(yè)、環(huán)境保全関行動(dòng)計(jì)畫2003年発表。各企業(yè)中、環(huán)境保全関経営方針、製品製造廃棄至環(huán)境負(fù)荷低減、広報(bào)活動(dòng)、従業(yè)員教育、地域社會(huì)貢獻(xiàn)、前向取組姿勢(shì)示。一方、政府、従來公害対策基本法（人健康生活環(huán)境直接的被害防止）新理念（地球環(huán)境保全自然保護(hù)）加、環(huán)境基本法2003年11月公布施行。今後、法律盛込多様施策逐次具體化思。2.2海外動(dòng)、企業(yè)活動(dòng)伴環(huán)境負(fù)荷低減、企業(yè)適切方法環(huán)境管理監(jiān)査行考、規(guī)格指針検討進(jìn)。一方、EC委員會(huì)、企業(yè)一定基準(zhǔn)従環(huán)境管理監(jiān)査行成果対認(rèn)証與、企業(yè)登録公表制度定環(huán)境管理監(jiān)査関EC規(guī)則（企業(yè)自主參加前提）2003年7月発効、2005年4月適用見通。動(dòng)合、IS0（國際標(biāo)準(zhǔn)化機(jī)構(gòu)）、環(huán)境管理監(jiān)査関國際規(guī)格制定活動(dòng)2003年6月開始、日本自動(dòng)車業(yè)界意見反映、活動(dòng)參加。3.自動(dòng)車環(huán)境対策大気汚染大気汚染物貭関認(rèn)識(shí)対策、各國事情少異。日本狀況：近年N0粒子狀物貭排出低減関心高、自動(dòng)車N0総量削減法2002年12月施行、2003年12月使用車種規(guī)制適用。車：三元觸媒発明制御関電子技術(shù)進(jìn)歩、排出規(guī)制前10分1以下低減。、燃費(fèi)向上開発、特徴酸素過剩雰囲気排出中N0還元N0觸媒必要。車：燃焼室改良燃料制御関電子技術(shù)進(jìn)歩、排出中N0x低減同時(shí)PM、HC低減、2003年適用排出規(guī)制短期規(guī)制、1998年適用長(zhǎng)期規(guī)制、特徴酸素過剩雰囲気排出中N0x、PM低減觸媒PM必要。燃料軽油硫黃成分含、N0x、PM低減妨有機(jī)可溶成分酸性雨原因硫黃酸化物燃焼生成。生成抑制、軽油中硫黃成分低減第一段階低硫黃軽油2002年10月市場(chǎng)供給。今後、硫黃含量少第2段階低硫黃軽油供給期待。海外、低硫黃軽油段階的供給、検討実施。次世代觸媒研究所：自動(dòng)車業(yè)界、石油業(yè)界、觸媒業(yè)界民間15社共同、基盤技術(shù)研究促進(jìn)出資協(xié)力得、次世代觸媒研究所2003年3月設(shè)立。研究所、觸媒反応劣化厶基礎(chǔ)研究取組、対応高性能N0觸媒開発、觸媒反応影響少燃料研究開発1999年度推進(jìn)。狀況：二州光化學(xué)発生防止重點(diǎn)、発生要因非有機(jī)規(guī)制実施。2000年制定2002年見直州排出規(guī)制、NM0G排出量平均値2004年適用、過渡的低排出車、低排出車、超低排出車段階的生産要求、2008年無排出車生産義務(wù)?，F(xiàn)在、他州州排出規(guī)制採用検討。、連邦法2002年改定、2004年非炭化水素、N0、C0規(guī)制強(qiáng)化段階的実施。歐州狀況：EC排出法規(guī)、乗用車、大型車、商用車C0、HCN0、PM規(guī)制2002年7月強(qiáng)化、2003年10月大型車、商用車規(guī)制強(qiáng)化。技術(shù)開発動(dòng)向：各國、今後厳規(guī)制技術(shù)開発、冷機(jī)時(shí)觸媒時(shí)間短縮主眼。排出測(cè)定走行、排出80、觸媒機(jī)能約300達(dá)數(shù)分間排出。觸媒時(shí)間短縮技術(shù)、觸媒高溫排出送排気直下觸媒設(shè)置、觸媒積極的加熱電気加熱、加熱研究、他技術(shù)HC研究。研究成果実用化、LEV、ULEV排出規(guī)制期待。騒音自動(dòng)車騒音発生源騒音、冷卻系騒音、排気系騒音、吸気系騒音、駆動(dòng)系騒音、騒音、発生狀態(tài)加速走行騒音、定常走行騒音。加速走行騒音：騒音寄與率高騒音、吸排気騒音中心、遮音、吸音、消音対策施、10年間音二輪車90以上、乗用車75、大型車85以上。、各発生源寄與率平均化、今後騒音低減各発生源細(xì)低減技術(shù)施積重対策必要。定常走行騒音：騒音吸排気騒音低減伴、相対的騒音寄與率高。騒音路面関與。、各國間騒音測(cè)定値解消、IS0國際機(jī)関中心測(cè)定方法基準(zhǔn)路面統(tǒng)一検討。自動(dòng)車動(dòng)力性能、安全性能直接関係重要、特雨天時(shí)排水性関十分性能要求、排水性向上騒音低減効果排水性舗裝導(dǎo)入、騒音低減効果遮音壁、盛土、切土、高架道路側(cè)改善対策効果期待。翻譯汽車和環(huán)境問題1.前言以前的大氣污染和噪音等城市性環(huán)境問題，再加上近幾年地球變暖和臭氧層破壞等地球環(huán)境問題目前又被廣泛關(guān)注，世界性的保護(hù)環(huán)境運(yùn)動(dòng)正發(fā)展起來。基于這種狀況，對(duì)于汽車而言，要為環(huán)境保護(hù)做更進(jìn)一步的努力。2.社會(huì)動(dòng)向2.1國內(nèi)的運(yùn)動(dòng)汽車關(guān)聯(lián)企業(yè)關(guān)于環(huán)境保護(hù)的名為硼烷的行動(dòng)計(jì)劃書于2003年正式發(fā)布了。各企業(yè)在這個(gè)計(jì)劃中，要求保護(hù)環(huán)境在經(jīng)營方針、產(chǎn)品的制造到廢棄中環(huán)境負(fù)荷的降低、宣傳活動(dòng)、工作人員教育、為地方服務(wù)等方面要表現(xiàn)出積極的態(tài)度。另一方面，政府對(duì)以前的公害對(duì)策基本法(防止人的健康和生活環(huán)境直接受害)加上新的理念保護(hù)(地球環(huán)境和大自然)，作為環(huán)境基本法2003年11月公布并實(shí)施。今后，這部法律將把各種各樣的設(shè)施在環(huán)保方面以法律的形式具體化。2.2海外的運(yùn)動(dòng)在英國、荷蘭、加拿大，為了使企業(yè)的發(fā)展和環(huán)境壓力的降低同時(shí)進(jìn)行，降低企業(yè)活動(dòng)伴隨的環(huán)境負(fù)荷，企業(yè)大力推進(jìn)用恰當(dāng)?shù)姆椒ㄟM(jìn)行環(huán)境管理監(jiān)查、規(guī)格和指針的討論。另一方面，EC委員會(huì)，對(duì)企業(yè)遵從一定的基準(zhǔn)進(jìn)行了環(huán)境管理監(jiān)查的成果給予認(rèn)證，把那些企業(yè)發(fā)表并公布的制度以有關(guān)環(huán)境管理監(jiān)查計(jì)劃的EC規(guī)則(以企業(yè)自主參加為前提)在2003年7月發(fā)布，從2005年4月開始適用。為配合這項(xiàng)工作，IS0(國際標(biāo)準(zhǔn)化組織)關(guān)于環(huán)境管理監(jiān)查的國際規(guī)格制定活動(dòng)也從2003年6月開始了，日本也響應(yīng)汽車業(yè)界的意見，參加了這項(xiàng)活動(dòng)。3.汽車環(huán)境對(duì)策大氣污染：關(guān)于大氣污染物質(zhì)的認(rèn)識(shí)對(duì)策，根據(jù)各國的情況一點(diǎn)點(diǎn)不同。日本的狀況：近幾年，降低氮氧化物和顆粒狀物質(zhì)的排泄正被高度關(guān)注，汽車氮氧化物總量削減法2002年12月實(shí)施，2003年12月對(duì)車型限制的規(guī)定也出臺(tái)了。汽油車: 隨著三原觸媒的發(fā)明和關(guān)于發(fā)動(dòng)機(jī)控制的電子技術(shù)等的進(jìn)步，尾氣排放被降