汽车消声器设计.pdf

苏州大学木科生毕业设计(论文)
前言
目前,随着中国经济的快速发展,汽车工业的日益发达和人们生活水平的人人提高,
使得我国汽车拥有量迅速增加,带来的交通噪声问题也日益凸显,而其中,私家轿车的发
展更为迅速,在人中城市中心,汽车噪声污染问题就更加严重,噪声的危害是多方面的,
轻微的噪声会影响人们的休息与睡眠,严重的噪声甚至会损伤人的听力、诱发各种疾病甚
至影响人们的心理健康容易使人产生焦虑、失眠等状况。因此,汽车消声器的研究对于缓
解城市噪声污染问题,提高人居环境水平具有很强的实际和应用意义。
消声器的消声效果収决于很多因素,目前各种类的消声器也存在很人的改进空间,笔
者通过对某轿车消卢器的声学性能进行分析,并结合影响消声效果的各自变量,通过改进
消声器结构,达到优化消声效果,提高消声能力的目的。这对于目前汽车的消声器设计以
及如何减小汽车噪声污染具有一定的参考价值。
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第一章绪论
1.1课题提出的背景和意义
目前,随着中国经济的快速发展,汽车工业的日益发达和人们生活水平的人人提高
使得我国汽车捫有量迅速增加,带来的交通噪声问题也日益凸显,而其中,私家轿车的发
展更为迅速,在人中城市中心,汽车噪声污染问就更加严重,噪声的危害是多方面的,
轻微的噪卢会影响人们的休息与睡眠,严重的噪声甚至会损伤人的听力、诱发各种疾病甚
至影响人们的心理健康容易使人产生焦虑、失眠等状况。徳国柏林环境署在一份研究报告
中指出,在平均70分贝的噪声中可使人们心肌梗塞发病率增加30%左右,特别是夜间受
扰,发病率更高。在极强烈的噪声如高达140分贝环境下,则会引起听觉器官发生急性外
伤,特别的噪声还会损坏建筑物和仪器设备等。
统计资料表明,城市噪声中,影响城市环境的各种噪声米源中,工业噪声占8%~10%,
建筑施工噪卢占5%,交通噪声占30%,社会生活噪卢占47%,交通噪声是城市噪声的最
主要来源之一?。我国重点城市区域环境噪声总体处于中等污染水平,因此对交通工具的
噪声控制就相当重要。1979年开始,我国也认识到了问题的严重性,开始进行汽车噪声控
制工作,相继制定了机动车辆、内燃机、消声器等的噪声测试标准与规范。
相比我国,国外特别是欧美日等发达国家早在上世纪60年代就对车辆噪卢有了足够
的正视并制定了相关的法规来控制。汽车的噪声是一个包括了各种不同性质噪声的综合性
噪声源,汽车噪卢源大致可以分为发动机噪声和底盘噪卢。发动机噪声是汽车噪卢源的主
要部分。发动机噪声再细分又可以分为空气动力性噪声、燃烧噪声和机械噪声。其中空气
动力性噪声主要包括进、排气和风扇噪声,而其中,排气噪声又是发动机最大的噪声源,
进气噪声次之,随着对噪声控制要求的提高,发动机噪声的处理问题显得目益突出,国内
外都十分重视降低汽车发动机噪声。因此,为了降低我国汽车噪声水平,首先应以控制发
动机动力噪声问主要目标,把握关键,再辅助从其它方面更好的降低汽车噪声水平。
1.2国内外研究现状
在消声器研究和发展的历史进程中,首先出现的是无源消声器,主要包括以下几种类
型:阻性消声器、抗性消声器、阻抗复合型消声器。后来从二十世纪三十年代开始,消声
器的研究工作进入了一个快速发展的时期,德国物理学家研究并制造出了一种不同于无源
消声器的消声器,即现在所称的有源消卢器。在汽车工程应用领域,排气噪卢的控制主要
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是安装无源消声器,这种广泛的应用所带来的经济效益又更能促进无源消声器的研究,这
也使得无源消卢器的技术越来越成熟?。
消声器的理论研究历史比较久远,上世纪二十年代美国首先提出了抗性声滤波器理论。
而50年代到70年代是消声器理论研究发展最快的时期,在六十年代末期,日本教授福田
基一在消声器理论研究方面做出了杰出的贡献。在实验研究方面,上世纪50年代オ越来
越多,我国在这一方面的研究与世界发达国家相比要晚很多,从1979年颁布机动车辆噪
声标准以后オ开始的。消声器研究设计知识面广,工作复杂,早期主要采用实验方法进行
研究。90年代后,在充分掌握了消声器设计计算的基本理论和分析方法后,已经能比较精
确地计算穿孔消声器的消声性能。而王诗思和高宗英在抗性消声器插入损失模型上的研究
发现,以及胡立臣推导出六种不同消声单元的传递矩阵并在实际中的具体应用,都对消声
器的理论研究起到了很大的推动作用。当然,这些分析计算都是基于一维理论开展的,而
在实际的声波传播都是二维或者三维的,上述理论在实际应用中的准确性就有待商権了。
在面对这一难题的时候,计算机技术的出现产生了很大的作用,有限元法和边界元法数
据量人,由于计算机技术的迅猛发展得以进行实际应用。通过计算机模拟计算,节省了消
声器开发成本,加快了消声器开发进程,目前,各消声器研究机构和商都在应用该项技
术,计算机在消声器设计上的应用也日臻成熟。本文也是基于有限元法对消声器消声性能
进行设计改进
1.3本文研究的主要内容
在消声器研究的早期,人为因素占主导作用,消卢器的设计主要依靠研究人员的经验。
这种方法存在很多弊端,首先,设计人员的技术水平直接影响到消声器的设计生产;其次,
这种方法浪费人力、物力、财力;最后,这种设计周期长,资源利用效率低下。而从上批
纪末期开始汽车工业的迅猛发展使得这种设计模式跟不上时代的发展,提高自主研发能力
是汽车)商要解决的一大难题。本文的主旨在通过研究某轿车消声器的声学性能,分析出
其中存在的不足,针对改进消声器的内部结构,以达到提高消声性能,应用于实际的思想。
本文的内容具体包括以下内容
第一章引用资料说明噪声给人们生活带米的危害以及消除交通噪声的必要性,并且介
绍了国内外专家学者在消声器研究发展进程中所取得的各项成果。间接的引出了本文的主
要研究方向。
第二章主要介绍了和消声器相关的声学方面的知识,如卢学的基本理论,消卢器研究
的理论方法等。并介绍了消声器的分类,消声器的性能指标以及本文的分析计算流程设想