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摘 要隨著我國(guó)人民生活水平的提高,汽車在我國(guó)擁有量越來(lái)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(lái)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(guò)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(guó)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(guò)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(wú)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(guò)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(wú)孔消聲器的傳遞損失僅為20dB,而經(jīng)過(guò)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(guó)人民生活水準(zhǔn)高従、自動(dòng)車我國(guó)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(guó)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(cǎi)用製作2管無(wú)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(wú)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(wú)孔消聲器模型的制作134.2兩管無(wú)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(guò)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(guó)的汽車擁有量越來(lái)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(lái)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(kāi)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(guó)外已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用,以前國(guó)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(guò)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(lái)。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(guò)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(shuō)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??剐韵羝鞯南曨l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(lái)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(wú)直接的優(yōu)化方法。為了滿足消聲量要求必須通過(guò)恰當(dāng)?shù)男螤罱M合或附加共振器來(lái)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(guò)大;且消聲器外殼直徑過(guò)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(lái)的多級(jí)消聲器。一般說(shuō),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(guó)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(wú)規(guī)入射聲系數(shù),隔聲室法測(cè)量材料的無(wú)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(lái)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(guó)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(wú)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(wú)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(wú)孔消聲器模型。如圖4.1所示:圖4.1 兩管無(wú)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(wèn)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(wèn)題所在。 4.2兩管無(wú)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(wú)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(wú)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(guò)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(wú)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(wú)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(wú)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(guò)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(guò)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(guò)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(guò)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(wú)直接的優(yōu)化方法。為了滿足消聲量要求必須通過(guò)恰當(dāng)?shù)男螤罱M合或附加共振器來(lái)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(guò)MALTAB編寫程序完成計(jì)算過(guò)程;4)消聲器模型的制作 先后制作了兩管無(wú)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(wú)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(guó)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(ài)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). 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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(wú)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(guò)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(lái)的學(xué)習(xí)和工作過(guò)程中,以更加豐厚的成果來(lái)答謝曾經(jīng)關(guān)心、幫助和支持過(guò)我的所有領(lǐng)導(dǎo)、老師、同學(xué)、和朋友!附 錄程序Clear% 打開(kāi)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= 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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(wèn)題1.従來(lái)大気汚染騒音都市型環(huán)境問(wèn)題加、近年地球溫暖化層破壊地球環(huán)境問(wèn)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(guó)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(lái)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(jiàn)通。動(dòng)合、IS0(國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化機(jī)構(gòu))、環(huán)境管理監(jiān)査関國(guó)際規(guī)格制定活動(dòng)2003年6月開(kāi)始、日本自動(dòng)車業(yè)界意見(jiàn)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(guó)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(kāi)発、特徴酸素過(guò)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(guò)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(kāi)発、觸媒反応影響少燃料研究開(kāi)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(jiàn)直州排出規(guī)制、NM0G排出量平均値2004年適用、過(guò)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(wú)排出車生産義務(wù)?,F(xiàn)在、他州州排出規(guī)制採(cǎi)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(kāi)発動(dòng)向:各國(guó)、今後厳規(guī)制技術(shù)開(kāi)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(guó)間騒音測(cè)定値解消、IS0國(guó)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(wèn)題1.前言以前的大氣污染和噪音等城市性環(huán)境問(wèn)題,再加上近幾年地球變暖和臭氧層破壞等地球環(huán)境問(wèn)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(lái)。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(guó)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(yíng)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(guó)、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(kāi)始適用。為配合這項(xiàng)工作,IS0(國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織)關(guān)于環(huán)境管理監(jiān)查的國(guó)際規(guī)格制定活動(dòng)也從2003年6月開(kāi)始了,日本也響應(yīng)汽車業(yè)界的意見(jiàn),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(guó)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

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