舒月 单宝来 李欣业 李煜彤

摘要 基于Hypermesh软件建立的汽车排气系统的有限元模型，运用MSC.NASTRAN软件首先进行自由模态分析，初步确定悬挂点位置。再运用平均驱动自由度位移法（ADDOFD）对排气系统的悬挂点位置进行优化。最后对优化后的排气系统进行了约束模态分析。结果表明，优化后的各阶固有频率能避开发动机怠速和经济转速下的激励频率，从而可以有效降低排气系统的振动。

关 键 词 汽车排气系统;悬挂位置优化;自由模态;约束模态;有限元模型

中图分类号 U464.134.4     文献标志码 A

The optimization of hanger location for automotive exhaust system based on finite element model

SHU Yue1，2， SHAN Baolai3， LI Xinye1， LI Yutong1

（1. School of Mechanical Engineering， Hebei University of Technology， Tianjin 300130， China; 2. Fengnan Vocational and Technical Education Center， Tangshan， Hebei 063300， China; 3. School of Mechanical Engineering， Tianjin University， Tianjin 300072， China）

Abstract Based on the finite element model of an automobile exhaust system which was established by Hypermesh， the free modal analysis was first carried out by MSC.NASTRAN to determine the initial hanger locations. Based on the constraint modal analysis， the optimization of hanger locations was presented through the average driving degrees of freedom displacement （ADDOFD）. It shows that for the optimized hanger locations， the natural frequencies of exhaust system can avoid excitation frequency from engine when it operates at both idle and economic rotation speed.

Key words automotive exhaust system; optimization of hanger location; free modes; constrained modes; finite element model

0 引言

排气系统是汽车的重要组成部分之一，它的作用是将废气排出发动机，并且使废气不进入驾驶室，以及降低发动机工作过程中产生的噪声。汽车排气系统的热端通过法兰与发动机相连，冷端通过挂钩和橡胶吊耳与车身地板相连，因此发动机在工作时产生的激励（包括发动机的机械振动和气流激励）会引起排气系统的振动，并通过吊耳传递到车身，车身的振动又通过座椅、方向盘和地板传递给乘驾人员。同时车身的振动又会辐射出去，在车内产生噪声。因此，排气系统的振动对整车的NVH特性有着重要影响[1]。而悬挂点的位置不仅直接影响排气系统各部件的使用寿命，又直接关系到由排气系统传递到车身的力以及有效衰减发动机和路面不平引起的排气系统的振动。

排气系统结构的复杂性导致理论分析的难度很大，因此，基于有限元技术的数值计算方法得到了广泛应用。……