开题报告-汽车排气系统结构设计.docxVIP

开题报告 1．目的及意义（含国内外的研究现状分析） 随着汽车逐渐成为人们生活中密不可分的一部分，人们对其各方面的性能要求也逐渐提升。从最开始单一的对动力性及经济性的追求，发展到更高层次上的乘坐舒适性、环保性等方面的要求。而汽车排气系统的好坏决定着舒适性以及环保性等方面的要求。 对于汽车排气系统的影响主要是由动力总成的冲击震动引起的，然后导致舒适性变差。汽车排气系统的最主要的功能是尽可能的减小排气阻力和噪声，将气缸内的废气尽可能的排出去。排气系统主要由排气支管，排气净化装置，排气管和消声器四个部分组成。按照安装位置划分可以分为前段，中段和后段。 排气支段是与发动机气缸体相连的，将各缸里面的排气集中到导入到排气总管里面，带有分歧的管路。排气净化装置（三元催化剂），是安装在汽车排气系统中最重要的机外净化装置，它可以将汽车尾气拍出的CO,HC和NOx等有害气体通过氧化还原反应转变为无害的二氧化碳，水和氮气。当高温的汽车尾气通过净化装置时，三元催化器中的净化剂将增强CO,HC和NOx的氧化还原反应，其中CO在高温下氧化成无色，无毒的二氧化碳气体;HC化合物在高温下氧化成水和二氧化碳；NOx还原成氮气和氧气。三种有害气体变成无害气体，使汽车尾气得以净化。在排气系统中分有前消音器和后消音器。消声器的功能主要是降低发动机的排气噪声，并使得高温废气能安全有效地排出。消声器作为排气管的的一部分，应保证其排气通畅，阻力小以及足够强度。 4 国内外大量研究人员对于排气系统中的结构设计和优化完成了很多工作： 芜湖学院的黄一桃等同志针对发动机与消声器耦合的插入损失计算模型和排气背压差计算模型进行了重点分析和研究。他们在GT-Power中建立模型并进行台架试验，得出了消声器的插入损失值和排气系统的排气背压差值，从而完成结构优化。 江南大学的安伟等人针对消声器进行了重点研究。研究对象是4G-18发动机所匹配的消声器，利用GT-Power完成对消声器的建模，利用正交优化法从九种方案中获得较好的三个方案，将三个方案消声器与4G-18发动机耦合模拟仿真得出插入损失和压力损失，通过对比分析得出其中较好的两组消声器作为试验研究方案对象。为了减少发动机台架试验成本，设计一套发动机的模拟声源并验证其可靠性，然后通过台架试验得出消声器消声性能的最优方案。最后进行整车的试验研究，完成对吉利帝豪EC7整车车辆仿真模型建立，比较两个方案在整车动力性和油耗的优劣性，对样车进行通过噪声的测试。 长江大学的张启文等人指出排气系统的设计原则是利用尽量小的流动阻力把发动机燃烧形成的废气安全的排放到汽车外部,同时降低排气所产生的噪声。排气系统匹配的优劣性直接影响车辆的动力性、经济性和安全性,并对发动机的使用寿命有重要影响。文章利用STAR-CCM+软件对某重型汽车的排气系统进行了流场分析,检验排气系统匹配的优劣性,为进一步优化排气系统的设计提供理论依据。 扬州大学的牛兴坤等人利用建模分析的方法建立了耦合模型,并通过相关的仿真分析,对消声器的插入损失等基本性能参数进行了分析,对耦合模型的可靠性进行了分析,最后提出了消声器的改进方案,改进后的消声器噪音有所降低。 福特公司的斯蒂芬·J·哈斯使用多种柴油燃料从大量车辆和试验发动机上测得的柴油机排气颗粒物的尺寸分布当用总颗粒数进行标准化并按比例直径绘制时，会塌陷成单一的特征对数正态分布。显然是的！对于直喷式和港口式汽油车，观察到了不同的特性分布。将这些特征分布与数值计算的包含分形维数的自保尺寸分布进行了比较，以描述碳烟的枝晶性质。然而，单靠混凝模型无法再现观察到的特征分布；与柴油机数据相比，它们明显不对称，且分布的大粒径侧过于陡峭。我们讨论了碳烟氧化在确定特征分布形状方面也起作用的可能性，以及这些特征可用于区分碳烟排放与其他气溶胶的可能性。 根据国内外相关研究显示，采用 hypermesh软件为基础的方式对排气系统进行模态分析会比较合理。先基于 hypermesh对挂钩和消声器壳体进行模态分析，以避免由于路面和发动机激励引起挂钩和消声器的共振。再对整个排气系统进行模态分析，从而避免由于外界激励引起的整个排气系统的共振。最后对排气系统进行模态分析，以保证排气系统能够正常工作。用有限元方法对排气系统进行结构分析与评估是能达到本科毕业设计的要求的。 2．技术内容和技术方案 本论文是结合实际项目的基础上，针对某款发动机排气系统，研究其结构设计和性能分析。首先对排气系统进行结构设计，然后研究发动机和路面对排气系统的激励作用，分析激励对挂钩和消声器的作用，最后再对排气系统做一个应力分析。其主要步骤如下： 检索文献，了解国内外关于此课题的研究现状，确定研究方案和研究路线； 用CAD绘制零件二维工程图； 使用 CATIA 软件对多套方