0引言
汽车排气系统由预催化器总成、主催化器总成、前消声器总成、后消声器总成、橡胶吊块、密封垫等组成，排气系统按照温度从高到低分为热端和冷端，热端包括预催和主催等，冷端包括前消和后消等。排气系统的作用为引导发动机废气顺畅的排出车外，降低排气污染物CO、THC、
NOx、NMHC、PN、PM等的含量，降低发动机的振动与排气噪声。排气系统的一端通过预催与发动机相连，另一端则通过橡胶吊块与车身（车架）相连，排气系统的振动传递，如图1所示。动力总成的振动传递给排气系统，再通过排气吊钩及橡胶吊块传递给车身。车身的振动再通过车身地板、转向方向盘、座椅等直接传给车内的乘客。
1排气系统的主要振动源
汽车排气系统的振动源主要有四个：发动机的结构振动（发动机振动传递到排气管产生结构噪声）、气流冲击振动（发动机排气波动产生气流、脉动噪声）、声波激励的振动（辐射噪声，主要为消声器筒体和管路振动产生）和车身的振动，如图2所示。
2排气系统的振动分析
汽车排气系统振动分析的三项主要任务：第一，模态分析：第一阶弯曲模态、第一阶扭转模态、模态
密度、热端模态。第二，动力响应分析：吊钩的力、橡胶吊块刚度、波纹
管刚度。第三，传递通道的灵敏度分析（与车身有关）。
振动噪声的控制方法有以下三个方面：第一，消除振动噪声产生的根源，改进发动机的平衡，减少相对运动件摩擦。第二，切断振动噪声的传递路径，加入质量阻尼减振器共振腔消声器等。改善振动特性，控制排气系统吊钩的布置位置，避免共振。
排气系统管路布置设计时，一般排气系统应尽量设计成一根直管，避免设计过多的弯管。排气系统布置成一根直管，这样会产生少的振动模态，气流在排气管中好控制，流动通畅，功率损失小，背压小，并且存在重量轻，成本低的优势。弯曲的排气系统布置，其振动模态多，不好控制，背压很高，系统的功率损失大，结构重量大，成本高。影响排气系统模态的主要因素有：排气系统中管路的走向（笔直布置或弯曲布置）、波纹管的刚度、吊钩的数量和位置以及橡胶吊块的刚度等。排气系统的模态与振动大多数是用有限元来分析。
排气系统如果在高风险频段内出现垂向或横向弯曲振型，为降低车内噪声，可以从源头和路径两方面进行控制：第一，控制波纹管的动刚度，隔断发动机传给排气的振动。第二，更改排气系统结构，改变排气系统模态。第三，控制橡胶吊块的动刚度，提高隔振量，使吊钩位置处于振动的节点位置，隔断排气传给车身的振动。第四，控制车身传递函数NTF，从传递路径上隔断振动。
众泰汽车3排气系统整体约束模态分析
根据发动机类型（横置、纵置）产生的二阶激励频率的不同，从怠速到最高转速范围内，应使得排气系统出现的模态振型越少越好，且尽量避免在此范围内出现垂向和横向弯曲振型。考虑到排气系统实际频率范围，通常排气系统全约束模态校核需避开怠速、起步（23Hz-30Hz）与巡航（100Hz-120Hz）两个频率段，以免模态被发动机激起产生
NVH问题。以下针对某车型设计阶段的排气系统，利用有限元分析软件hyperworks对排气系统进行约束模态分析，结合模态振型和应变能分析对排气系统约束模态进行设计优化，从而使得排气系统整体约束模态已避开发动机怠速、起步频率范围23-30Hz，避免车辆在怠速、起步时排气系统与发动机发生共振。
3.1有限元模型搭建
排气系统预催与发动机连接，将其视为动力总成的一部分。动力总成建模时，将其简化成刚性体处理，质心位置
汽车排气系统振动分析及优化
张廷武；夏永生
（浙江众泰汽车制造有限公司杭州分公司，杭州310000）
摘要：针对某款乘用车设计阶段的排气系统，以其振动特性为研究指标，利用有限元软件hyperworks对汽车排气系统整体约束模态进行有限元建模和分析，通过模态振型和应变能结果分析，对前消声器管路进行设计优化，从而使排气系统全约束模态避开怠速、起步频率段，避免了排气系统和发动机的共振。结合平均驱动自由度位移（ADDOFD）方法对排气系统的吊钩位置进行设计优化，从而使得排气吊钩布置位置更加合理，较少排气系统振动传递到车身上。
关键词：排气系统；振动分析；模态分析；ADDOFD
图1排气系统的振动传
递
图2排气系统的主要振动源
Internal Combustion Engine &Parts
赋予质量参数。约束动力总成悬置系统车身侧自由度1-6，排气吊钩自由度1-6，求解频率范围：0-200Hz 。
3.2模态分析结果经分析，排气系统第9阶约束模态频率为28.28Hz ，未避开发动机怠速频率范围23-30Hz ，不满足要求。排气系统整体模态位移云图，如图3所示。
3.3优化方案
根据排气系统第9阶约束模态振型和应变能分析，前消声器后部管路存在几道弯曲，局部刚度偏弱。因管路走向受周边件布置空间限值，不能优化，所以改为在前消声器后部第一个弯管处增加加强连接杆（如图4所示），直径、材料与吊钩相同，使用二保焊连接。
优化后，排气系统整体约束模态已避开发动机怠速、起步频率范围23-30Hz ，满足要求，如图5所示。
4排气系统吊钩最优位置选取分析
推荐选取排气系统潜在吊钩位置ADDOFD 相对位移较小的值作为吊钩位置点，这样传递力会最小。吊钩布置需要考虑的设计原则：①车身侧安装位置需要有足够的刚度，一般布置在纵梁、横梁或支架加强处；②车身侧相应吊
钩位置，应布置在声学灵敏度较低的位置；③吊钩布置应
保证各个吊钩受力均匀；④因结构受限（油箱、地板和悬架的布置往往会造成吊钩位置无法满足整车NVH 性能的要求），应尽量靠近模态节点。以下针对某车型设计阶段的排气系统，利用有限元分析软件hyperworks 对排气系统进行约束模态分析，结合平均驱动自由度位移（ADDOFD ）方法对排气系统的吊钩位置进行设计优化，从而使得排气吊钩布置位置更加合理，较少排气系统振动传递到车身上。
4.1有限元模型搭建
排气系统预催与发动机连接，将其视为动力总成的一部分。动力总成建模时，将其简化成刚性体处理，质心位置赋予质量参数。约束动力总成悬置系统车身侧自由度1-6，求解频率范围：0-200Hz 。输出排气系统端面节点位移，通过后处理得到ADDOFD 平均驱动位移曲线。
4.2模态分析结果
根据排气吊钩位置分析ADDOFD 曲线结果显示，如图6所示，1、2号吊钩位置未处于位移曲线波谷。3-6号吊钩位于平均驱动位移较小位置，后消声器中部靠近位置曲线波谷位置。
4.3优化建议
1号吊钩建议前移至颗粒捕捉器之前的驱动位移波谷处。2号吊钩建议向后移动至ADDOFD 曲线驱动位移波谷处。建议参考模态平均位移云图和ADDOFD 曲线，尽量避开排气系统位移较大位置和ADDOFD 结果曲线波峰附近，结合车身结构进行吊钩布置。
优化建议如图7所示。
图
4前消声器管路优化示意图
图5
优化后排气系统整体模态位移云图
图6排气吊钩位置分析ADDOFD 曲线
图
3
排气系统整体模态位移云图
图7排气吊钩位置优化建议
5排气系统吊钩受力分析
吊钩力就是动力系统的振动通过排气系统传递到排气吊钩固定点的动态力。排气系统各吊钩受力应小于
60N，分布应该均匀，不能出现个别吊钩力过大，会影响吊钩的疲劳耐久，或者吊钩力过小，不能充分发挥吊钩的承载作用。
5.1有限元模型搭建
约束动力总成悬置车身侧、预催进气法兰、预催支架、排气橡胶吊块1-6自由度。创建系统沿Z向竖直向下的大
小为9.8m/s2的重力加速度，计算排气系统各吊钩的受力。
5.2模态分析结果
排气各吊钩在1g重力作用下受力均小于60N，且吊钩受力分布均匀，如表1所示。
6结束语
通过对汽车排气系统振动和模态分析可以发现，其振动模态较复杂，排气系统整体约束模态不满足要求、排气系统吊钩位置设计不合理，都会引起较大的车内噪声。所以，要充分利用有限元分析软件对汽车排气系统设计阶段的振动性能进行优化设计，避开发动机激励频率，避免排气系统和发动机的共振，使整个排气系统的性能有所提升。
参考文献:
[1]庞剑，谌刚，何华.汽车噪声与振动：理论与应用[M].北京：北京理工大学出版社，2006：256-262.
吊钩吊钩受力（N）目标值（N）判定
1
2
3
5
4
6
7
48.556
45.573
47.621
43.608
38.232
30.312
35.560
≤60合格
表1排气系统吊钩受力分析结果
0引言
车载泵是混凝土建筑施工的重要机械设备之一，也是目前机电一体化技术密集的机械设备。它的作用在于通过车载泵、管道、布料杆将混凝土输送到建筑物需要到达的地方，它比拖泵灵活、比泵车输送高度更高，在应用上有着拖泵、泵车不可比拟的优势。
目前，车载泵底盘全为柴油底盘，能耗较大、污染环境，可以将其改造为纯电动底盘，在满足续航150km的情况下，同时达到节能、环保的目的。为开发出更经济、实用、高效的纯电动底盘车载泵，在开发时，采用ADVISOR软件仿真技术对其进行仿真、分析，并可对其硬件配置进行优化。
1ADVISOR软件介绍
ADVISOR（Advanced Vehicle Simulator）高级车辆仿真器是美国国家可再生能源实验室开发的一款著名的电动汽车仿真软件。主要用于EV、HEV及FCEV的仿真研究工作，同时兼具对CV的仿真功能。其内部程序由模块化的Matlab/Simulink语言编写而成，提供了多种可供选择的电动汽车整车模型及灵活可修改的部件模型库。可对选定车辆的整车燃油经济性、排放、加速时间、最大爬坡度等进行仿真计算。人性化的操作界面大大简化了用户的操作难度。通过修改部件模型或控制策略，还可实现对特定车型的优化计算。目前该软件已成为电动汽车仿真研究首选的工具。
2车载泵改造
2.1车载泵整车及底盘参数介绍（图1、表1）
柴油底盘车载泵集拖泵与泵车的优越性于一体，机动性强，无需运输，安装固定方便，泵送高度高、距离远，380V交流电动泵送装置节能环保，维护成本低，通过纯电动底盘的改造，便可以达到更加节能环保的目的。
2.2纯电动车载泵底盘动力性能仿真
在进行纯电动车载泵改造仿真时，在ADVISOR软件
基于ADVISOR的纯电动底盘车载泵动力性能仿真Simulation of the Power Performance of Pure Electric Truck-mounted Concrete Pump Based on ADVISOR
马娇①；沈明星②
（①湖南三一工业职业技术学院，长沙410100；②三一重工，长沙410100）
摘要：采用ADVISOR软件对纯电动底盘车载泵进行底盘、整车建模、数据输入、测试工况建立、仿真
计算，并将计算结果与特种车辆相关行业标准值做对比，评估现有纯电动底盘车载泵的技术方案的实用性和可行性。目前，市场上功率在100kW以上的纯电动特种作业车辆暂时几乎没有，我们可以对设计方案的动力系统进行模拟仿真，根据仿真结果来对实际设计做出指导。
Abstract:Chassic and whole vehicle were constructed by using the simulation software ADVISOR.With inputted data,the test conditions were established,simulation calculation was conducted.The simulation result of the vehicle power performance was compared with the related trade technical standards for the special type vehicle.It is indicated that the design of the power system is practical and feasible.At present,the special type vehicle of the power above100kW is lack on the market.We can simulate the design of the power system，using the result of simulation to supervise the practical design.
关键词：纯电动底盘车载泵；ADVISOR；整车性能；建模；仿真
Key words:pure electric truck-mounted concrete pump；ADVISOR；power performance；modeling;simulation
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