排氣系統振動的案例
排氣系統用不銹鋼
為了適應資源節約、環境友好的國際化趨勢，對發動機排氣系統典型零部件提出了更高的要求。熱端零件重點
要求高溫性能
，如高溫氧化、腐蝕、疲勞性能，冷端零件主要
要求耐尾氣冷凝液腐蝕性能。
自20世紀70年代后期，汽車排放法規日益嚴格，為改善催化效率，降低排放，不斷地提高發動機排氣溫度，排氣歧管工作溫度由750～800℃提高到900～950℃，甚至更高。為提高燃油經濟性，也需減輕車重。排氣岐管及緊固件由普碳鋼轉換為不銹鋼，消聲器廢氣溫度提高，加重了腐蝕程度，也必須采用不銹鋼。
排氣系統應用不銹鋼的種類。根據零部件工作條件，選擇鋼種。奧氏體不銹鋼304為經典
傳統鋼。鐵素體不銹鋼與奧氏體不銹鋼相比，生產成本低、線膨脹系數小，導熱系數大。
近年來，汽車排氣系統用不銹鋼中，80%已是鐵素體不銹鋼，見表1所示：
表1 排氣系統應用不銹鋼種
零部件
鐵素體型
奧氏體型
排氣岐管 441 304，308
前管 409，441 304，321
催化凈化器 409，441 304，308Si
中管 409，430Ti 304
消音器 409，430Ti，434，436 304
尾管 409，430Ti 304
鐵素體不銹鋼比奧氏體不銹鋼有更優良的高溫性能，價格也便宜。
日本轎車排氣系統用不銹鋼，由于排氣溫度的提高，排氣岐管用不銹鋼由SUH409L制成。
美國汽車制造業排氣系統應用不銹鋼為T409,T439,AL409,436S等。
由于排氣系統服役條件更加惡劣，排氣溫度升高至950～1000℃，排氣岐管用不銹鋼由SUH409L(低等級)、SUS430JIL（高等級）進展到高性能材料SUS444。消聲器系統溫度可達到300℃，用材也有類似的變化。由于市場競爭日益激烈，低成本材料成為新的開發動向。
展開 排氣系統的聲學分析
此外，模型中包含發動機，可以使用外部麥克風計算排氣口的輻射噪聲。
基于流固耦合的旋葉式壓縮機排氣閥片振動噪聲預估與試驗
排氣結構流體區域的聲功率云圖，如圖12(a)所示。排氣孔中心線處流體區域特征截面的聲功率云圖，如圖12(b)所示。
(a) 流體區域聲功率云圖
(b) 特征截面聲功率云圖
圖12 排氣結構聲功率云圖
Fig.12 Acoustic power nephogram of exhaust structure
由圖12可知，排氣結構流場的高噪聲區域主要發生在閥片與閥座發生撞擊部位及消氣槽附近，最大聲功率級為148 dB；特征截面聲功率云圖的高噪聲區域與所提及的負壓區域和高流速區域相對應；合理的對消氣槽及其附近區域優化，降低氣體流速，可有效控制排氣噪聲部分氣動噪聲源。
4 旋葉式壓縮機整機噪聲試驗研究
4.1 噪聲測試系統搭建
為了測量升程限制器在改進前后旋葉式壓縮機整機降噪效果，分別對改進前后的旋葉式壓縮機在半消聲室中搭建噪聲測試試驗平臺進行多通道噪聲振動測試分析。該系統主要由吸氣壓力傳感器、排氣壓力傳感器、轉速傳感器、振動傳感器、聲音傳感器及采集設備組成。旋葉式壓縮機通過剛性支架安裝在試驗臺上，且半消聲室外有連接制冷系統，實現對冷媒與進氣管路及排氣管路的傳遞與控制。噪聲測試試驗臺如圖13所示。
圖13 噪聲測試試驗臺
Fig.13 Noise test bench
測試改進升程限制器前后，旋葉式壓縮機在進氣壓力為0.196 MPa，排氣壓力為1.47 MPa，冷媒介質為R134a時，壓縮機按照800～4 000 r/min升速運行，以模擬汽車運行中的加速過程。在半消聲室內測試臺架上距離旋葉式壓縮機30 cm的前部、右部及后部分別設置聲學場點,如圖14(a)所示。其測試環境如圖14(b)所示。
展開 模擬技術對壓鑄完整排氣系統的驗證
因此，如論是從模擬精度還是計算效率上，NOVACAST為實現又細又長的排氣孔模擬驗證工作提供可靠的仿真工具
對于鑄件和排氣孔模擬問題，需要以下詳細的信息：
哪些模具需要添加排氣系統；
排氣孔的位置
排氣孔的尺寸
排氣孔位置的冷卻
冷鐵的材料
帶冷鐵塊的排氣系統深入研究后得到的模擬結果如下：
冷鐵塊的冷卻影響
金屬液流入排氣孔和空氣排出
幾何背壓
氣體背壓
通過薄壁截面時的金屬液填充和流動
活塞在充填結束時由于填充面積減少而減速
案例一：
某鋁合金高壓鑄件澆鑄系統如上圖所示，需要驗證其排氣系統設計。模擬設置及工藝參數如下：
l 網格數量：120萬
l 鑄件材料：EN AC 46000（澆鑄溫度680℃）
l 模具材料：奧瓦兒（瑞典）產模具鋼（預熱溫度220℃）
l 冷鐵：鈹銅（初始溫度100℃）
l 壓射速率：第一階段=0.4米每秒；第二階段=2.5米每秒
l 計算時間：完整的金屬液充填流動和熱平衡過程共花費40分鐘
l 計算機：四核8G內存臺式機
l 軟件信息：NovaFlow & Solid CV 4.3r6（截至2017年底最新版本為6.3r3）
模擬結果如下圖所示金屬液充填過程的速率場，為了方便研究壓鑄模具結構的排氣系統，主要觀察金屬液充滿型腔的后半段。可以清楚的看到金屬最后充滿排氣槽，以及充滿型腔時金屬液的流動速率，由于幾何背壓導致的部分位置流動速率發生變化，排氣系統設計合理。
展開 
NOVACAST模擬技術對壓鑄完整排氣系統的驗證
因此，如論是從模擬精度還是計算效率上，NOVACAST為實現又細又長的排氣孔模擬驗證工作提供可靠的仿真工具。
對于鑄件和排氣孔模擬問題，需要以下詳細的信息：
哪些模具需要添加排氣系統；
排氣孔的位置
排氣孔的尺寸
排氣孔位置的冷卻
冷鐵的材料
帶冷鐵塊的排氣系統深入研究后得到的模擬結果如下：
冷鐵塊的冷卻影響
金屬液流入排氣孔和空氣排出
幾何背壓
氣體背壓
通過薄壁截面時的金屬液填充和流動
活塞在充填結束時由于填充面積減少而減速
案例一：
某鋁合金高壓鑄件澆鑄系統如上圖所示，需要驗證其排氣系統設計。模擬設置及工藝參數如下：
網格數量：120萬
鑄件材料：EN AC 46000（澆鑄溫度680℃）
模具材料：奧瓦兒（瑞典）產模具鋼（預熱溫度220℃）
冷鐵：鈹銅（初始溫度100℃）
壓射速率：第一階段=0.4米每秒；第二階段=2.5米每秒
計算時間：完整的金屬液充填流動和熱平衡過程共花費40分鐘
計算機：四核8G內存臺式機
軟件信息：NovaFlow & Solid CV 4.3r6（截至2017年底最新版本為6.3r3）
模擬結果如下圖所示金屬液充填過程的速率場，為了方便研究壓鑄模具結構的排氣系統，主要觀察金屬液充滿型腔的后半段。可以清楚的看到金屬最后充滿排氣槽，以及充滿型腔時金屬液的流動速率，由于幾何背壓導致的部分位置流動速率發生變化，排氣系統設計合理。
展開 案例|天納克Tenneco Inc排氣系統主動降噪技術
Tenneco 的工程師們需要一種方法，以便能夠利用排氣系統（包括揚聲器和外殼在內）的仿真模型對主動排氣系統的性能進行準確模擬。
方案/驗證
Tenneco 的工程師們之所以選擇 Actran 聲學仿真軟件，是由于該軟件具備對揚聲器進行完整電聲學建模的能力，可追蹤電能轉變為聲能的過程和方式，從而基于電池所消耗的能量大小來評估揚聲器所產生的聲壓級。借助 Actran，Tenneco 的工程師們可將揚聲器作為一種振動部件進行完整建模，模型中考慮所有的結構部件，同時考慮揚聲器振膜與其外部和內部空氣的耦合。電磁建模是在人性化操作界面中進行。
Tenneco 的工程師們使用 Actran 分別創建了揚聲器單體的有限元模型，以及將揚聲器單體與完整排氣系統集成在一起的模型。在以上兩種情況下對揚聲器進行激勵，均得到了與實物試驗數據非常吻合的仿真結果。隨后，他們添加入口邊界條件（表征由發動機激勵引起的排氣系統中的聲音）并建立噪聲消除環路。起初，他們在入口處采用簡單的單頻正弦波，并在整個排氣系統中采用恒溫空氣。他們為揚聲器提供電信號，以消除發動機噪聲并檢查聲響減弱的程度。最后，Tenneco 的工程師們加入了更為復雜的邊界條件，其中包括真實聲學輸入和溫度梯度，以貼近實際工作條件。
結果
Tenneco 公司資深核心科學工程師 Nicolas Driot 表示：
“Actran 使 Tenneco 能夠開發出一種針對主動排氣系統（包括揚聲器和外殼）的電聲學仿真流程，并與實物實驗數據非常吻合。如今，我們利用仿真研發我們的下一代排氣噪聲主動降噪系統。仿真不僅能以最短的時間對大量可行設計概念的性能進行評估，還能省去構建實物樣機的成本。這種方法在對排氣系統的性能改進上超越了傳統流程。傳統流程通常只能對少量不同的可行設計進行評估。
展開 塑膠模設計，分型面排氣系統（UG設計小白看過來）
2 分型面排氣設計標準
分型面的排氣，具體要求與尺寸如下圖所示（無客戶要求外）；
分型面排氣槽的注意事項
① 兩間斷式排氣槽之間的距離 S 最大為 60mm；
② 排氣槽通常在易于砂輪移動的表面磨出，并設計在預計空氣可能滯留的地方（如，料流盡頭）, 試模后可能要增加一些；
③ 分型面的排氣槽設計要便于 CNC 加工；
④ 產品有深骨位時，通常要做鑲件，一是為了方便加工，另一方面也是為了好做排氣；
3 承壓塊的設計標準
承壓塊的受力面積要與注塑機的合模力相當，約為 10Kg/mm2,
例如: 2000 T = 2000 cm2,
350 T = 350 cm2
展開 改進車輛進排氣系統降低整車車外加速噪聲
改進車輛進排氣系統降低整車車外加速噪聲<BR><Font color=#FF0000><B>.PS.:</B>該帖附件于2006-09-17 21:31:39被starliu評為3星級，為發貼者加分60。</Font><BR><Font color=#FF0000><B>點評:</B></Font>
改進車輛進排氣系統降低整車車外加速噪聲.pdf
GT-POWER與modeFRONTIER使用案例——汽車排氣系統開發
圖二xiao音器內部結構優化
第三部分 使用GT-POWER進行排氣阻力分析
排氣管路長度及形狀對輸出的影響，不僅包括對背壓及排氣口噪聲的影響，對充氣效率的影響也很受關注。
除了通過降低背壓來提高扭矩，也可以通過改變xiao音器在排氣系統中位置，以及排氣管路的長度及形狀來使扭矩提高。
因此，在開發初期，進行包括發動機輸出、排氣口噪聲及背壓的優化，獲得最優的方案。
圖三 發動機輸出及排氣阻力
第四部分 使用STAR-CCM+以及DEP Morpher進行催化器流速分布分析
考察排氣管路末端到催化器前的氣體狀態，在催化器內部，發動機排氣與涂覆的貴金屬催化劑發生化學反應使排氣被凈化，催化器內氣體流速的均勻分布有利于提高轉化效率。進行穩態分析，確認催化器截面的流速分布滿足我們的標準。由于排氣會集中在催化器的端部，這部分區域內的催化劑會受到侵蝕。在考察排氣管形狀方面，使用DEP Morpher的變形技術對模型形狀進行變更，實現高效的仿真計算。本例中，計算一個case花費4~8個小時左右。
最近研究在發動機附近配置催化器，即排氣歧管部分到催化器的距離縮短，這也導致催化器前的氣體難以實現均勻分布。
圖四 催化器的流速分布分析
第五部分 使用GT-POWER與STAR-CCM+進行氧濃度分布分析
在各個管路的集合部分放置氧傳感器，氧氣濃度反饋回發動機控制單元。為了準確測量氧氣濃度，各排氣管路上均要布置傳感器。
展開 『轉貼』改進車輛進排氣系統降低整車車外加速噪聲
改進車輛進排氣系統降低整車車外加速噪聲
振動系統的振動控制策略
放置加速度計的最佳區域是在系統的末端，找到節點的風險最小。如果不可能，可以調整監測信號的帶谷控制量級，以確保振動器不會損壞。
隨機試驗與正弦試驗
振動臺的控制系統在正弦試驗和隨機試驗中是存在差異的。
正弦試驗
功率放大器監控提供給振動器的電壓和電流，如果超過預設的跳閘量級，則停止試驗。在高量級試驗的情況下，如果控制位置處于節點上，則驅動功率可能增加到跳閘量級以上，導致系統關閉。
隨機試驗
功率放大器以類似的方式監控電壓和電流的RMS值。如果控制位置在節點上，總電壓和電流保持低于跳閘量級，則放大器將不會關閉。即使振動器可能產生比所需更大的力，這仍然是正確的。
更復雜的情況在于，在動圈本身的諧振頻率下，存在大量的“自由能”。在該頻率下驅動動圈只需要很小的電壓和電流。在不會導致放大器停機的情況下，過度驅動振動器可能會損壞動圈。在系統末端放置一個控制加速度計可以防止這種危險，因為它的運動方式與另一端的動圈類似。
控制策略的最佳實踐
遵循下面所述的良好做法將更大限度地延長設備的使用壽命：
始終安裝一個加速度計到系統的末端，以控制或監測它。使用公式f=ma設置最大理論加速度的極限。
大型滑臺可能需要在尾端放置多個控制加速度計。滑板的邊角將以與中心不同的振動量級和更高的頻率振動。
在整個頻率范圍內運行低量級正弦掃頻試驗，以確定夾具和有效載荷的特征。如果不可以運行正弦試驗，也可以運行低量級的隨機試驗。低量級是指約為額定試驗量級的-12dB。
檢查驅動，確保沒有上升超過標稱驅動的電平。
如有必要，使用結果修改控制策略。
隨機運行時需要注意頻帶外的能量，帶寬至少應為最高控制頻率的1.5倍。
展開 
旋轉柔性梁系統振動頻響特性分析及振動抑制
航天器撓性附件或柔性機器人等柔性旋轉梁系統的模態阻尼小，由于擾動，或者在調姿及轉動時，大幅值的振動將持續很長時間，這將影響系統的穩定性和指向精度，因此，必須對振動進行主動控制。提出一種基于加速度傳感器反饋的復合控制算法，快速控制系統設定點及轉動過程的振動。建立撓性旋轉梁試驗平臺，進行了基于加速度傳感器和壓電片傳感器的試驗模態激勵分析、振動頻響特性分析。并根據振動特性選取加速度反饋控制算法的相應參數，利用交流伺服電機驅動器抑制旋轉梁設定點的振動、旋轉過程的振動主動控制進行了試驗研究。試驗結果表明采用提出控制方法能夠快速地抑制系統的振動，驗證了特性分析和提出控制方法的可行性。
旋轉柔性梁系統振動頻響特性分析及振動抑制.pdf
展開 齒輪傳動系統碰撞振動特性研究 附碰撞振動與控制金棟平下載
摘 要：針對在高速輕載條件下，齒輪傳動系統出現的碰撞振動現象。以直齒輪傳動系統為研究對象，結合 Hertz 接觸理論，構建了系統碰撞振動分析模型。在輕載條件下，就不同轉速及負載對齒輪副碰撞振動的影響進行了分析。研究發現載荷較小時輪齒間產生碰撞振動現象，嚙合力頻譜出現 1/3 次諧波，此時表現出極強的非線性，隨轉速的增加，碰撞力幅值逐漸增大，脫嚙時間逐漸減小；隨負載逐漸增加齒面依次經歷了雙側碰撞，單側碰撞以及正常嚙合三個階段，當負載達到碰撞振動門檻值時，齒輪副開始正常嚙合。該研究成果為齒輪系統的減振降噪提供了理論依據。
關鍵詞：齒輪副；Hertz 接觸；碰撞振動；動態特性
1 引言
齒輪傳動系統具有效率高，結構緊湊，工作可靠等特點，成為運用最為廣泛的傳動形式之一，其動態性能將直接關系到整個機器的優劣。在齒輪運轉過程中，由于磨損或齒廓加工誤差會使輪副產生齒側間隙，造成齒輪嚙合中出現三個重復沖擊階段，即接觸、脫嚙、再接觸三個階段[1]。在高速輕載條件下，齒面將會發生更為明顯的碰撞作用，并會引起強烈的振動噪聲。
在齒輪碰撞振動方面，國內外科研人員對其進行了諸多有益的研究。
展開 旋轉柔性梁系統振動頻響特性分析及振動抑制
航天器撓性附件或柔性機器人等柔性旋轉梁系統的模態阻尼小，由于擾動，或者在調姿及轉動時，大幅值的振動將持續很長時間，這將影響系統的穩定性和指向精度，因此，必須對振動進行主動控制。提出一種基于加速度傳感器反饋的復合控制算法，快速控制系統設定點及轉動過程的振動。建立撓性旋轉梁試驗平臺，進行了基于加速度傳感器和壓電片傳感器的試驗模態激勵分析、振動頻響特性分析。并根據振動特性選取加速度反饋控制算法的相應參數，利用交流伺服電機驅動器抑制旋轉梁設定點的振動、旋轉過程的振動主動控制進行了試驗研究。試驗結果表明采用提出控制方法能夠快速地抑制系統的振動，驗證了特性分析和提出控制方法的可行性。
旋轉柔性梁系統振動頻響特性分析及振動抑制.pdf
展開 LMS-Signature模塊/NVH（振動噪聲測試模塊） 附LMS 振動噪聲測試與分析系統下載
Processing Option中有三個模式，區別為：Online Processing測試完后，需要若干秒進行計算，計算完才可以進行下一組的測量；Inline Processing邊測試系統邊后臺計算，測試完后可以直接進行下一組的測試；Delay Processing為測試完之后，暫時不進行計算，可以立即進行下一組測量，后續你可以選中某些數據進行計算。可以根據硬件情況及數據情況進行酌情選擇。
十一、Measure模塊
測試界面
F3/F4/F5/F6/F8等相當于快捷方式，可以對之前的設置進行檢查。
測試時支持快捷鍵采集，根據Keyboard Information進行設置即可。
測試前注意事項：
1. 一定要勾選Save Througput，這個是原始數據，最重要的，有這個其他后處理都可以進行；
2. 通道是否全部進行了勾選；
3. 采樣率是否設置正確，這一點很重要，采樣率可以設高（后處理計算的頻率低些就行），但一定不要設置低了，設置低了后處理是不可能把高頻率的部分計算出來的，這個直接影響了原始數據是否正確；最好就按需求進行正常設置即可。
4. 要看清楚設置的是分析頻率還是采樣率，采樣率一般是分析頻率的2.56倍。
下載地址：LMS 振動噪聲測試與分析系統
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