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（毕业设计全套）捷达汽车排气装置改进及性能实验台设计（打包下载）

耐碱，对于酸性碱性具有良好的抵抗性。.汽车消声器制作加工工艺汽车消声器介绍排气噪声是发动机空气动力噪声的主要部分，要优先给予降低，消音器是控制气流噪声的种基本方法，对以气流为噪声为主的噪声，均可在进排气口安装消声器来降低噪声，消声器广泛用在内燃机各种风机燃气轮机和各种高速气流排放的噪声控制中，利用消声器可使排气噪声减弱。根据消声原理，消声器结构可以分为阻性消声器抗性消声器膨胀式干涉式共振式，或者将它们合理组合起来构成阻抗复合消声器。阻性消声器是利用多孔吸声材料如玻璃棉矿渣棉泡沫塑料等。以定方式布置在管内，当气流通过阻性消声器时，声波便引起吸声材料孔隙中的空气和细小纤维的振动，由于摩擦和粘滞阻力，声能变为热能而吸收，从而起到消声作用。阻性消声器的消声效率以声衰减值和消声频率范围来衡量与吸声材料的吸声系数吸声材料护面部分长度吸声部分断面周长断面积之比等参数有关。吸声材料越厚，所能吸收声音的频率越低。相对于定宽度或直径的气流通道，当噪声频率高至定值后，由于噪声波长相对于管道尺寸较小，则声波成束状通过气流通道，很少或根本不与吸声材料接触，而导致消声器的消声性能显著下降，这时如采用较窄的气流通道可以取得较好的效果，因此若需在宽的频率范围内具有良好的吸声，厚的吸声层和窄的通道组合是最好的。抗性消音器是利用不同形状的管道和共振腔进行适当的组合，借助于管道截面和形状的变化而引起声阻抗不匹配所产生的反射和干涉作用，达到衰减噪声的目的。其消声效果与管道形状尺寸和结构有关，般选择性强，适用于窄带噪声和低中频噪声的消减。膨胀式抗性消声器它的消声效果噪声能量传递衰减量消声频率主要取决于流通管道截面比和膨胀室的长度，为了在较宽的频率范围内有较好的消声效果，通常把不同结构尺寸的膨胀室消声单元串联起来。共振式抗性消声器它是利用多个小孔或孔径通道处的空气柱和空腔内的空气构成气体振动系统。孔径中的空气柱类似于个空气活塞，具有定的声质量。空腔类似于个空气弹簧，具有定的声学特性。当通过气流的噪声频率等于该气体振动系统的固有频率时，将引起劲中空气柱发生共振，共振时空气柱与劲壁产生剧烈摩擦，声能就因克服摩擦阻力而消耗，使噪声降低。由于单个共振器的吸振频率很窄，因而工程实用上多为多孔组合的共振式消声器即在气流流通的管道上钻出不同尺寸的多排小孔，这样吸声频带就变宽了，共振式消声器适用于消减低中频峰值噪声的情况，在般情况下往往也不单独使用，而常和膨胀式抗性消声器阻性消声器合理组合起。干涉式抗性消声器在主管道旁另设旁通道，旁通道的长度做得比主管道长度大个值，比值等于需要消声波长的半或半波的奇数倍。这样，声波沿主管道和旁通道通过不同途径，在旁通道与主管道的另端汇合处，由于相位相反而相互减弱了噪声。这种消声器对特别突出的个或几个有调音效果较好。阻抗复合式消声器实际应用上，往往是把阻性或抗性结构加以组合而构成复合式消声器，同时采用高效微穿孔板吸声结构作为消声器的贴衬材料，使消声器具有宽频带，高消声量的特点。消声器的技术指标评价内燃机用消声器的主要技术指标是指损失,功率损失比，容积比和工艺性等。插入损失的定义为在给定测量点上，仅由于排气噪声声源和给定测点之间使用消声器前后的总声压级，计权声压级和频带声压级之差，为了测试插入损失，无消声系统应加装和消声器相同长度的空管，般要求大于以上。功率损失比是内燃机在节气门或齿条位置和转速不变的条件下，使用消声器前后的功率差值与未使用消声器时功率值的百分比。般要求小于。容积比是指消声器容积与发动机工作容积之比，用此衡量消声器外形尺寸的紧凑性。消声量大小以消声器的插入损失来评价。插入损失是指装消声器前后，在消声器出口固定点测量的排气声压级之差。式中是插入损失是安装消声器前在点测量的排气声压级是安装消声器后在点测量的排气声压级在实际测量时先测量不装消声器的排气噪声，按插入损失定义，为保证测量点位置不变，用根同消声器等长，管径与消声器进气管相同的空管代替消声器。再测量装消声器时的排气声压级。评价发动机额定功率点的功率损失比的计算公式为式中是不带消声器而带空气管时的发动机功率是带消声器后发动机功率功率损失比要求为重型车中型车轻型车。实际测量中，用直接测量消声器排气背压来评价消声器性能，货车柴油车般为.结构强度主要是指抗震性密封性抗回火性等，消声器台架试验中经次试验后，消声器不出现咬口或焊接部位损坏。试验完毕后测量漏气量总和不超过，插入损失下降不大于，功率损失比增加不大于.。设计消声器时首先要确定降低排气噪声的目标值，即由发动机排气噪声大小，频谱特性和消声器所匹配车辆的噪声标准限值来决定消声器消声量大小。假设声源特性属线性声源，声衰减量为式中是消声器出口处噪声限值点到声源点距离是整车噪声限值测点到声源点距离现以轻型汽车计算为例，已知整车车外加速行驶噪声限值.按消声器试验规范，.按整车噪声试验规范.消声器出口噪声限值.。轻型车发动机排气声压级为,那么消声器的消声量应大于消声器的设计步骤根据国家有关机动车辆内燃机的噪声限值和本产品设计开发目标，合理确定排气噪声的控制目标值用噪声评价数表示。测量机动车辆或内燃机不带消声器时排气噪声的倍频程频谱曲线。分别计算出在倍频各个中心频率.下，在规定位置处，排气噪声实际声压级与确定排气噪声的控制目标声压级之差值，并绘出排气噪声必需最低的消声量频率特性。以项结果为依据，并考虑其他限定条件，确定消声器的类型，结构和尺寸，初步计算设计消声器的消声特性。在样品消声器制作出来后，应装机实测消声效果，并作进步改进完善。所设计的消声器应符合已颁布的消声器技术标准中的有关规定。汽车消音器主要是有源于电学滤波器相似的基本原理，选取适当相位相反的声波的管和室进行组合，就可以滤掉些频率成分的噪声，从而达到消声的目的，与电学滤波器类似，每个带管的小室都有自己的固有频率。抗性消声器适用于好像是个声学滤波器，消除中低频噪声。是在原来的声场中，在薄板上用孔径小于钻头穿孔，利用多孔吸声材料来降低噪声的，把吸声材料固定在气流通道的内壁上或按照定方式在管道中排列，就构成了阻性消声器。.消声器改进及设计在上述理论基础上，针对寒地乙醇汽油车尾气水分可采取的控制措施，般通过实验的方法，确定汽车尾气中水蒸气冷凝的临界点,根据临界点的位置选择具体的控制措施。可以从接水和改造两个方面入手采取控制措施。具体研究内容如下在排气管出口处安装接水装置由于水是从排气管滴向地面的，所以可以在排气管出口处进行收集，只需在排气管出口处安装个水分回收装置，回收装置可以做成倒三角的形式，用紧固件将其固定在排气管的出口，收集部分不用做得很大，以免影响正常的行驶。回收装置安装好以后，根据路况待汽车行驶定里程后将水排出，然后继续收集。这种方法比较简单易行，但对驾驶员来讲比较麻烦，需要经常下车。对排气管进行改造如果排气管中的水蒸气转化成水的临界点是在排气管的中节和后节，控制水分可以在水分到达排气管出口之前进行。对排气管的结构进行改造，将排气管的后节设计成型，在型管的下端开个收集口，并用电磁阀控制，电磁阀可以在驾驶室直接控制，这样水分就会被留在排气管内，驾驶员可以在适当的地方操作电磁阀，将收集的水分排出。这种方法可以大大减少水分滴向地面的情况，达到控制目的且改造方法相对比较容易，成本较低，收集也较容易，可操作性强。在排气管后节适当的地方将水分引到发动机附近，利用发动机的高温使水分蒸发，这样就可以避免水分滴向地面，而且还可以充分利用发动机的余热。但是，水分在引向发动机附近的过程中仍以液态的形式存在，要想使回收的水分全部蒸发掉，引流管应该有定的倾斜角度，但可能还要受到底盘其他部件的影响，所以在设计的过程中要综合考虑各种因素的影响。用温度传感器测试出排气管中水蒸气液化成水滴的位置，在此位置外面覆盖保温材料涂层，减少排气管内部与外部进行热交换，使排气管中水蒸气液化的区域向排气管尾端移动，达到水蒸气以气态形式排放到空气当中，避免水蒸气在排气管中液化。.本章小结本章对消音器的加工工艺及设计步骤做了详细的介绍，并对乙醇燃烧理化特性进行分析，对材料涂层保温特性分析以及热传递效率分析，提出了如何改进排气装置来减少排气管滴水问题。针对寒冷地区乙醇汽油车尾气水分可采取的控制措施，通过具体的实验方法，确定汽车尾气中水蒸气液化成水滴的临界点,根据临界点的位置选择具体的控制措施。如果临界点在排气管内,依靠层流疏导与水分迁移过程描述原则,可以设计个实验台和新型的排气管,使排气管内的水分变成水蒸气或在排气管内部收集如果临界点在排气管出口处,就可以设计个实用可行效果良好的水分回收装置,安装在排气管出口附近,防止水滴到地面上。第章汽车排气装置性能实验台整体结构设计及校核.实验台总体设计方案为了搭建测试环境，以捷达汽车为基本参考车型，配备电控发动机，该车型配有先进的计算机控制系统，采用典型的前置发动机前轮驱动结构．因此，设计时采用横置发动机，使实验台结构紧凑，便于性能测试，以真实反应车型的工作特点气配线则利用原车型连接器单独连接制成线束，沿台架边缘布线。台架上安装了转向轮，移动很方便，还设计了防尘档板，形状显得更加美观大方。台架高度为，宽为，底座长安装四个转向轮以方便移动，如图.所示。图.实验台整体布局图实验台的动力机架采用框架结构，用方管焊接而成．发动机安放在机架中央，固定在机架底面上台架下方安装支撑轮，使台架可按要求移动．为节省空间，没有采用原车油箱，而是用副油箱替代，安装时对油箱进行了改造以保证燃油位置传感器和汽油泵可靠工作．原车排气管尺寸较大，不便于安装在台架上，故对原车排气管进行了变形改造，并尽可能降低排气噪声及排气阻力。为保证实验操作的安全，实验台配有灭火器，以防止由于意外及操作不当起火而造成损失台架板面上还布置有安全开关，操作过程中因不正常操作出现意外故障时，可通过安全开关及时熄火，避免事故的发生．此外，考虑到发动机排气对室内环境的危害，实验台还配置了专用废气导出管．为了对不同车型排气装置做性能测试，设计了个针对不同型号排气消音器的连接装置，如图.所示。.消音器连接装置根据实验台所用的器材部件确定出试验台台架各边尺寸，在制做过程中要将框架的各边按照所设定的进行选材，根据校核，我们选择碳素钢材作为实验台架的基础材料，采用焊接技术进行连接。我们将选好的材料按实际设计的尺寸进行选截，由于理论的设计尺寸，和现实中制作的误差，在截取后还要进行尺寸测量，对不符合要求的要采取适当的方式进行校准，以满足制作的需要。在整个焊接过程中要遵循由简入烦由外到内由下至上的原则进行。将钢料截好之后，按由下到上的顺序将各边焊接在起，即先将下地面的各边焊接在起之后，再焊接四根立柱，最后焊接上部横梁。在实验台框架各主边焊接完了后，我们要在框架主边上焊接或用螺栓连接些小的部件，用来支撑排气装置。.定位件的校核排气装置试验台的发动机由前后两个定位件对其进行托举固定，其定位件是七个直径为的螺钉。因为发动机完全置于空中，故此七个螺钉平均承受该自动变速器重力，此处的受力为剪应力。发动机的重力,每个螺钉承受的剪力为.。所以，故该定位件符合强度要求。.实验台的整体校核实验台的总重量主要由主机和台架两部分组成主机重量约台架自重约，其他部分大约为，则台架总重大约为。台架由四个转向轮支撑，将四个支撑点转化为两根简支梁上各两个约束点，这两根简支梁分别承受的均布载荷。简化后的力学模型如图.所示。图.实验台受力分析对其进行受力分析，所得到的剪力图和弯距图分别如图.图.所示。图.剪力图图.弯矩图受力较核．求支座的约束力由载荷及支座约束力的对称性可知求任意截面上的内力设所求危险截面距支座的距离为，由平衡条件可得则.则