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研究生:謝昕昀
研究生(外文):Hsin-Yun Hsieh
論文名稱:車輛排氣結構減振研究
論文名稱(外文):Vibration Attenuation of Vehicle Exhaust Structures
指導教授:洪振發洪振發引用關係
學位類別:碩士
校院名稱:國立臺灣大學
系所名稱:工程科學及海洋工程學研究所
學門:工程學門
學類:綜合工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2005
畢業學年度:93
語文別:中文
論文頁數:114
中文關鍵詞:排氣管有限元素分析模態分析最佳化設計
外文關鍵詞:Exhaust PipeFEMModal analysisOptimal design
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排氣系統為附掛在車輛底盤上的次結構,很容易被簡化處理,若處理不慎可能引起共振或振動能量集中於局部而導致結構噪音或掛架斷裂,甚至有局部拍擊的現象,降低行車品質。本文提出一套車輛排氣結構系統的動態特性分析與設計參數調整自動化的「結構動態分析為基礎的設計最佳化」運算程序。
首先建立排氣管有限元素分析模型,接著以敲擊試驗,運用系統識別確定排氣管結構的模態參數,以此為依據修正有限元素模型的未確定參數。
其次將實車量測到的主機排氣口段加速度資料,換算成位移頻譜作為主機排氣口的外力頻譜,利用ANSYS諧和分析算出頻率反應函數,兩者結合計算排氣結構系統動態反應頻譜。
最後應用最佳化方法,以尋找排氣系統的吊掛結構材料參數與掛吊位置的變更方式,以降低排氣管吊點反力頻譜峰值,達到最低振動量的目標,排除排氣系統振動傳遞到車體的結構噪音問題。
The exhaust structure system is the sub-system hung under the vehicle chassis. This sub-system may be considered rashly as a simple structure. If the structure system is arrayed unreasonably, the structure resonance or the concentration of vibration energy on local area will accrue, which will induce structure noise or damage of mountings components. Farther more the structure components may pound together and the ridding quality will be reduced. This paper proposed a dynamic analysis based optimization procedure to reduce the vibration level of the vehicle exhaust structure system.
At first, the FEM model with initial parameters is established, and then this parameter will be modified in accordance with the modal parameters which are identified form vibration test.
Secondly, the acceleration of the exhaust pipe on air vent section will be measured in car running test, and then converted into displacement spectrum used as input exciting spectrum. The frequency response functions of exhaust structure are determined by harmonic analysis using ANSYS. And then the dynamic response spectrum can be calculated.
Finally, the equivalent elastic modulus and the location of the suspension rubber can be optimized to achieve the minimum reaction forces of suspension rubber. So that the noise and vibration in the body transmitted from the exhaust system should be reduced to a minimum level.
中文摘要 i

英文摘要(Abstract) ii

目錄 iii

表目錄 v

圖目錄 vi


第一章:導論 1
1.1研究動機與目的……………………………………… 1
1.2文獻回顧……………………………………………… 3
1.3本文架構……………………………………………… 4

第二章:結構動態特性分析基本理論 6
2.1結構動態特性理論……..…………………………… 6
2.2振動量表示法………………………………………… 10
2.2.1傅利葉轉換…………………………………… 10
2.2.2功率頻譜密度………………………………… 12

第三章:排氣系統的有限元素分析模型及模型修正 14
3.1有限元素分析模型…………………………………… 14
3.2 利用敲擊試驗修正有限元素模型參數…………… 19
3.2.1 主機出氣段之軟管等效彈性模數之修正…… 20
3.2.2 懸吊彈性橡膠吊環之等效彈性模數的修正… 25
3.3 排氣管四段結構分段敲擊試驗與參數修正……… 33
3.3.1 主機出氣口段硬管等效彈性模數E1之修正… 33
3.3.2 觸媒轉換器段等效彈性模數E2之修正……… 34
3.3.3 排氣管中段管壁等效彈性模數E3之修正…… 36
3.3.4 消音器段外殼等效彈性模數E41之修正…… 38
3.4 實車全段排氣管敲擊試驗與模態量測識別……… 39

第四章:ARTC實車振動與噪音量測 43
4.1 實驗規劃…………………………………………… 43
4.2實驗分析結果與討論………………………………… 46
4.2.1 實驗分析結果………………………………… 46
4.2.2 實驗結果討論………………………………… 60

第五章:排氣管最佳減振探討 63
5.1排氣管系統頻率反應分析…………………………… 63
5.1.1 諧和反應分析………………………………… 64
5.1.2 結構動態反應頻譜…………………………… 65
5.2 排氣系統吊點選擇結構模態節點之探討…………… 65
5.3 以諧和反應分析為基礎的減振模式探討…………… 76
5.3.1 吊點參數最佳化設計………………………… 79

第六章:結論與展望 87
6.1結論…………………………………………………… 87
6.2未來展望……………………………………………… 88

參考文獻 90

附錄A A_1
附錄B B_1
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