消声器排气系统属于汽车内燃机动力总成的一部分,它的性能好坏直接影响了汽车的振动、噪声以及污染物的排放量,这些都是对车辆的品质做出评价的关键性指标。所以,在消声器排气系统设计前期首先应考虑其NVH性能,使其与发动机及整车参数进行合理的匹配。其次,随着环保意识的逐渐增强,环保法规日益严格,消声器排气系统的内部结构变得更加复杂多样,在排气系统中添加了诸如波纹管、悬挂胶等用于隔振的元件,使其成为了一个复杂的多自由度的非线性系统,从而排气系统的使用性能便不能简单的通过传统振动理论来研究,需要对其振动特性做系统性的有限元分析研究。首先,以某车型消声器排气系统作为研究对象,由于整个排气系统的布置由底盘设计中所给出的边界约束条件所决定,所以需要在所要求的边界约束条件下,对排气系统进行三维模型的建立,再将排气系统三维模型导入Hypermesh软件对其进行有限元建模,并将计算出的数值自由模态分析的结果与样件试验自由模态进行对比,通过分析对比得出两者的自由模态振型与各阶次的频率误差均在规定的范围内,数值分析模型能够较为真实地反映出排气系统的振动特性,验证了在Hypermesh中所建立的有限元模型是合理可行的,可以用于模拟实际的消声器排气系统结构,为进一步的相关有限元分析提供了可靠性依据。其次,对消声器排气系统挂钩进行了动刚度分析、隔振分析及静力分析等。分析时,利用RBE2刚性单元将动力总成质心和悬置点进行连接,利用弹簧阻尼单元将汽车底盘与动力总成悬置点连接,并在动力总成质心处施加等效质量和转动惯量,从而建立汽车动力总成有限元模型。为了保证悬挂系统具有良好的减振效果及典型工况时所能达到的的结构强度,排气系统中的挂钩需满足一定的刚度值,由于其刚度值无法直接获取,因此在工程实际中通常采取对排气系统挂钩的一阶模态分析来确定其挂钩刚度是否满足要求。通过对排气系统各组挂钩的一阶自由模态分析可知,第五组挂钩的一阶模态频率低于300Hz,未达到设计要求,其余各组均满足设计要求,故需要对排气系统挂钩进行进一步分析与优化。在对挂钩进行动刚度分析后,得出排气系统初始方案中不是所有挂钩的Z向均满足动刚度低于500N/mm目标线以下要求,从而确定排气系统挂钩结构不够合理,需要对其结构做进一步的优化。第三,通过改变挂钩的搭接形状及搭接方式,使其五组挂钩均满足一阶自由模态及动刚度要求,并对优化后的排气系统再一次进行了静力分析、隔振分析以及约束模态分析,其结果表明,在悬挂胶刚度选取9N/mm时,排气系统在自身重力作用下,其Z向最大位移变形量为4.772mm,小于设计所要求的5mm最大值,挂钩Z向最大支反力为33.929N,小于设计所要求的50N最大值,隔振率分析及约束模态分析也同样满足设计要求。第四,将优化后的消声器排气系统进行隔振试验及约束模态试验,并将所得试验数据与上述分析结果进行分析比较验证,确保了所开发的排气系统在实际工作中的良好性能。本文对消声器排气系统振动控制问题的分析流程方法合理可行,对排气系统挂钩的结构分析及改进优化有一定的实用价值,对排气系统的有限元分析为企业节省了大量人力与时间,解决了在企业产品开发过程中遇到的一些技术问题,提升了研发效率,有一定的参考价值。