1.2L微型客车汽车排气系统设计摘 要汽车已拥有100多年的发展历史，现在汽车工业在世界各国发展迅速，汽车已经走入我们生活的方方面面，在带个
人类便捷的同时，也同时附加产生了一些环境问题和能源问题。人类可持续发展的需要，节能减排成为当今环保的主旋律。汽车尾气是汽车对环境污
染的主要方面，由于近些年我国对环境保护力度的不断加强，汽车排气系统的优化也正为环保人士和汽车工业从业者所重视。随着人们越来越意识到
环境保护的重要性，与汽车排气相关的技术会在未来一段时间内发展迅速，所以，学习和创新对汽车排气系统的设计对未来环境和能源问题的解决有
着非常重要的意义。本此设计题目是微型客车1.2L排气系统设计，其中重点设计是消声器，计算出消声器和排气管的主要尺寸，并设计出了整个
排气系统布置图。本次设计中主消声器是设计重点，将其设计为综合性能较为优秀的阻抗复合式消声器，容积为10.8L、截面长轴为240mm
、长度为428mm，采用三腔结构，利用内插管将各扩张腔和膨胀腔连接，而副消声器采用阻性消声器。关键词：排气系统，消声器，抗性，环保
，焊接 目 录前 言1第1章 汽车排气系统简介31.1排气系统31.1.1 组成部分31.1.2 设计规则51.1.3 性能要求6
1.1.4 布置要求61.2 设计对象6第2章 排气系统设计82.1 排气歧管82.2 波纹管92.3 催化转化装置10第3章 消
声器的设计123.1 排气噪声的频率特性123.2 消声器的评价及设计指标123.3 消声器的结构设计133.3.1消声器进、出管
直径的确定143.3.2消声器容积确定153.3.3消声器截面形状的确定153.3.4消声器的长轴、短轴和长度的确定163.3.5
消声器腔数的确定163.3.6消声器各腔长度的确定173.3.7消声器各腔的连接方法173.4 副消声器的设计18第4章 排气系统
的连接与布置194.1 连接方式194.1.1 基本要求194.1.2 排气歧管与催化转换器的连接及波纹管的作用194.1.3 副
消声器的连接194.1.3 主消声器的连接204.2 排气系统的布置21第5章 排气系统材料选择22结 论24前 言人们通常把发动
机比作汽车的心脏，于是进气系统从功能上便是发动机的动脉，而进气系统的对应的变成了汽车的静脉，就想人体的静脉那样，将含有排泄物的低氧
浓度的血液送到肺部和肝肾等处进行净化。所以，排气系统的设计合理性会直接决定发动机的性能、寿命，甚至决定了整台汽车的性能的优劣、寿命
长短以及环保性的高低。排气系统是用来收集汽车发电机产生的废气并将废气处理后集中于一处然后排放到大气中的系统，主要功能是把发动机产生
的废气从多个气缸内收集起来，经过处理并达到国家标准后引导到汽车后部或其他方位排出。随着时代的发展，越拉越多的国家地区崇尚环境保护。
人们对于环境的保护看得越来越重要，尤其当地球承载着如此数量的汽车时，如果排出的废气超过地球所能净化的范围，势必将影响人类的生活。所
以汽车排气系统的重要作用不言而喻，因此对汽车排气系统的设计更需谨慎。一定要保证其经济性的同时兼顾其实用性，让环境变得更美好。让汽车
不再成为地球的负担。根据设计要求确定了本款1.2L基本型汽车排气系统设计的结构方案，设计微型客车汽车排气系统为单排气系统，消音器由
前后两个消声器组成，有波纹管，三元催化器还有各种悬挂设计，通过设计各个参数。对整个系统进行性能分析。绘制完整的微型客车汽车排气系统
的图纸，包括装配图、零件和部件图。本次设计，成为就业前对自己大学四年所学知识的一次考察，和对自己操作能力动手能力的一次锻炼和提高。
这个过程充分发挥了自己的主观能动性，有压力也有动力，锻炼了对实际问题的处理能力和对计算机软件和相关办公软件的应用能力。这对以后的工
作肯定大有裨益。可以使我们在以后的社会实践中能够做到更好。汽车产业近年在中国蓬勃发展，汽车产能从最初的年均仅百万辆，迅速上升至去年
的2372.29万辆。汽车工业在逐步壮大的同时，相关生产工艺和附加科技发展也呈现突飞猛进的态势。虽然整天上我国的汽车工业水平相较老
牌汽车强国还有较大差距，但借助合资企业，我国的汽车工业的技术水平在最近几年有了跨越式进步，这一点，从每百辆车故障率这一技术指标上就
有所体现。然而，我国汽车保有量的急剧上升的同时也带来了一些环境问题和能源短缺的问题。毫无疑问。可持续发展是当今全世界各国都要面对的
重大课题，这一课题使节能减排成为了各个汽车厂商的新使命和以推进技术革新来竞争未来市场的新动力。很多汽车公司都投入了大量财力人力来研
发更为环保，更为节油，甚至不烧油的车辆。汽车所造成的污染大部分是不达标的废气在大气中的大量排放，在环保大潮的冲击下，尤其是最近两年
，雾霾问题逐渐被国人重视，中国已经形成了自上而下的抗击雾霾的意识，并逐步建立了上层的消除雾霾的环境改革方案，与此同时，在汽车工业领
域，对排气系统的技术革新也正在悄然进行。从现实层面上看，现阶段新的废气转化器的发明已经日趋成熟，尾气排放系统监测系统的应用也正被更
多国家的确所重视，就像柴静的雾霾纪录片里那样，美国的卡车都安装了尾气排放检测系统，能将数据定时上传到政府部门，以便于监督。这些变革
都是汽车进排气系统为了适应社会环保需要所做出的努力。根据设计要求确定微型客车新长安之星2013款1.2L基本型汽车排气系统设计的结
构方案，设计微型客车汽车排气系统为单排气系统，主消音器为复合式，并验算设计参数。对整个系统进行性能分析。绘制完整的微型客车汽车排气
系统的图纸，包括装配图、零件和部件图。通过本次毕业设计，不仅可以巩固所学的理论知识，还可以学到一些平时上课学不到的东西，例如一些专
业软件的使用。更重要的是还可以让自己的知识面有一定的拓展，是一次很好的提升综合能力，提升解决实际问题能力的学习锻炼的好机会。 第1
章 汽车排气系统简介排气系统“汽车排气系统是指收集并且排放废气的系统，其功用是以尽可能小的排气阻力和噪声，将各缸内的废气排到大气中
，传统的排气系统，包括的几部分下面将逐一进行介绍，首先是排气歧管，再则是前排气管，以及波纹管，起辅助作用的副消声器和其主要消声作用
的主消声器（1.1.1.4），还有排气尾管，根据车种和车型的不同，有的安装了催化转换器，汽车排气系统主要用于轻型车，微型车和客车，
摩托车等机动车辆[1]”。排气系统是引导发动机排气，使各缸废气能够顺畅的排出，但因为受到排气门的开闭与活塞往复运动的影响，排气气流
呈现出脉动形式，排气门打开时存在一定的排气压力，并且具有一定的能量，在气体排出时将会产生很强烈的噪声，故往往在系统中安装排气消声器
来降低排气噪声。“另外发动机排出的废气中还会有CO,HC, NOx等，为了使排气污染物CO，HC，NOx等的含量降低，因此必须在排
气系统中安装三元催化氧化装置以达到排气净化的目的[2]”。1.1.1 组成部分汽车排气系统主要由排气歧管、前排气管、波纹管、催化转
换器、消声器和排气尾管等零部件组成。每个零部件都有其各自的功用，下面依次介绍几个主要部分。1.排气歧管排气歧管的作用是将气缸内放出
的高温废气合理引导入前排气管。因为它是直接安装在发动机上，并且发动机排出气体温度可以高达900℃或者更高，于是乎排气歧管的抗氧化性
、在高温环境下的材料强度和耐热疲劳等特性就显得尤为重要。制造排气歧管所用的材料有很多，后边将着重介绍，这里简要指出主要为奥氏体不锈
钢和铁素体不锈钢两种。按照制造方法来分排气歧管用不锈钢分为两种：一种是用过压力成型和焊接，另外一种是通过钣金弯型并焊接。后者包括双
层结构。排气系统中只有排气歧管和增压器壳多少铸铁材料，为减小空间的占用，通常被设计得非常复杂，同时，为了减轻重量，管壁被设计得尽可
能薄，一般为4至6毫米。排气歧管的失效形式通常是由冷热交变产生的疲劳损坏，一种是龟裂亦称为传统型损坏；即因漏气而报废。另一种是由于
长期冷热交变，产生严重形变，导致接缝处存在较大缝隙而漏气，甚至缝隙太大以至于无法安装或正常使用。2.前排气管前排气管受制于其功能作
用，所以它往往位于排气歧管与波纹管之间，前排气管应保证尽量小的热散失，以此保证废气的温度不降低太多，因为下游的三元催化氧化的最佳反
应温度是在400到800摄氏度。此外，降噪也是其重要功用之一。基于这些原因，薄壁双层管结构开始优于传统上使用单层结构的前排气管，既
然使用了中空双层结构，有的使用了奥氏体不锈钢做内管。为了应对更高的排气温度和更薄的排气管壁后，具有更好的高温特性的不锈钢牌号SUS
429将被使用。3.波纹管“汽车排气波纹管，它安装位置在前排气管之后，并在三元催化之间，使整个排气系统呈挠性连接，作用是减轻震懂，
减小噪声、能保护整个系统。采用波纹管在轻型车微型车和客车上应用广泛，波纹管的外层套了两层外钢丝网套，而两端直边段外套了卡环，这种结
构设计增强了它的消声效果，有的波纹管内部还通过配备伸缩节以及火网套来优化其性能，从使用性能来看，要求具有高温疲劳特性[3] ”。
4.催化转换器三元催化转换器，由壳体、垫层、载体和涂层组成。催化转化装置是利用催化剂的催化作用，是将废气中的自然状态下转换速率很
低CO、HC和NOx加速转换为对人体无害的气体，如、和的一种排气净化装置。在该催化剂的作用下，自然状态下废气中的有害物质能加速进行
氧化反应、还原反应、水性气体反应和水蒸气改质反应，从而将废气中的、和三种有害气体含量达到国家规定的标准。 5.消声器“消声器是汽车
排气系统里的一个重量组成。在形式上，常见分有阻性、抗性、复合性等。其中，阻性消声器主要由多孔管、吸音纤维（吸音棉）组成。后者的吸音
系数随密度、直径大小等物理性质变化而变化，也就是说，纤维密度越大，直径越小，吸音系数越高。吸音系数值的大小又关系到整个消声器的效果
，当然，影响消声效果的还有消声器的断面周长、有效长度、断面面积等多个因素，周长、有效长度越大，消声效果越好，阻性消声器的具有消音作
用的结构是多孔管和吸音纤维，废气在与多孔管与纤维接触时，将其本身的动能通过震动摩擦和粘滞，与多孔管和纤维产生热能，于是，声能在这个
过程中被转化，也就产生了消声效果[4] ”。 阻性消声器有着体积小的特点，安装位置多靠近发动机的方向。大量试验表明，阻性消声器对发
动机中频率和高频率的噪声的消除效果较为优秀，而抗性的表现与阻性消声器的效果相反即对低频率的噪声的消除效果较为理想。1.1.2 设计
规则（1）排气要保证发动机的最佳性能，不能有超过限定的功率损失比例（2）最终的排气噪声要减到满足国家现有规定、标准或行业公认标准的
水平。（3）必须有符合相关规定的使用寿命。（4）排气顺畅，在额定负荷和额定转速下，排气背压应该小雨发技术参数表里要求的最大限额。1
.1.3 性能要求（1）排气系统应能避免因路面积水，设计时应避免雨水等进入发动机或增压器。（2）消声器等零部件的性能应至少满足相关
企业推荐标准。（3）能经受引擎的高温，需要经受五百至一千摄氏度的高温排气。（4）各部件的寿命需尽量一致，并符合相关标准。1.1.4
布置要求(1)排气歧管或增压器上的连接的附件不能因为过重而对其产生过大的负载,或在运动过程中对其产生过大压力,也不可以因热膨胀导
致其载荷过大引起其性能不稳等。（2）发动机产生的废气要合理地排出，不能与进气产生重叠和干扰，注意保护冷却系的功能。（3）排气系统温
度较高，所以要求与木质零部件的距离应大于10公分以防其过热自燃，与电线束的距离也应大于15公分以免高温造成线束老化短路等，同时也应
与车用的各种橡胶软垫保持10公分以上的距离，以保证高温不会造成其熔化失效。1.1.4 布置要求（1）排气歧管或增压器上的连接的附件
不能因为过重而对其产生过大的负1.2 设计对象设计具体参数如表1-1所示，本次设计主要根据这些数据来设计排气系统。表1-1 设计参
数长、宽、高（mm）3980、1620、1890轴距（mm）2560车身结构客车驱动方式前置驱动排量（L）1.2最大功率（kw/r
pm）72/6000挡位数5行李箱容积（升）-整车装备质量（kg）1130综合油耗（升/百公里）6.5其发动机排量为1.2L，转速
为6000rpm，最大功率可以达到72KW。车身长度为3980mm。第2章 排气系统设计2.1 排气歧管排气歧管通常情况下是铸铁材
料或者球墨铸铁材料，也有用不锈钢做材料的，优点是质量轻，耐久性好。排气歧管的形状很重要，设计时要做到各个缸排气不出现相互干扰，并尽
可能地做到利用惯性排气，所以让排气歧管做的尽量的长，下图所示结构较好满足了上述要求。单纯的通过一路排气歧管排气管消声器和尾管进行排
气的系统称为单排气系统。与单排气系统相比较的是V形发动机的含有两个排气支管的排气系统。通过俩排气支管，1个排气管和消声器还有尾管的
这种排气系统构造简单，成本较低。但有些V形发动机采用两个单排气系统，这种结构较复杂的排气系统，造价自然也会相对较高，其结构就是每个
排气支管都连接了单独的一套单排气系统，所以就被称为了双排气系统。排气系统一般分为单排气系统图2-1和双排气系统图2-2，可以基本看
出两者的区别。图2-1单排气系统图2-2 双排气系统由于我选择的微型客车只有1.2L的排量，所以考虑使用成本相对较低的单排气系统。
2.2 波纹管汽车排气波纹管，它安装位置在前排气管之后，并在三元催化之间，使整个排气系统呈挠性连接，作用是减轻震懂，减小噪声、能保
护整个系统。波纹管的悬挂的方式一般分为两种：（1）断耦式，就是利用柔性极高的波纹管将发动机和排气系统的振动和晃动完全阻隔开。断耦式
的无法承担承载的功能，所以要注意后边对位移限制的悬挂的设计。（2）半断耦式，就是利用强度比较大的承载式波纹管。使用半断耦式的排气系
统，由于其震动等原因，吊环会选用软质调换以减轻震动。并对前后位移的限制作用不是非常明显。下表2-1所示为波纹管的基本尺寸系列。表2
-1 波纹管系列尺寸45102511045710263.510245152511525715263.515276
1529015210015245203512035720363.52037620390203100203452
54512545725463.5254762549025410025445282512825728263.52
827628290282100282本文所选用的波纹管为半断耦式的波纹管，尺寸为51104。2.3 催化转化装置催化转化装
置是利用催化剂的催化作用，是将废气中的自然状态下转换速率很低CO、HC和NOx加速转换为对人体无害的气体，如、和的一种排气净化装置
。在该催化剂的作用下，自然状态下废气中的有害物质能加速进行氧化反应、还原反应、水性气体反应和水蒸气改质反应，从而将废气中的、和三种
有害气体含量达到国家规定的标准。催化转换器有氧化催化转化装置，还原催化转化装置和三元催化转化装置。现阶段的汽车工业，汽油发动机大多
数都是采用三元催化转化器。之所以称之为三元催化，是因为它能同时净化尾气中通常含有的、和。以上分类方法是根据净化方式不同来分类的。三
元催化剂的化学吸附性，决定了它能加速在其表面的化学反应速度而本身不发生变化，所以寿命较长，在汽车工业中应用广泛。反应过程中，作为还
原剂的、、与从碱土金属表面析出的反应，生成、和，是碱土金属得到再生。在催化反应中、和互为氧化剂和还原剂，生成、和。三元催化剂的主要
反应步骤为：废气中的碳原子和扩散进入三元催化器里多孔的催化剂活性涂层；随后碳原子与原子发生化学反应生成；与原子发生化学反应生；紧接
着被再脱附回到尾气流中；对于氮氧化合物来说，先是分子扩散进入活性涂层，并化学吸附在活性位上；键断裂形成原子和原子；二个原子结合成，
脱附，原子停留在催化剂上；这样就完成了氮氧化合物的催化反应。而后分子与原子结合生成，脱附，再循环。三元催化转化器主要的化学反应主要
包括和碳氢化合物的氧化反应、的还原反应和其他反应。按现在的趋势在排气系统中采用三元催化转换器，此外催化器应该尽量靠近发动机，这样是
为了提高催化转换器的起燃温度，可以降低其中相应贵金属的使用量，更能节约成本。图2-3 三元催化器第3章 消声器的设计3.1 排气噪
声的频率特性引擎运转时，高温高压的气体脉冲自排气气门的缝隙喷薄而出，这个过程就出现了极高能量值的震动、分析发现，这种震动的频谱极其
复杂。该类型的震动噪声会呈现出宽频带的特征。发动机的排气噪声先通过排气管道内的气体传播，然后再激励管道壁振动，产生二次噪声。排气噪
声的组成主要分为：排气管道里的气柱噪声、低频脉动噪声、气缸的赫尔姆霍茨共振噪声等。3.2 消声器的评价及设计指标因为汽车消声器需在
不同负荷、不同转速下工作，所以要保证消声器在不同温度、不同流速下以及宽频带范围具有较高的消声量。同时要尽量减少发动机功率的一些损失
。.重要的是选择合理的设计指标。排气消声器的功能是降低汽车的排气系统噪声。此外评价性能时候，需要综合考虑的因素还包括声学特性。消声
器在废气气流的温度、流速和压力条件下工作，所以需要的规定频率范围内具有足够良好的消声效果，并且要求阻力损失要小，即安装消声器不能影
响气流流畅通过也不能降低风量；消声器必须适应其具体型号汽车的工作环境，具有适当的外形尺寸和较小的体积，要尽量结构简单以便于制造安装
，坚固耐用。空气动力学的性能。此外，还有可靠行要求并要求其寿命较长。对消声器提出的这些要求有些地方是相互影响甚至相互矛盾的，这就需
要实际设计者根据实际情况权衡，有所侧重有所取舍。消声量太大了，会影响发动机的功率并且增加成本，而且不能进一步降低整车噪声，从这个角
度来价格也是不经济的，所以一般要求将其损失的功率控制在小于5%。反之，消声器的消声量太小，达不到降低噪声的目的，我国对消声器的设计
指标取决于车辆类型和噪源的强度针对我国汽车噪声的现状，下表所列出的各类消声器推荐设计指标是合理可行的。应尽量考虑结构强度，此外经济
性要求也应纳入考虑范围。表3-1：各类消声器推荐设计指标车辆类型插入损失IL．dB(A)功率损失比．％摩托车20~25<5载重汽车
20~25<5工程车辆15~30<5大中型客车25~30<5小轿车30~40<53.3 消声器的结构设计消声器的主要参数包括：消声
器的容积大小、进气管的直径或者半径数据、出气管直径或半径数据，另外消声器的扩张比、腔数和各腔长度数据、以及内插管布置方式及其长度数
据都决定了消声器的主要结构。另外，截面形状对性能的影响也需要考虑，对于阻性消声器来说吸声材料的选择也是要注意的一点。“依照消声的原
理不同，一般将消声器分为三大类，抗性消声器是利用管道截面突变来达到消声的目的，因此具有良好的中、低频消声效果，阻性消声器则主要利用
吸声材料来消声，有良好的中，高频消声效果，而阻抗复合式消声器则是综合利用上述两种消声器的特点制成的，即将扩张室，共振腔和吸声材料组
合在一起构成消声器，兼具阻性和抗性的作用，在较宽的频率范围内均有良好的消声性能，这样既能降低成本又能使消声效果更好[6]”。图3-
1 抗性消声器如上图3-1所示的抗性消声器，排气产生的噪声随气流从左侧的进气管1进入扩张室2,在扩张室2中经过膨胀，噪声得到初步减
弱，气流再经内插管2分别进入扩张室1、3再一次膨胀消声，进入扩张室1的气流在通过排气管在扩张室以部分上的孔进入排气管经排气管上的吸
声材料牺牲降噪，扩张室3中的气流亦是如此，最后所有的气流均通过出气管3出来进入下一个部分，如此达到消声目的。本文设计的主消声器为阻
抗复合式消声器，该类消声器对低、中、高频范围的噪声均具有较好的消声效果，阻性消声器对中高频带的噪声具有良好的消声效果，应用范围很广
阔。而对于高频噪声则利用阻性的副消声器来消除。3.3.1消声器进、出管直径的确定 消声器进、出口管的直径会直接影响排气管气流的流速
，消声器的扩张比的选择以和消声器的功率损失等等。消声器进、出气管的直径应该大于发动机的排气管出口直径，这样做是为了防止排气是的背压
不至于过高，因为如果背压太高，会导致排气不顺畅，进而导致发动机的功力损失过大，而且这个过程中，高温高压高速的废气更容易产生噪声，这
与消声器的设计理念背道而驰。消声器进、出口管的直径也不宜过大，否则将会使扩张比m降低，从而降低消声器的性能。进口直径避免过小而，因
为过小会导致产生截面突变，造成气流不畅且增加背压，还增大了气流流速。前人对进口直径的设计经验是采用下面这个公式： （3-1）为进口
处单位时间的排气流量，L/s； 为允许最大气流流速，m/s（通常取100m/s）；根据长安之星提供的数据，得为1.2L。代入公公式
（3-1）得这里取进出口管直径为。3.3.2消声器容积确定用来计算消声器容积的公式很多，这里选择的是美国Ne1Son公司推荐的经验
公式（3-2）来进行估算： （3-2）式中，为发动机排量，L；为发动机额定功率转速，rpm；为发动机冲程数；为发动机气缸数；为常数
，根据不同的消声要求可取5-6；这里为1.2, 为6000，为4，为4，取6；代入公式（3-3）得 （3-3） 确定消声器的容
积为。3.3.3消声器截面形状的确定目前市面上的汽车的消声器的截面有很多种，大题分为圆形截面和椭圆形截面两种。根据前人通过一维平面
波理论的研究论证发现，如果两个消声器扩张比这一重要数据一样，那么即使不同形状，它们的消声器性能非常相近。但实际上存在高次谐波，消声
器的形状将对消声器性能有一定的影响。当频率较高时由于高次谐波的影响，即便是有相同扩张比，当截面积相同时，消声器越是扁平，其性能越差
。所以，设计的消声器截面形状应尽量取圆形。但是由于汽车底盘的限制，只能将消声器做成扁平，即截面为椭圆形。如图3-2所示。图3-2
消声器截面形状本文中的消声器截面选取了椭圆形。3.3.4消声器的长轴、短轴和长度的确定首先确定扩张比M：扩张比指的是消声器横向截面
的面积与排气进气管的截面积的比值。扩张比选择与插入损失有关，以下是它们的对应关系：表3-1 扩张比车型重型车中型车轻型车、轿车M
6-79-1012-15然后根据之前已确定的消声器进口直径Di，直接算出圆形消声器Dm：= （3-4）取=15，将 =50代入公式
得=193,再根据 = （3-5）确定主消声器长、短轴长度，这里，取短轴长为=160， 代人公式得长轴长度=240。当主消声器容积
、以及主消声器长短轴确定后，可直接计算长度 = （3-6）代入，得=420。3.3.5消声器腔数的确定根据前人研究发现，消声器的腔
数如果较多，则其所降低的分贝量也会越多，尤其是对高频噪音消声能力来说，效果很好，但低频噪音的消声效果就略显差。但如果腔数多，必然导
致成本上升。一般, 可根据消声量选择按照下列经验公式确定消声器的腔数n，A类消声器 消声量≥10 dB(A) n=2~3B类消声器
消声量≥15 dB(A) n=3~4C类消声器 消声量≥20 dB(A) n≥4本文选择的消声器为A类消声器，腔数为3腔。3.3
.6消声器各腔长度的确定在分配各腔长度时,第一腔长度的确定最为关键,因为它第一腔决定了高温高速脉冲的缓冲效果。前人在设计中将第一腔
容积设计成排量的一到三倍的量。由于消声器总长为420mm，取第一段长为245，第二段长为123mm，第三段长62mm；3.3.7消
声器各腔的连接方法由一维声波理论得到简单扩张腔存在通过频率，可以通过采用插入管及多节扩张腔串联。消声器内各腔的长度确定之后，腔与腔
之间的连同方式可以变化多样，可用管道方式连通，目前多数消声器各腔采用的连同方式多为在管道方式连通过的基础上，辅助以开小孔的方式连通
。经过前人的实践总结发现只要流通面积一定，便不影响气流通过效果，所以连通方式不固定。采用插入管连接时，插入管的长度为L/2时，可以
消除偶数倍通过频率，而插入管长度为L/4时，则可以消除奇数倍通过频率，故插入管连接时，其插入管长度可用L/2和L/4相互匹配，实际
过程中，为减小阻力系数,防止性能下降过多。设计消声器内插管的形式如图3-3：图3-3 各腔连接方式3.4 副消声器的设计副消声器设
计成阻性消声器，以弥补对主消声器中高频噪声消除的不足，这种消声器是利用吸声材料的吸声特性，噪声在管内不断被吸收而逐渐衰减，以此来达
到降噪效果。通过吸声材料固定在气流通过的管道周壁，这样就成为了阻性消声器。阻性消声器消声原理在前文中已经有详细介绍，此处不再赘述。
副消声器因为功能单一，且对其体积形状要求不高，这里采用如图3-4所示的结构， 图3-4 副消声器把副消声器放到主消声器前面，使消声
效果达到最佳，因为这样可以提前滤除一部分主消声器不擅长消除的噪音。在进行整个排气系统布置时再具体设计副消声器的尺寸。第4章 排气系
统的连接与布置4.1 连接方式4.1.1 基本要求对排气系统各部件连接方式的基本要求是做到不漏气，抗变形，耐高温。但有时要考虑整个
系统对不同部件的连接要求，和排气系统对各个部件的具体连接要求。例如为了方便更换维修部件间采用法兰连接；而有的则用焊接的方法连接两个
部件。4.1.2 排气歧管与催化转换器的连接及波纹管的作用关于波纹管的安装，就如前文提到的那样，与其发挥的功用有关，所以在排气歧管
与催化转换器之间，这样的连接方式有以下好处：（1）提高排气管的耐用性、抗疲劳性。（2）由于是挠性连接，所以排气管的运动就会被其补偿
抵消，提高了系统可靠性。（3）同理也可以在一定程度上补偿系统在安装或者调试时的一些误差。（4）也是由于其挠性连接，其缓冲作用可减轻
行驶时特殊工况如急刹车时对相连接的配件损害。（5）综上，使整个排气系统呈挠性联接，在减少车辆颠簸过程中，祈祷减轻震动对系统损伤的作
用。从这一角度来讲有延长使用寿命减低故障率的作用。所以选择使用波纹管作为排气歧管与催化转换器之间的连接。4.1.3 副消声器的连接
副消声器与催化转换器间用法兰连接，与中性管间也用法兰连接，法兰为螺纹连接。法兰如图4-1所示图4-1 法兰对于法兰，应考虑到维修难
易的因素，所以本设计在催化器的连接上选用法兰。4.1.3 主消声器的连接主消声器与中性管也用法兰连接，方便维修安装。与尾管之间用焊
接连接。焊接使用圈焊把尾管与后端盖之间密封好。焊接效果如图4-2所示，焊接的基本要求。图4-2 焊接效果图主消声内部也用焊接连接，
两个隔板用点焊焊在消声器内壁上，内插管用圈焊焊接在隔板上，消声器两端端盖也用圈焊焊在壳体上，焊接要保证质量，不能出现漏孔，这样会严
重影响消声器的性能。此外，承载内插管的隔板也要采取固定措施。由于消声器内部气流和脉冲作用，高温高速的废气进入后会对隔板产生较大压力
，如果不采取固定措施，隔板将很容易被吹倒，影响消声器功能的发挥。本设计中，采用较通用的直角边加焊接的连接固定方式。隔板直角边缘为1
0mm,椭圆圆周采取点焊固定。图4-3隔板的固定4.2 排气系统的布置根据设计对象的整车情况以及底盘空间，通常排气系统主支撑悬挂点
的位置选取在消声器体对应的位置可获得最佳支撑，NVH和寿命。由于三元催化的质量较大，故需考虑承载因素，为了承载其附近相连件质量载荷
，所以在附近加装支撑悬挂副。根据前人经验，本文中设计的消声器，在在车架与排气管之间深处连接吊钩，并用吊耳与底座相连，吊耳形式如图4
-3所示主要是起到连接和减震作用。图4-3 吊耳对排气系统吊钩位置的选择通常要遵循下面几个原则：（1）吊钩在纵向要能延伸；（2）吊
钩应具有吸收震动的功能，故可以考虑选在振动的节点上布置；（3）吊钩的位置要考虑其承载的可靠性，不能随车身有太大起伏，故考虑将其布置
在车身结构的刚性处。第5章 排气系统材料选择“排气系统的零部件必须得能承受1000度的高温和气流冲击，并能保证排气系统可靠性能达到
10万公里或三年的要求，除卡车和低档乘用车可以采用镀铝钢板及卷管外，排气管道和消声器一般应采用SUH403，SUH409等耐热不锈
钢板，管用来保证排气系统的外观并使其具有较长的使用寿命，排气管壁厚一般应大于1.2 mm，双层管≥2×0.5mm，对于消声器的板厚
和层数等，除要考虑系统的质量外，同时应根据车型档次，系统的成本，制造技术水平，开发周期等因素综合考虑[7]”。（1）排气歧管排气歧
管是排气系统中直接接触引擎的组件，附近温度达到九百至一千摄氏度，所以设计时需考虑耐高温因素，使用的材料必须能耐高温能耐热疲劳。此外
，材料的选择还要考虑其是否具备较为优秀的可成形性。目前大多数使用不锈钢制作。构造分为钢板冲压焊接，和整体性较高的钢管弯曲焊接。（2
）前排气管作为今后的发展趋势，低成本、抗氧化性和热疲劳特性好的铁素体系不锈钢势必将成为主流。尤其是，由于排气温度的高温化和排气管的薄壁化，将采用高温性能更好的钢种。（3）波纹管管波纹管的材质可以使用塑料也可以使用金属， 一般车用波纹管多采用金属材质，一般使用不锈钢304 316等。 此外还可以使用紫铜等材质。从使用性能上来看，要求其具有高温疲劳性，另外，为了做成蛇腹形状，还要求它具有良好的加工性。（4）催化转换器为减小汽车尾气对空气的污染，通常安装催化转化器。催化转换器一般安装在排气歧管下面或底盘下面等，因此必须能够承受住高温和振动等的考验。而对于催化载体，使用了铁素体系不锈钢箔材制作的金属载体。（5）主消声器目前主消声器用材料主要是SUS436L，但为了减少稀有元素钼的使用，市场上含钼量更少的SUS432系不锈钢的使用量正在增加。此外通过使用镀铝不锈钢，可以增强器其防腐性能和美观度。消声器内插管及筒体内壁常用的材料为SUH 409，而筒体外层经常采用镀铝板SAID-80。（6）吊耳目前大部分的橡胶吊耳采用的材料为EPDM，即三元乙丙橡胶。每年全世界的消量是80万吨。EPDM具有优越的耐氧化、抗臭氧和抗侵蚀的能力，此外还具有极好的硫化特性，不仅如此，EPDM在各种橡胶材料中具有最低的比重，因此成为制作成本低廉的橡胶化合物的首选。 结 论本文设计的汽车排气系统，从排气歧管开始，依次是前排气管、波纹管、三元催化器、副消声器、主消声器和排气尾管等主要结构，设计了各部件的尺寸、各部件所使用的材料以及各零部件间的连接。最终以满足在损失发动机功率低于5%基础上同时将消声量达到40dB的要求，其中主消声器采用阻抗复合式消声器，副消声器采用阻性消声器。两者结合可以使消声效果较好，所设计的排气系统兼顾经济性和实用性。但还有一些不足，比如消声器内插管可以进一步优化，可以运用CFD进行流场分析后再做进一步改进，进一步提升整个排气系统性能。第1章 标题 第3章 标题错误！未找到引用源。错误！未找到引用源。前言27I218 |
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