捷达汽车排气装置改进及性能实验台设计毕业论文.doc
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1、黑龙江工程学院本科生毕业设计目 录摘要IAbstractII第1章 绪论11.1 课题的来源和意义11.2 汽车试验装置的发展概况11.3 汽车排气装置性能试验台国内外发展概况21.4 本课题研究内容及主要工作3第2章 汽车排气装置的组成和工作原理52.1汽车排气装置的作用和组成52.2汽车排气装置的工作原理52.3汽车排气装置相关资料82.4 本章小结9第3章 燃乙醇汽油车排气管内部温度与滴水量测定试验方案设计103.1试验方案103.2试验装置103.3排气管内部温度变化的测定123.3.1怠速试验123.3.1.1平地怠速试验123.3.1.2坡道怠速试验143.3.2低速工况试验153
2、.3.3中速工况试验163.3.4高速工况试验173.4排气尾管末端滴水量的试验测定183.4.1怠速试验183.4.1.1平地怠速试验183.4.1.2坡道怠速试验183.4.2低速工况试验193.4.3中速工况试验193.4.4高速工况试验203.5排气管末端滴水量的分析213.6本章小结21第4章 捷达汽车消声器结构改进设计224.1 乙醇汽油燃烧理化特性分析224.1.1车用乙醇汽油的定义224.1.2车用乙醇汽油的优点224.2材料涂层保温特性分析以及热传递效率分析234.3汽车消声器制作加工工艺244.3.1汽车消声器介绍244.3.2消声器的技术指标254.3.3消声器的设计步骤
3、274.4消声器改进及设计274.5 本章小结28第5章 汽车排气装置性能实验台整体结构设计及校核295.1 实验台总体设计方案295.2定位件的校核315.3 实验台的整体校核315.4 本章小结31结论34参考文献35致谢36附录A37附录B38摘要北方冬季,环境温度较低,汽车尾气中的水蒸汽就会在排气管壁冷凝成水滴,并且随排气流至路面,尤其针对使用乙醇汽油的车辆。乙醇汽油作为一种车用清洁燃料,其富含氧元素,但乙醇汽油燃烧的排放物中生成的水分也较多,受周围的环境温度以及排气降噪能量转换的影响,汽车的排气管会向外滴水,这是一个很普遍的现象。基于乙醇汽油燃烧特点,车辆使用乙醇汽油导致路面结冰,在
4、公交站台、上坡路段、十字路口等处,尤其在在一些拥挤路段,冬季更容易形成冰层,大多路段都是难清理的薄冰。这不仅减缓了车速,造成冬季拥挤市区行车的不便,延长了车在路面的时间,更增加燃油消耗,而且增加了有害物质的排放,减少制动距离,使刮碰等事故不断,不但没有达到节能减排的目的,还增加了大量人力、时间和物质成本。因此,针对东北寒冷的冬季,在尽量少的影响原有排气系统下,如何改进排气系统以减少或消除汽车燃烧乙醇汽油所排除的水分导致的路面结冰问题,对乙醇汽油在寒冷地区的应用,及道路的交通拥挤问题的缓解有着重大而深远的意义。本设计主要是针对捷达汽车排气装置进行展开,首先介绍了捷达汽车排气装置的内部结构、工作原
5、理及运行情况。在此基础上,提出了一种以试验为目的的排气装置实验台设计方案。针对它的性能测试目的,该实验台的特点是结构相对较为简单,实验台设有数显温度传感器,便于在试验过程中,让操作者直观了解并通过更换不同排气装置进行性能测试来增强其动手能力,以达到良好的试验效果。关键词:;排气装置;消声器;实验台;试验;温度; ABSTRACTThe north winter, environmental temperature is lower, the automobile exhaust steam will exhaust pipe wall into the droplets in condensa
6、tion, and exhaust flow to the pavement with, especially to use ethanol and gasoline vehicles. Ethanol and gasoline, as a kind of car, and the rich in oxygen clean fuel element, but the burning ethanol and gasoline emissions generated by the surrounding water more, also the environment temperature an
7、d exhaust noise reduction of energy conversion, the influence of the car exhaust the drop of water, this to is a common phenomenon.Based on ethanol and gasoline, combustion characteristics vehicle use ethanol in gasoline, bus station in the icy road intersection, uphill, the place such as in crowded
8、, especially in some sections, more easy to form ice in winter, most of the roads are clear, it is the thin ice. This not only slow its speed, and cause the winter driving the inconvenience, crowded downtown extended the car in the pavement of the time, the more increase fuel consumption, and increa
9、sed the discharge of harmful materials, reduce braking distance, scraping the touch, etc, not only have no accidents have reached the purpose of energy conservation and emission reduction, and also adds a great human, time and material cost.Therefore, in view of the northeast cold winter, in the inf
10、luence of less as far as possible the original exhaust system, how to improve the exhaust system to reduce or eliminate the burning ethanol and gasoline car out of the icy road to the water problem, ethanol and gasoline in cold area, and the application of road traffic congestion relief has a great
11、and profound significance.This design is mainly aimed at faw car exhaust device, opened first introduced the exhaust device inside the jetta structure, working principle and operation. Based on this, puts forward a kind of to test for the purpose of exhaust device test bench design scheme. According
12、 to its performance testing purpose, this test bench is characteristic of the structure are relatively simple, test bench with digital display temperature sensor, facilitate in the study, let the operator can learn about and by changing different exhaust device performance testing to enhance its beg
13、inning ability, to achieve good testing result.Key words:Exhaust device;Muffler;Experimental stage;Trial;Temperature; 30第1章 绪论1.1 课题的来源和意义我国汽车行业在全世界来说应该属于那种旭日东升,蓬勃发展的一种类型。由于众所周知的原因,我国的汽车工业虽起步于上世纪50年代,但却踯躅于60年代,徘徊在70年代,直到改革开放我国政府提出把汽车工业作为支柱性产业重点发展,才开始快速发展。正是由于这些曲折和波折,使我国汽车业的设计、制造、应用等各领域的技术水平均大幅落后于其他发
14、达国家,汽车试验领域也是没有例外。改革开放以来,受政策的支持和资金的扶持,以及各厂家和相关单位及院校的共同努力,我国的汽车工业大踏步向前发展,取得了不小的进步,我国的汽车产量在2003年已经跃居世界第5位,我国的技术水平也相应取得了飞速的发展,我国汽车的大量出口已指日可待。作为汽车技术一部分的汽车试验领域也取得了一些显著成果。由于一直紧跟国外先进汽车的试验研究方法,从理论上也达到了较高的水平,基本上达到了世界的平均水平,但是受到技术和成本的限制,尚未普遍应用于科研、教学和生产部门。汽车零部件试验在汽车设计和制造领域占据重要的地位,因此试验台的种类也很多,有的结构简单,但耗费较高,有的现代化程度
15、高,适合规模大、效益高的大型试验部门使用,但造价昂贵。而一些小型科研单位以及高等院校受资金、场地、人员、环境等的影响,不可能采用上述那些要求较高的试验台。本课题在于研究一种经济实用而且经久耐用,便于操作,占地较小,适合于室内安装的试验台,以供那些条件有限的单位使用。汽车排气装置是使用条件复杂,受环境影响较大,可靠性要求高的重要部件,因此从产品开发到生产直至使用都要对其进行大量的试验,以确定其各种性能参数,为汽车的生产、销售以及维修单位和汽车的使用者提供可靠的参考,防止出现重大的事故。在此领域各国都在潜心研究,以不断提高试验的准确性,从而提供更可靠的试验数据,为社会服务。1.2 汽车试验装置的发
16、展概况十九世纪下半叶,德国的戴姆勒-奔驰公司、法国的标致公司、美国的福特公司、意大利的菲亚特公司等先后生产出了第一辆汽车。随着科学技术的发展,汽车结构不断完善,汽车性能也不断提高。由于汽车工业与其他工业、农业、国防和人民的日常生活密切相关,汽车质量引起人们的广泛重视。二十世纪初期,美国人亨利福特创立了流水线作业的生产形式,使生产效率大幅提高,生产成本下降,使用范围急剧扩大,汽车的可靠性、寿命和性能方面的问题突出出来,要求开展试验研究工作。汽车试验的发展历史经历了大致如下三个阶段:第一个阶段从十九世纪末到第二次世界大战结束,是汽车试验的逐步建立,主要包括基本试验台的建立,基本试验规范和标准的形成
17、;第二个阶段从第二次世界大战结束到上世纪七十年代,由于相邻工业的发展,相邻学科的发展和渗透,使汽车试验理论、试验设备、试验标准和规范有了长足的发展和进步;第三个阶段的主要标志是电子计算机在汽车试验中的应用和标准法规的完善。1.3 汽车排气装置性能试验台国内外发展概况排气装置研究涉及流体力学、传热、振动声学等多门学科且消声器排气噪声频带较宽,具有一定的复杂性。由于排气温度较高,因此其排气消声器大都用抗性消声器。传统的抗性消声器一般都是由扩张室、内插管、穿孔管、穿孔板和其它由这些消声器单元派生出来的单元组合而成。西方发达国家在消声理论方面研究起步较早,发展也较快,早在上个世纪20年代,美国的Ste
18、wart就将声学滤波器的原理用于抗性消声器的研究。50年代Davis等人根据截面突变处声压和体积速度连续的原理。采用一维波动方程计算了简单扩张腔,多级膨胀腔及旁通共振腔的消声特性。此后,研究人员采用声电类比的方法,根据电学中的四端网络法,于50年代后期发展了不考虑气流及温度梯度的声传递矩阵法,为排气消声器的设计开创了新的方法,且一直沿用至今。60年代以后,对于消声器的理论研究越来越深入,逐步解决了气流与声波的相互作用,如何考虑温度梯度的影响等问题。许多人员如日本的福田基一等在噪声控制技术方面做了大量的理论和试验研究,为设计和改进消声器提供了大量的数据及理论基础进入20世纪末,消声器理论研究又进
19、入了一个新的高峰。1995年,H.Luoetal研究了各种轴向部分穿孔插入管消声器的一维传递矩阵理论模型,计算了它的传声损失,此模型对于消声器的设计具有指导作用。同年,Chao-Nan Wang研究了穿孔插入式消声器的数值计算,克服了在管道开口端边界条件难于确定的困难,进行了不同插入方式空气平均流量和穿孔率等消声器的消声量计算。1996年,王诗恩和高宋英用存在声源及气流时的一维波动方程描述了抗性消声器中噪声的传播过程,建立了抗性消声器插入损失模型,1998年,胡立臣用传递矩阵法模拟计算消声器的插入损失,用以评价包括源阻抗及尾管辐射阻抗在内的整个排气系统的声学特性,推导出六种消声单元的传递矩阵,
20、并应用于插入损失计算之中,同年M.L.Munjaletal,给出了一种用于分析反流,三通道和开口端开有小孔的消声器的频域理论分析模型,推导出一维传递矩阵。2000年,唐永琪等在消声器功能计算过程中考虑了气流和温度梯度的影响,并采用三维滤图方法研究气流对消声器消声性能的影响。以上的一维平面波模型是对消声器内部声场的近似理论分析,当消声器截面几何尺寸较小,且噪声频率不太高(1000Hz)的情况下,这种分析方法是适用的。但当噪声频率提高,实验结果与理论分析均表明,在消声器腔内存在高次模式波,这时平面波与线性化假设便不再适用,而应采取更加精确的二维理论方法来进行分析,其方法包括:有限差分法、有限元法和
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