2024年4月22日发(作者：华为荣耀v9play参数配置)

Altair 2013技术大会论文集

汽车排气系统模态及悬挂点布置分析

Modal and Hanger Location Analysis of Vehicle

Exhaust System

郭维清 李翠霞 雷应锋 王纯 崔保石

（长安汽车北京研究院 北京100195）

摘 要：

为减小汽车排气系统吊挂点位置对整车NVH性能的影响，本文采用HyperMesh软件对

某汽车排气系统进行了有限元建模，通过模态分析结果，利用平均驱动自由度位移法对排气系统吊

挂位置进行布置，并对排气系统进行频率响应分析，将计算出来的理论吊挂位置与该车实际吊挂位

置的频率响应分析结果相对比，考察两次分析结果中振动响应的区别，为今后的研究提供经验参考。

关键词：

汽车排气系统；悬挂位置；模态分析；HyperMesh; 频率响应分析

Abstract:

To reduce the vibration in the NVH performance of the vehicle from the hanger

location of exhaust system, finite modeling on a vehicle's exhaust system is performed by

HyperMesh, and with the result of modal analysis, the ADDOFD method is used to assign hanger

location. Furthermore, through frequency response analysis of the exhaust system, comparing

results of theoretical hanger location and actual hanger location, investigating the difference

between two results of vibration analysis, experience and reference for further research is

provided.

Key words:

vehicle exhaust system, hanger location, modal analysis, HyperMesh, frequency

response analysis

1 引言

随着社会的发展和技术的进步，人们对汽车的要求越来越高。结构紧凑、宽敞舒适、NVH性能

良好的汽车受到普遍欢迎。汽车排气系统作为汽车乘坐舒适性的主要影响因素之一，其振动问题得

到了广泛的重视。汽车排气系统一般通过法兰和吊耳分别与发动机排气歧管以及车身地板相连。由

于受到发动机本身振动和排气激励的影响，排气管振动相对较大。排气系统的振动会通过挂钩和吊

耳引起车身地板的振动，从而严重影响整车舒适性

[1] [2]

，而且在整车开发后期，由于底盘的布置往往

会造成吊耳的悬挂点不一定处于最理想的位置

[3]

。采用CAE方法，可以有效地预测挂钩位置对整车

NVH的影响。

本文应用美国Altair公司的HyperWorks软件，建立了某汽车排气系统有限元模型，通过模态

分析求得排气系统固有振型，后运用平均驱动自由度位移法对排气系统吊挂点进行布置，并对排气

系统进行频率响应分析，将计算出来的理论吊挂点与实际吊挂点的频率响应结果相对比，最终发现

当发动机Z向激励时，实际模型在Z向的加速度响应比理论模型略差，但介于理论模型吊挂点所处

位置为油箱安装位置，不能布置排气吊挂，实际模型将其布置在靠近理论计算点的副车架上，而副

车架与车身支架之间有橡胶悬置，故布置更为合理。

-1-

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2 汽车排气系统模态分析

2.1汽车排气系统有限元建模

汽车排气系统一般由五部分组成：三元催化器、波纹管、前后消声器、法兰及连接管道。



三元催化器：内部结构较为复杂，简化为集中质量单元和RBE2单元，集中质量位于其几

何中心。

波纹管：波纹管具有挠性，有位移补偿和减振的作用，其简化方式有多种，常见的有简化

成弹簧单元和管单元，输入各个方向的刚度及扭转刚度。波纹管简化成弹簧时，波纹管的

每个方向由一个弹簧黏性阻尼器组成，波纹管包含三个方向的刚度和阻尼；简化成薄壁管

单元时，根据波纹管的实验数据来定义其等效的弹性模量和密度。

消声器：采用壳体单元对消声器进行有限元建模。由于消声器结构复杂，故建模时对结构

进行简化，双层壳体简化为单层，保持总厚度不变。隔板，穿孔管上的小孔忽略等。

连接法兰及挂钩：法兰通常采用实体单元模拟，将法兰间的橡胶密封垫省略，两法兰间采

用RBE2进行连接。

橡胶吊耳：考虑到橡胶特性的复杂性，橡胶吊耳通常简化成弹簧，在局部坐标系中包含三

个方向的刚度和阻尼。









基于上述建模原则，本文建立的排气系统的有限元模型如图1所示。

图1 排气系统有限元模型

2.2汽车排气系统模态分析

汽车汽油机主要转速范围是700～6000r/min，对于四缸四冲程发动机来说，其激励范围是23～

200Hz。本文计算了0～200Hz范围内排气系统有限元模型的固有频率和振型，其模态分析结果如

表1。

表1 排气系统模态分析结果

阶数

1

2

3

4

5

6

频率

12.0 Hz

19.1 Hz

30.6 Hz

34.5 Hz

56.3 Hz

69.1 Hz

阶数

7

8

9

10

11

12

频率

75.7 Hz

94.4 Hz

112.4 Hz

129.7 Hz

183.6 Hz

198.6 Hz

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