汽车消声器设计课件

汽车消声器设计张志红2012-06-29北京绿创1汽车消声器设计一、汽车噪声1.1汽车噪声种类发动机噪声、进气和排气系统、轮胎噪声、车体与空气的摩擦噪声、传动系统噪声等。1.2排气系统噪声原因和种类主要是由于高压燃烧废气高速流动而形成。主要包括基频噪声、管道内的气柱共振噪声、涡流噪声、废气喷注和冲击噪声及紊流噪声等组成。2一、汽车噪声1.1汽车噪声种类2二、排气系统消声器概述排气系统的作用：（1）废气处理（2）降低噪声

消声器内部的结构越复杂，其消声性能就会越好，但是相应的动力损失和经济性损失就越大。所以，在设计消声器的时候要整体考虑，既要有好的消声性能，结构又不能过于复杂。3二、排气系统消声器概述排气系统的作用：3三消声器的性能评价指标1、声学性能2、空气动力学性能3、气流再生噪声性能4、机械和材料方面的要求5、工艺和外观特性6、成本的要求4三消声器的性能评价指标1、声学性能43.1声学特性53.1声学特性5（1）消声量消声量是评价消声器声学性能的重要指标，一般用以下两个参数评价：（1）传递损失（2）插入损失6（1）消声量消声量是评价消声器声学性能的重要指标，一般用以下传递损失：一般用来评价单个消声元件。只取决于消声元件的结构、介质的阻抗率和截面面积。与消声元件在一个系统中的位置没有关系。传递损失的计算：消声器入射声功率级与透射的声功率级之差。而插入损失与消声元件的位置有关系。7传递损失：一般用来评价单个消声元件。只取决于消声元件的结构、插入损失：8插入损失：8（2）消声频率特性9（2）消声频率特性93.2空气动力性能的评价103.2空气动力性能的评价101、压力损失：111、压力损失：11压力损失产生的原因根据压力损失的机理，可将压力损失产生的原因分为2类：（1）气流与消声器的管壁摩擦产生的压力损失。（2）局部损失。12压力损失产生的原因根据压力损失的机理，可将压力损失产生的原因2、功率损失：132、功率损失：13通常指的功率损失指：在发动机最大转速下的损失。功率损失与背压直接相关，可以通过实验得到。14通常指的功率损失指：在发动机最大转速下的损失。功率损失与背压15151616四、消声器的理论抗性消声器和阻性消声属于器被动消声器。抗性消声器包括：扩张消声器和旁支管消声器。旁支管消声器包括：四分之一波长管、二分之一波长管、赫尔姆兹消声器。17四、消声器的理论抗性消声器和阻性消声属于器被动消声器。174.1阻性消声器184.1阻性消声器184.2抗性消声器194.2抗性消声器19抗性消声器的特点20抗性消声器的特点20(1)扩张室消声器21(1)扩张室消声器2122222323（2）赫姆霍兹消声器原理:利用共振吸声，当声波入射到共振腔口时，因为声阻抗的突然变化，一部分声能将反射回声源。同时在声波的作用下，孔径中的空气柱产生振动，振动时摩擦阻尼又使一部分声能转变为热能而耗散掉，仅有少量声能辐射出去，从而达到了消声的目的。24（2）赫姆霍兹消声器原理:24分类：旁支型和同轴型25分类：旁支型和同轴型25共振消声器传递损失为：ΔL=10lgK=26共振消声器传递损失为：ΔL=10lgK=26K值越大，则消声量越大，应尽量选定较大的K值；从上述公式可以看出，K值是同共振腔容积成正比。27K值越大，则消声量越大，27（3）阻性消声器原理利用声阻进行消声。一般是利用多孔吸声材料来制作阻性消声器，当声波通过敷设有吸声材料的管道时，声波将激发多孔吸声材料中众多小孔内空气分子的振动，由于摩擦阻力和粘滞力的作用，使得一部分声能转化为热能耗散掉，从而达到消声目的。28（3）阻性消声器原理28材料的密度与吸声系数

00.20.40.60.810200400600800100012001400160018002000频率(Hz)

吸声系数

00.20.40.60.810500100015002000材料的密度与吸声系数材料的吸声系数29材料的密度与吸声系数00.20.40.60.8102004阻性消声器，吸声材料的密度越高，吸收系数就越大。在吸声材料的密度相同，那么纤纬材料的直径越小，吸声系数越高。材料的吸声系数可用驻波管或混响时间差测量得到。30阻性消声器，吸声材料的密度越高，吸收系数就越大。30阻性消声器的传递损失:赛宾公式：彼洛夫公式：31阻性消声器的传递损失:赛宾公式：31消声器的高频失效高频失效：高频不能很好的用平面波近似，方向性强，以窄声束的形式沿通道传播，很少或根本不与饰面接触，造成消声量急剧下降。上限失效频率:式中：c—声速，米/秒；D—气流通道的截面直径，米。32消声器的高频失效高频失效：高频不能很好的用平面波近似，方向性（3）阻抗复合式消声器1.在设计时,把上述的对应该消声元件进行有效地组合起来;2.在组合时,按照流场与声场不同的传递路径分别加以考虑,这样可在保证最大声传递损失时,使气流更通畅,减少排气背压;3.阻性消声器对中、高频噪声的消声效果好，而抗性消声器则适于消除低、中频噪声。将阻性、抗性两种结构的消声器复合起来使用获得宽频带的降噪效果。4.不同方式的组合，可设计出不同结构形式的阻抗复合消声器。一般情况下，是抗性部分放在前面(入口端)，阻性部分放在后面。5.其它因素考虑，如位置、容积、强度、刚度、排气、腐蚀等。33（3）阻抗复合式消声器1.在设计时,把上述的对应该消声元案例：34案例：34谢谢大家！3535汽车消声器设计张志红2012-06-29北京绿创36汽车消声器设计一、汽车噪声1.1汽车噪声种类发动机噪声、进气和排气系统、轮胎噪声、车体与空气的摩擦噪声、传动系统噪声等。1.2排气系统噪声原因和种类主要是由于高压燃烧废气高速流动而形成。主要包括基频噪声、管道内的气柱共振噪声、涡流噪声、废气喷注和冲击噪声及紊流噪声等组成。37一、汽车噪声1.1汽车噪声种类2二、排气系统消声器概述排气系统的作用：（1）废气处理（2）降低噪声

消声器内部的结构越复杂，其消声性能就会越好，但是相应的动力损失和经济性损失就越大。所以，在设计消声器的时候要整体考虑，既要有好的消声性能，结构又不能过于复杂。38二、排气系统消声器概述排气系统的作用：3三消声器的性能评价指标1、声学性能2、空气动力学性能3、气流再生噪声性能4、机械和材料方面的要求5、工艺和外观特性6、成本的要求39三消声器的性能评价指标1、声学性能43.1声学特性403.1声学特性5（1）消声量消声量是评价消声器声学性能的重要指标，一般用以下两个参数评价：（1）传递损失（2）插入损失41（1）消声量消声量是评价消声器声学性能的重要指标，一般用以下传递损失：一般用来评价单个消声元件。只取决于消声元件的结构、介质的阻抗率和截面面积。与消声元件在一个系统中的位置没有关系。传递损失的计算：消声器入射声功率级与透射的声功率级之差。而插入损失与消声元件的位置有关系。42传递损失：一般用来评价单个消声元件。只取决于消声元件的结构、插入损失：43插入损失：8（2）消声频率特性44（2）消声频率特性93.2空气动力性能的评价453.2空气动力性能的评价101、压力损失：461、压力损失：11压力损失产生的原因根据压力损失的机理，可将压力损失产生的原因分为2类：（1）气流与消声器的管壁摩擦产生的压力损失。（2）局部损失。47压力损失产生的原因根据压力损失的机理，可将压力损失产生的原因2、功率损失：482、功率损失：13通常指的功率损失指：在发动机最大转速下的损失。功率损失与背压直接相关，可以通过实验得到。49通常指的功率损失指：在发动机最大转速下的损失。功率损失与背压50155116四、消声器的理论抗性消声器和阻性消声属于器被动消声器。抗性消声器包括：扩张消声器和旁支管消声器。旁支管消声器包括：四分之一波长管、二分之一波长管、赫尔姆兹消声器。52四、消声器的理论抗性消声器和阻性消声属于器被动消声器。174.1阻性消声器534.1阻性消声器184.2抗性消声器544.2抗性消声器19抗性消声器的特点55抗性消声器的特点20(1)扩张室消声器56(1)扩张室消声器2157225823（2）赫姆霍兹消声器原理:利用共振吸声，当声波入射到共振腔口时，因为声阻抗的突然变化，一部分声能将反射回声源。同时在声波的作用下，孔径中的空气柱产生振动，振动时摩擦阻尼又使一部分声能转变为热能而耗散掉，仅有少量声能辐射出去，从而达到了消声的目的。59（2）赫姆霍兹消声器原理:24分类：旁支型和同轴型60分类：旁支型和同轴型25共振消声器传递损失为：ΔL=10lgK=61共振消声器传递损失为：ΔL=10lgK=26K值越大，则消声量越大，应尽量选定较大的K值；从上述公式可以看出，K值是同共振腔容积成正比。62K值越大，则消声量越大，27（3）阻性消声器原理利用声阻进行消声。一般是利用多孔吸声材料来制作阻性消声器，当声波通过敷设有吸声材料的管道时，声波将激发多孔吸声材料中众多小孔内空气分子的振动，由于摩擦阻力和粘滞力的作用，使得一部分声能转化为热能耗散掉，从而达到消声目的。63（3）阻性消声器原理28材料的密度与吸声系数

00.20.40.60.810200400600800100012001400160018002000频率(Hz)

吸声系数

00.20.40.60.810500100015002000材料的密度与吸声系数材料的吸声系数64材料的密度与吸声系数00.20.40.60.8102004阻性消声器，吸声材料的密度越高，吸收系数就越大。在吸声材料的密度相同，那么纤纬材料的直径越小，吸声系数越高。材料的吸声系数可用驻波管或混响时间差测量得到。65阻性消声器，吸声材料的密度越高，吸收系数就越大。30阻性消声器的传递损失:赛宾公式：彼洛夫公式：66阻性消声器的传递损失:赛宾公式：31消声器的高频失效高频失效：高频不能很好的用平面波近似，方向性强，以窄声束的形式沿通道传播，很少或根本不与饰面接触，造成消声量急剧下降。上限失效频率:式中：c—声速，米/秒；D—气流通道的截面直径，米。67消声器的高频失效高频失效：高频不能很好的用平面波近似，方向性（3）阻抗复合式消声器1.在设计时,把上述的对应该消声元件进行有效地组合起来;2.在组合时,按照流场与声场不同的传递路径分别加以考虑,这样可在保证最大