排气系统是汽车的重要组成部分。汽车排气系统一边与发动机相连,另一边连接于车身地板。排气系统不仅具有净化尾气作用,还具有降低排气噪声的功能。在汽车行驶过程中,排气系统受到振动激励。排气系统对乘坐舒适性有直接影响。因此,对排气系统结构的振动性能研究具有重要意义。本文研究对象选取为某汽车排气系统冷端,以有限元法作为分析方法。对排气系统进行了模态分析、悬挂点位置设计、频响分析、疲劳分析和振动性能优化工作。主要工作内容如下:(1)查阅相关文献,制定本文工作内容与技术路线。根据企业标准,对排气系统几何模型进行合理简化,建立排气系统的有限元模型。(2)采用有限元法,对排气系统模型进行自由模态分析。采用平均驱动自由度位移法,绘制平均驱动自由度位移与位置的曲线,确立潜在悬挂点位置。悬挂点位置确定后,对排气系统进行约束模态分析。排气系统固有频率未出现与发动机激励频率重叠。应用静力学方法,对排气系统吊耳耐久性进行初步评估,计算结果表明初步满足耐久性要求。(3)对排气系统进行频响分析,提取橡胶吊耳约束处动态反力。结果表明动态反力峰值过大,需要进一步改善。针对排气挂钩进行动刚度分析。对排气系统进行振动疲劳分析。(4)为减小排气系统传递至车身载荷,对排气系统进行参数优化。以波纹管刚度、橡胶吊耳垂向刚度为设计变量,建立考虑橡胶吊耳耐久性与排气吊耳动态反力的目标函数。利用灵敏度分析,对设计变量进行灵敏度筛选。选择较灵敏因子作为下一步优化方案中的设计变量。分别采用试验设计中的最优拉丁超立方设计和多岛遗传算法进行优化。完成优化后,对排气系统优化前后数据进行对比。结果表明,通过优化处理既保证了吊耳耐久性初步满足工程要求,而且排气系统传递至车身动态载荷获得了明显改善。