摩托车作为主要的交通工具之一在我国具有相当大的保有量，虽然近年来摩托车销量总体呈下滑趋势，但摩托车仍然具有相当大的研究价值。对于摩托车振动分析及优化的问题首先来源于汽车。汽车产业在中国已经具有相当大的规模，因此对于汽车各方面的质量要求都日益严苛，汽车的振动作为影响舒适性的一大因素正受到消费者的密切关注，许多汽车公司都开始在这方面加大研究力度，以能够在激烈的竞争中占得先机。因此汽车的振动性能将是消费者与汽车制造商最关注的性能之一。政府法规对汽车振动的要求越来越高。在这种密切关注的大环境下，相关汽车公司还有大学学术机构等都着手研究对于汽车排气系统振动性能的优化。

对于摩托车同样如此，随着经济全球化和市场全球化的进一步深化，我国摩托车落后的自主创新开发能力以及制造技术的问题在这种大环境下显得尤为突出，与此同时，消费者对摩托车品质的要求也不断提高。因此现在的首要问题就是要解决摩托车振动性能优化的问题，提高驾驶者舒适度的瓶颈的问题。摩托车在行驶过程中它大部分的噪声都来自于其排气系统的振动，而排气系统是一个具有多自由度的极为复杂的系统，并且由直管和含有多重延展腔体和孔洞的消声器组成。当摩托车行驶时，其噪声大部分都来自排气消声器系统，不合理的排气系统结构会增加发动机的功率损失，使运转工况变得恶劣，还会引起排气门损坏。另外，如果其排气系统的自然频率在主要工作条件下接近发动机的激励频率，则会引起共振，降低排气系统乃至整车的使用寿命，同时还会影响驾驶员的身心健康。

随着科学技术的进步，曾经相对传统振动学知识借助新的技术焕发出了全新的光彩，它再次变得重要而热门，吸引无数学者进行研究。现代成熟的自动控制技术，不断下降的成本，日新月异的材料的应用以及计算机软件的开发使汽车的振动与噪声技术发展迅猛。主动降噪和减振技术已经在许多系统上得到应用。运用Hypermesh等软件结合ANSYS分析可以完成对摩托车排气系统模型的模态分析和瞬态响应分析。现如今，噪声与振动已成为汽车领域最受关注的研究领域之一。有数据显示，现行车辆中大约有1/3的故障问题与汽车振动问题密切相关，而各个大公司为了研究汽车振动优化问题，平均为其投入了20%的成本。由此可见，关于汽车以及摩托车的振动优化分析问题已经引起国家及相关企业和研究学者的足够的重视。

在国外有很多优秀的研究学者对汽车或者摩托车整车及排气系统作除了相关的振动分析，也提出一些有限元结构分析的独特的方法。

J. Suwa等进行了振动测试和FEM（有限元法）分析研究了预测摩托车消声器系统振动所需的FEM建模技术^[1]。Mizuho Inagaki等进行发动机运行测试和激励测试以揭示与涡轮增压器的运转声音相关的涡轮增压器 - 排气系统中的振动行为，而且，为了确定用于减小振动和声音的结构设计指南，使用刚性车身弹簧模型分析排气歧管的刚度的影响。^[2] Hiroyuki Kuwahara等描述了一种先进的噪声和振动技术，预测整个摩托车振动的方法，以及分析零件固体表面的声辐射^[3]。Hiroshi Kuribara等开发了一种适用于设计阶段以预测摩托车排气系统的疲劳强度的方法 ^[4]。 H. D. Netzmann等指出一种连续应用两种不确定性和灵敏度的处理方法，以在很大程度上洞察各种不确定参数的影响 ^[5]。M.-H. Lu等提出了用于解决NVH问题的声音质量分析的过程^[6]。Guo You Hu结合实验模态分析方法和有限元分析（FEA）方法，建立了排气系统的有限模型，基于Hyperworks软件和实验室设备完成了对整个三轮摩托车排气系统的实验模态分析和瞬态响应分析，并获得六个固有频率和模式形状 ^[7]。Ming-Hung LU等成功地合成了一个有前景和可行的车辆水平声目标。然后级联以获得合成的进气和排气噪声目标，用于下一个CAE设计修改^[8]。Kurniawan M P等的测量数据表明，供应链最后一段运输路线的振动水平实际上低于北美公路和铁路运输中卡车和集装箱运输中测量的振动水平^[9]。

张强建立了乘用车内部的有限元模型，优化了具有很大影响的振动传递路线，以减少该路线上的振动传递量^[10]。陆文峰将实验模态分析与计算模态分析相结合，在Hypermesh软件的基础上，进行了建立有限模态和改进排气系统的工作，得出了排气模式频率和模态形状的结论^[11]。邢素芳等表明当发动机的转动频率与该排气系统的固有频率相同时发生耦合，引起了共振。然后通过改进发动机与排气系统的连接方式改变了排气管的固有频率，使得发动机的转动频率与该排气系统的固有频率不再相同，经样车试验表明降低了振动，取得了理想的效果^[12]。刘文礼对某一特定的摩托车进行测量，分析其频谱，得到该消声器的实际传递损失曲线和频谱分析图，运用ansys软件对消声器进行建模，导入到sysnoise进行求解计算，分析其消声性能^[13]。胡蓉对摩托车在路试期间出现的消声器断裂问题进行了理论分析与研究，还对摩托车进行了振动测试分析^[14]。张袁元结合声压测试与声强识别技术对摩托车进行了整车声源的识别，利用有限元分析手段对消声器性能进行了分析改进^[15]。张志飞针对某摩托车手把振动存在的问题, 从手把结构动特性和发动机激励间的匹配关系入手, 分析与改进摩托车的振动^[16]。雷刚等以某三轮摩托车排气系统为研究对象，对其进行模态分析和挂钩位置优化^[17]。吴杰通过采用不同消声特性的消声单元，增大原消声器在某些频段的传递损失，改善消声器的消声效果^[18]。

2. 研究的基本内容与方案

以摩托车排气系统为主要研究对象，分析排气系统的振动性能，通过优化排气系统如消声器的内部结构之间的相对位置及排气管的长度及形状，改善其力学性能，降低排气系统收到的振动。