NVH部件：汽车排气系统金属柔性节
汽车排气系统金属挠性节是一种重要的连接部件，也被称为波纹管或柔性节。它在汽车排气系统中起到多种作用，包括降低振动和噪音、补偿热胀冷缩引起的变形量，以及保护排气系统的其他零部件。
挠性节的总成结构包括金属外网1、波纹管2和伸缩节3，见图1。金属外网是挠性节的外部保护层，可以防止波纹管遭受外部冲击和损害。波纹管是挠性节的核心组件，由多层金属薄板制成，具有很高的柔性和弹性。伸缩节是连接波纹管和其他排气系统部件的部分，它能够在排气系统工作时承受热胀冷缩引起的变形。
挠性节的安装位置通常位于汽车排气系统的曲折处或与其他部件连接处。它的作用是在排气系统工作时，减少振动和噪音的传递，保护排气系统的其他零部件免受振动和冲击的损害。此外，挠性节还能够补偿排气系统因热胀冷缩而引起的长度和形状变化，从而避免排气管因温度变化而过度拉伸或收缩。
图2 汽车排气系统简图
挠性节的设计和制造需要考虑到多个因素，包括挠性和耐久性。金属波纹管的薄壁结构可以提供足够的柔性，使其能够在排气系统的工作条件下承受不断变化的压力和温度。同时，材料的选择和制造工艺也需要保证挠性节的耐久性和可靠性，以确保其在长期使用中不会发生泄漏或损坏。
一、柔性节分类：
Ø非承载式挠性节与承载式挠性节从结构上最大的区别就是金属外网不同：非承载式挠性节使用的金属外网是钩针网结构，承载式挠性节则使用的金属外网是编织网结构，详见图3和图4所示。 1．密封连接，不允许泄漏——一旦发生气体泄漏，或外界空混入，会影响氧传感器测量精度，从而降低三元催化器净化有害气体作用，排出有害气体，2．隔离噪声与振动——主要由于发动机点火过程中产生的振动，例如4缸四 冲程汽油发动机的振动频率大约为(20~200)Hz范围，发动机振动频率f=（n/60）*（发动机缸数/2），n=发动机每分钟的转数；3．隔离大位移——这就要求挠性节有足够的相对位移量，才能实现柔性连接， 影响位移量的大小的因素主要有：1）发动机的摆角；2）挠性节与发动机1．相对位移力——系统载荷所传递给挠性节的激励形式主要为挠性节进气口端的运动量所主导，汽车在前进、后退运动中，势必会引起发动机机体的俯仰运动，从而导致与歧管相连的挠性节进、出气口端的相对运动，而大得相对位移量容易使挠性节局部发生应力集中，应力集中会影响挠性节的疲劳寿命。在这里将挠性节假设为弹簧模型，F=K*X（F为由于挠性节发生相对位移量产生的作用力，K为刚度，X为相对位移量）。即X=F/K,当相对位移量X一定时，K越小，F也越小，从而挠性节产生的应力也就越小。也就是说，挠性节越软，产生的力小，疲劳寿命也会随之提高！但事实的真相真的会如此吗？别忘了，当挠性节刚度发生变化时，自身的固有频率也会降低，那么就很容易产生低频共振。所以第二个挠性节要面临的3．高温——发动机排出的高温气体温度至少800°以上； Ø针对以上挠性节所面临的问题，那么挠性节又是如何解决的呢？让我们一起1．金属外网：挠性节的金属外网主要有两种，一是钩针网，它的作用主要起到限位、防止发生共振，解决了挠性节刚度小容易产生共振的问题；二是编制网，它的作用主要是起到限位作用。总之无论是钩针网还是编织网，都起到保护波纹管的作用，防止大位移量拉伸波纹管直接损坏，丧失功能；2．伸缩节：伸缩节有伸缩性，有拉压、弯曲自由度，比较灵活，因与蛇相似，又叫蛇皮管，它起到防止高温气流冲击波纹管，保护波纹管，降低噪音，3．波纹管：波纹管的端面结构成波浪形状，故叫波纹管，一般有双层薄壁不锈钢材料通过液压成型制成，挠性节的刚度主要由波纹管刚度决定。波纹管的内层主要选用耐高温的材料，如SUS304;外层主要选用防腐蚀Ø最后所有部件装配在一起，两端通过卡环凸焊定位在一起形成成品—挠性节。在汽车排气系统的正常工作中，挠性节扮演着重要的角色。它能够有效地减少振动和噪音，保护排气系统的其他部件，并且能够补偿由于热胀冷缩引起的变形。因此，在维护和保养汽车排气系统时，我们应该重视挠性节的检查和维护，确保其正常工作，延长排气系统的使用寿命。 刘金昌，曾从事汽车零部件产品开发及工艺过程开发，现从事汽车底盘悬架强度耐久性能分析及试验开发。……………………………………………………………………………………………… 
