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《汽车动力总成悬置支架的优化设计》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。
1、设计·研究汽车科技第3期2007年5月汽车动力总成悬置支架的优化设计赵艳青121,刘本元,上官文斌(1.华南理工大学汽车工程学院,广州510640;2.宁波拓减震系统有限公司,宁波315800)摘要:汽车动力总成悬置支架是动力总成悬置系统的安全件和功能件,它的结构强度影响汽车的安全性,其一阶固有频率对车内噪声有较大的影响。以某轿车动力总成悬置支架为分析对象,阐述了对悬置支架优化设计时,设计空间与非设计空间确定、拓扑优化与形状优化的过程等。优化结构与试验结果的对比分析表明,建立的悬置支架优化设计方法对悬置支架的设计计算分析是有效的。关键词:动力总成悬置支架;
2、拓扑优化;形状优化;应力分析中图分类号:U463.326文献标识码:A文章编号:1005-2550(2007)03-0010-03汽车动力总成悬置支架是动力总成悬置系统的安全件和功能件。一方面,悬置支架连接发动机与车身(或车架、副车架),在汽车的各种行驶工况下,传递作用在动力总成上的一切力和力矩;另一方面,悬置支架的一阶固有频率对车内噪声的影响很大。因此,在进行动力总成的悬置系统设计时,应对支架的强度和固有频率进行优化设计和试验验证。在对悬置支架进行设计时,常常将其设计的较图1原支架试验破坏情况重,虽然提高了其强度,但浪费材料,并且由于设计悬置系统中,如果
3、仍然借用原车型的动力总成的支得不合理,可能会导致其一阶固有频率太低,在发动架,在汽车的极限行驶工况下,原支架的应力会大于机的工作转速范围内,使悬置支架产生共振,从而增支架材料的屈服强度,从而导致支架的疲劳破坏。大车内噪声;相反的情况是:支架设计得较薄,在汽图2为原支架的几何模型及有限元模型,该支架车行驶或者进行试验时,造成支架断裂,严重影响汽为铸钢件,具体材料参数如表1所示。支架与发动机的车的安全性。因此,悬置支架设计是动力总成悬置连接面为固定约束,与悬置的连接点为加载点,作用在系统设计的重要内容之一。支架上的计算载荷如表2所示,共有四种载荷工况。本文以某
4、轿车动力总成发动机悬置支架为例,与发动机阐述了悬置支架设计和试验时载荷工况的确定、悬的连接面置支架的拓扑优化与形状优化方法,并与试验结果进行了对比分析,证明了本文所述方法的有效性。1存在的问题与悬置的连接点在开发某新款轿车时,新车型的动力总成与原(a)几何模型(b)有限元模型车型不一样,因此要对其悬置系统进行重新设计。图2原支架按照新车型悬置系统的载荷工况,对原车型动力总表1支架材料参数成的发动机支架进行疲劳试验时,支架出现了开裂杨氏模量/密度/屈服强度/抗拉强度材料泊松比MPakg-3/MPa的现象,如图1所示。因此,在新车型的悬置系统中,·mMPaZG
5、270-5002.1E+050.37800270500不可以借用原车型的支架,应重新进行支架的设计。表2悬置支架的计算载荷工况N为了从理论上解释原支架在新车型的动力总成悬置载荷工况x方向y方向z方向系统中被破坏的原因,按照新车型的载荷工况,对原11874.8-564.27023.9支架进行了应力分析。计算结果表明,在新车型的2-3693.1-1239.2-2485.83153.5-17093217.3收稿日期:2006-11-064-179.41721.7-1870·10·汽车动力总成悬置支架的优化设计/赵艳青,刘本元,上官文斌设计·研究图3(a)至图3(
6、d)给出了在载荷工况1到工况给出的设计空间中,悬置支架与相连部件不发生干4的作用下,支架的引力分析结果。表3给出的是原涉。而非设计空间则为支架优化过程中结构保持不支架的应力分析结果。由图3计算结果可见,原支架变的区域,本支架的非设计空间为螺栓孔位置和与的应力集中现象非常明显,主要出现在支架与发动传动轴的连接位置。最终确定的支架的设计空间与机连接的螺栓孔附近,并且在工况1和工况2的作非设计空间如图5所示。用下,其最大应力值远远大于表1所给出的支架材用于拓扑扰化料的屈服极限。对比试验破坏图片可见,应力分析结的支架模型果与试验结果一致,表明有限元分析结果能较准确
7、地反映结构实际受力情况。综合应力分析结果与试验结果,有必要对原支架结构进行重新设计。VonMises应力VonMises应力4.408E+023.496E+023.919E+023.108E+023.403E+022.720E+022.941E+022.332E+02图4支架在动力总成中的位置2.452E+021.944E+021.963E+021.557E+02非设计空间1.474E+021.169E+02设计空间9.854E+017.808E+014.964E+013.928E+017.351E-014.943E-01Max=4.408E+02Max=
8、3.496E+02Min=7.351E-01Min=4.943E-
