【原】淺談傳統(tǒng)燃油車懸置支架設(shè)計(jì)

汽車NVH云講堂 2022-07-26 發(fā)布于廣西

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本文將簡(jiǎn)單討論一下動(dòng)力總成懸置支架的設(shè)計(jì)內(nèi)容，包括性能要求、性能評(píng)估以及設(shè)計(jì)其它要求。

1 支架性能要求

對(duì)懸置支架在性能上的要求主要包括模態(tài)、動(dòng)剛度、耐久性。模態(tài)和動(dòng)剛度的要求主要是滿足整車NVH的要求。對(duì)于模態(tài)，通常最關(guān)心的就是一階模態(tài)，懸置支架包括動(dòng)力總成側(cè)懸置支架、車身側(cè)懸置支架以及副車架側(cè)懸置支架（見(jiàn)圖1），對(duì)于傳統(tǒng)燃油車懸置，都要求對(duì)地至少600Hz，如果是電動(dòng)車，要求就更高了。對(duì)于動(dòng)剛度，預(yù)先設(shè)定一個(gè)目標(biāo)值，，比如某模態(tài)以下不能低于1000N/mm，通過(guò)計(jì)算要達(dá)到目標(biāo)值，有些支架在高頻時(shí)不容易滿足動(dòng)剛度的要求。就支架本身而言，耐久性是支架本身需要滿足的要求。通常懸置支架的設(shè)計(jì)壽命要大于橡膠的壽命，保證支架最后失效。

圖1 懸置支架系統(tǒng)示意圖

2 支架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

懸置支架的性能評(píng)估包括三個(gè)階段，初級(jí)階段是通過(guò)分析計(jì)算，第二個(gè)階段是零件級(jí)測(cè)試，第三個(gè)階段是整車級(jí)測(cè)試。

2.1、初級(jí)階段，首先設(shè)計(jì)初步的懸置支架數(shù)模，然后導(dǎo)入到分析軟件進(jìn)行模態(tài)、動(dòng)剛度以及應(yīng)力的分析，通過(guò)分析結(jié)果進(jìn)行修改，直到滿足要求為止。以下為以鋁支架數(shù)模的設(shè)計(jì)過(guò)程。

2.1.1．按照最大能利用空間進(jìn)行支架初始概念設(shè)計(jì)。下圖為一個(gè)變速箱側(cè)支架的初始數(shù)模，它可根據(jù)可用空間范圍所形成的最大包絡(luò)面做出。

圖2 初始數(shù)模

2.1.2．根據(jù)設(shè)定的支架性能要求進(jìn)行CAE仿真優(yōu)化，得到理想的支架形狀。所謂理想的支架即為利用盡可能少的材料，滿足強(qiáng)度、模態(tài)、耐久性等要求。優(yōu)化可用HYPERWORKS或者ABAQUS軟件來(lái)進(jìn)行。

圖3 CAE優(yōu)化數(shù)模

2.1.3．根據(jù)CAE計(jì)算優(yōu)化后最終確定出支架的數(shù)模形式。

圖4 最終數(shù)模

2.2、零件級(jí)測(cè)試，模態(tài)、零件的壽命都可以通過(guò)試驗(yàn)得到，和分析結(jié)果對(duì)比，可以驗(yàn)證前面的虛擬設(shè)計(jì)。

2.3、整車級(jí)測(cè)試，整車級(jí)NVH評(píng)估，可以檢驗(yàn)?zāi)B(tài)及動(dòng)剛度的設(shè)計(jì)；整車道路試驗(yàn)可以驗(yàn)證懸置支架的耐久性設(shè)計(jì)。

3 支架可制造性要求

除了上面提到的三個(gè)方面的性能要求，設(shè)計(jì)懸置支架時(shí)還應(yīng)該考慮可制造性，可制造性應(yīng)該包括兩個(gè)方面，一方面是支架本身的制造，另一方面是裝配。

按照懸置支架的材料分：常用的有熱軋鋼板、鑄鐵、鑄鋼、合金鋁，還有一些材料如塑料、合金鎂也開(kāi)始在車輛上應(yīng)用。按照成型工藝分：鑄造、壓鑄、沖壓成型以及注塑成型。

圖5 注塑成型懸置支架

對(duì)于鑄造、壓鑄、注塑類零件，要考慮該零件用模具能否成型，是否容易抽芯等；對(duì)于沖壓件，也要考慮沖壓成型是否容易，有些設(shè)計(jì)不能沖壓成型，能否改成焊接或者其它工藝方案。（注：如果是鑄造類支架，其鑄口的位置設(shè)計(jì)也將影響到支架的強(qiáng)度等性能。）

對(duì)于所有的支架，設(shè)計(jì)的過(guò)程中還應(yīng)該考慮螺栓法蘭面是否能完全落在壓緊面上；緊固螺栓的工具需要的空間是否已經(jīng)預(yù)留；還有同一支架的幾個(gè)安裝孔能否實(shí)現(xiàn)用相同的螺栓，一般情況下緊固螺栓的幾個(gè)位置的支架的厚度最好設(shè)計(jì)相同，如果實(shí)在不能相同，也應(yīng)該采用防錯(cuò)設(shè)計(jì)，以免誤裝。