某汽车动力总成悬置支架的轻量化设计

针对节能减排、降低能耗的需求驱动下汽车轻量化发展问题,对动力总成悬置系统进行相关的轻量化研究。以某6吨载货运输车动力总成悬置支架为研究对象,提出了一种合理可靠的轻量化设计研究方法。首先,为了实现动力总成悬置系统的轻量化,通过CREO软件建立各零件的三维模型,将三维模型导入CAE分析软件HyperWorks,应用HyperWorks软件建立悬置支架的数值仿真模型,对多工况下悬置支架的静载强度进行仿真分析,通过给定的各工况分析得出其应力图,为“强点削弱、弱点补强”设计提供依据,确定拓扑优化区域。然后,将设计工况加载到拓扑优化中,利用HyperWorks软件的Optimization进行设定,将体积最小化定义为目标函数,设置优化目标,分别对前悬置托架和后悬置支架进行拓扑优化。根据体积最小化理论,优化悬置支架的结构厚度,并提出渐变支撑加强板设计与替换材料的新方案。最后,通过CAE分析优化模型在6种设计工况下加载的最大主应力、位移和静强度,验证轻量化设计方案的合理性,并通过台架试验验证轻量化结果,确认前悬置托架、后悬置支架等零部件静强度安全系数达标与否。研究结果表明:轻量化方案具有良好的制造工艺继承性;静强度仿真与试验相联合的研究方法提升了悬置车架轻量化过程的科学性;使悬置支架的整体性能得到了改善,并实现前悬置托架减重40%,后悬置支架减重56.4%,各零件的轻量化效果明显。

一种改善怠速舒适性的悬置系统研究

结合4缸发动机动力总成悬置系统6个自由度方向的振动存在的耦合现象引起的振动频率范围过长、振幅过高的振动特性,分析现有中型商用车悬置系统布置位置不合理的短板,并以优化悬置安装位置为设定目标,对现有悬置系统进行针对性的优化设计。通过HyperWorks软件计算出后动力总成的一弯节点位置,并通过ADAMS(automatic dynamic analysis of mechanical systems)多体仿真验证了将后悬置布置在一弯节点附近时悬置反力最小。将后悬中心后移290 mm至动力总成的一弯节点附近,分别对原方案与优化方案进行理论计算以验证优化效果,通过发动机怠速主观评价和扫描振动试验确认优化方案的怠速舒适性优于原方案,证明了优化悬置安装位置可以提高悬置系统怠速舒适性。