动力总成悬置支架拓扑优化

　万方数据

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ｋｇ／ｍ３；屈服极限艿。为１２０ＭＰａ。

表１２８种工况说明

廖每王嚣说骥痔号王嚣说明

ｌ静态载荷１５水平右载荷

２发动机最大向前扭缀１６海运工况一左倾

３发凌撬簸大囊君蔻艇１７海运王嚣一表续

４向前加速１８公路运输工况一左倾５向志转弯１９公路运输工况一右倾６内蠢转弯２０褪糙路露一高速

７通过减速坎２１粗糙路面～低速

８熬车弹起２２翦纵向载旖

９向后加速２３后纵向载荷

１０低速前碰２４挂错挡位一高向低ｌ王甄速磊瑾２５攘锩趋薤一爨囊褰

１２火点坑路２６重力裁衙

１３小点坑路２７全油门向前

１４承擎左载蕊２８全漓强稳蠢

图２莱款车型动力总成悬置支裂的有限元模氆

表２为该支架傀佬｛ｌ毒对应２８葶争工况的计算结果。另外，Ｅｌｊ计算可知该支架一阶模态频率达到１２８６Ｉ－Ｉｚ，二阶模态频率为２５０２Ｈｚ，三阶模态频率为４１８２Ｈｚ，褥应力尉远夺于该镪橱嚣骚极限，霹觅该支架的设计余量较大；同时该支架质量达到１．５ｋｇ，相对较重。因而该支架具有优化潜力。

３．２拓矜优豫的确定

在进行拓扑优化前，需要确定目标函数和约束弱数，即Ｏｐｔｉｓｔｒｕｃｔ中的响应函数。本次优化中，需要考虑质量（静体积）、黍度、模态频率、应力、拔模方向和最小扩孔尺寸等制造约束。

转速６０００ｒ／ｍｉｎ的发动机对应的一阶转速频搴是１００Ｈｚ，｛爵该支架支撑酶是霹缸毒冲程盎列发动机，所以发动机的振动频率主要集中在２、４、６谐次［４］。鉴于该支架原始设计频率较高，同时考虑到零

２００８年第１０期件的其它设计要求对优化结果的影响，优化时可将目标频率设为６５０Ｈｚ以上。同时该支架需要满足２８种工况下的柔度穰应力要求，教设置了加毅柔度响应，同时打开应力约束。为保证优化设计能够达到减重目的，优化时设置体积最小减少２０％的约束；考虑工艺性，设置拔模方惫为衬套安装瑟垂巍方向，最小扩孔尺寸为１０ｍｌｎ。综合考虑以上各种响应，可以列出本次优化如下限定。

表２挽纯｛ｌ萋支繁谤算结果磁黜序号应力序号应力

ｌ０．４３１５ｌＯ．４

２５６．６１６１８．４

３３５．９１７１２．９

４５４．２１８１１．７

５５３．７１９１４．８

６６０．８２０１６．２

７３３。９２１１５．３

８７９．４２２８６．５

９３３．Ｏ２３５５．２

１０５３．４２４１９蠢

１ｌ５３．１２５０．４３

１２１５。５２６３１．ｏ

１３１２。ｌ２７３５．３

１４１０．４２８２２．２

目标丞数：加权柔度最小；

约束函数：模态频率＞６５０Ｈｚ，

应力＜１２０ＭＰａ，

体积变诧率＜８０％；

制造约束：拔模方向：整率坐标Ｙ轴方向，

最小扩孔尺寸＞１０ｌｎｎｌ。

在遴行优纯蘸嚣要对支架统化送域进行定义，鉴于支架的安装和使用功能，将支架分为５大块，如图３所示。其中１、２，４、５部分具有安装或使用功震，不秀挟少，敖定义为不可优纯嚣域；露３部分则是可优化区域。

３．３拓扑优化的结果

傀纯诗算共循环１８次，取ｌＳ０ｓｕｒｆａｃｅ－－－０．３，耩得结果如图４所示，其中线樵表示原体积，实体是优化后需要保留的体积。检查输出文件，可以看到优化菰麓的响应对院：搬投柔度由优化蘸酶２４８５ｍｍ／Ｎ降低为１３４５ｍｍ／Ｎ；模态频率由优化前的１２８６Ｉ－Ｉｚ降低为７００Ｈｚ；应力由优化煎的８６。５ＭＰａ

一２９—　万方数据

罐瓣嚣１００ＭＰａ；薅积藏，ｊ、了瑟懿，交器体积懿瑟％。

蹋３该懋鬣支架的努勰嚣壤

鍪】番霞筵嚣谈惑鬟支蘩懿蠢隈毙缮繁

通过对院，可以着浅本次优化缩果满怒设定的蠲标函数和约束函数，检查优化爝模型可瓣搦，本次德拖结果燕毒萋辩篮裁遥上霹费。

送域５（既图３）主蒸是在动力总成安装道程中起剃支撑作用，两本次优化的２８种工况巾没有考虑舞该嚣壤褡耀，嚣｛孬殛壤３魏纯绻暴孛毒谈区壤栩涟部分几乎没有材料，但在重薪设计时必须考虑刘该嚣域的爨力情况。撩虑设计和制造因豢詹，以绽德嚣结暴炎攘蔽，重薪设诗支絮絮蓬５赛黍。

灏５豢据撬豫续莱设计鹃囊粱

熊新棱棱的支架威力计算结果如表３所列。另井，盎诗算霹懿该支檠优纯嚣一酴模态凝率兔６２２。７Ｈｚ，二狳模态籁率隽ｌ２８１Ｈｚ，三酚糗态羧率

一勰一舞ｌ７９３融。霹爨链巢表襞，撬诧鬟支絮～验摸态频率高于设定目标值，应力水平也小于材料的屈服极限，质鬟：必１．１ｋｇ，Ｉｔ；原支架辍－ｆ０，４ｋｇ，认茭该支槊台播。

裘３优化后支架的计算结果Ｍｐａ痒等感力謦号建走

量０．４８重５重量．５

２６４。０１６２０．１

３毒陵５１７ｌ龟Ｓ

４６１．３ｌ黎重４．５

５６ｌ。３“ｉ９１５．６

６６６，４麓１８，Ｓ

７３８。０２１１７．８

８９貔Ｏ２２９８．１

拿３７。３２３税；蓐

１０６ｌ。８２４２２．０

ｌｌ６差．５然§．４Ｓ

１２１３。４２６冀５奄

１３“．３２７３９．８

１４ｌｌ罐２８２５。８

４结束语

褒动力总或懋嚣雯檠设诗蘩鬻，支黎静安装点以及与周边零件的涟接都已缀确定时，Ｗ通过对支架的体积避符优化设计，在橼谖性能的撼础上进行藏重，达掰隆羝畿奉懿嚣蕊。本文孛德诧簧支架寝满足性黼的基础上比原支架轻０．４ｋｇ，单件成本可以下降ｌＯ嚣左右，考虑裂今瑶汽车酶爨产，收益糨囊酉溉。德蹙设计谖鹗，藉季｝、德１ｆ｛：设计在箍念设诗阶段能够很好的满照工程设计，得出的结论能够很好的反映工程需要。

参考殳豢

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