关于某动力总成悬置支架的优化设计

关于某动力总成悬置支架的优化设计

杨武森，杨玉玲，宋树森

（上汽通用五菱汽车股份有限公司，广西柳州545007）

摘要：本文针对某动力总成悬置系统NVH性能道路试验中，全油门缓加速工况受发动机频率激振影响，某悬置主动侧支架发生共振，导致在260Hz左右产生车内结构噪声的情况，采用hypermech-nastran有限元软件建立该悬置支架的有限元模型对其模态进行分析，并根据模态分析结果对该悬置支架设计优化。最后通过道路试验结果验证悬置支架结构设计优化的正确性，可使整车在全油门缓加速工况260Hz附近的振动和车内噪声明显降低。

关键词：共振；优化设计；有限元分析；悬置支架

中图分类号：U461.2 文献标识码：A 文章编号：1671-7988(2014)07-10-03

The optimal design of powertrain mount bracket

Yang Wusen, Yang Yuling, Song Shusen

（Saic gm wuling automobile Co.,Ltd., Guangxi Liuzhou 545007）

Abstract: In this paper a powertrain mounting system NVH performance road test, full throttle acceleration a suspended active side bracket resonance occurs by the engine frequency excitation effect,, causing the car structure noise around 260Hz, establish the finite element model of the mount bracket for modal analysis of the model using the finite element software hypermech-nastran, and according to the modal analysis results of the mount bracket design optimization. Finally, the road test results verify the optimization design of mounting bracket structure, can make the vehicle vibration and the inner noise inear 260Hz significantly decreased.

Keywords: resonance; optimization design; FEA; mounting bracket

CLC NO.: U461.2 Document Code: A Article ID: 1671-7988(2014)07-10-03

前言

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，在进行动力总成的悬置系统设计时，应对悬置支架的强度和模态进行优化设计和试验验证。一方面，悬置支架连接发动机与车身(或车架、副车架)且处于汽车的各种行驶工况下传递作用在动力总成上的力和力矩，需要足够的强度；另一方面，悬置支架的模态对车内噪声的影响很大，悬置支架设计得不合理，可能会导致其1 阶模态低且处于发动机的工作转速范围内，使悬置支架产生共振，从而增大车内噪声。

某动力总成悬置系统NVH性能道路试验中，全油门缓加速工况，当发动机转速到3860rpm时，某悬置主动侧支架和被动侧支架在260Hz处产生明显共振带，并在工况下260Hz左右产生车内结构噪声。本文利用有限元软件hypermech-nastran，对该动力总成悬置支架进行了模态分析，并根据模态分析结果对其进行了优化设计，使问题得到明显改善。

1、动力总成悬置系统NVH性能道路试验

此动力总成悬置布置设计采用较为成熟的左、右发动机侧及变速器侧3 点悬置布置型式，均为橡胶悬置。悬置系统NVH性能道路试验中，每个悬置的主动侧（即连接发动机侧悬置支架）及被动侧（即连接车身侧悬置支架）分别布置1 个测点（三向传感器），车内噪声测点在驾驶员右耳处位置、中排左座椅右耳处位置、后排左座椅右耳处位置各布置一个测点。

作者简介：杨武森，就职于上汽通用五菱汽车股份有限公司。

图1为缓加速工况下的发动机某悬置主动侧与被动侧Z 向振动响应瀑布图。此工况下发动机某悬置的主动侧与被动侧支架，在260Hz左右均有明显共振带，同时在发动机转速3860rpm左右达到最大值。

图1 发动机某悬置主动侧（左）与被动侧

（右）振动响应瀑布图

图2为缓加速工况下的车内声压级响应曲线。在发动机转速3860rpm左右均出现明显峰值。

图2 车内声压级响应

如图1、图2所示，试验结果表明，某悬置主动侧支架发生共振，导致在260Hz左右产生车内结构噪声，初步怀疑这主要是由于在高转速时，发动机和某悬置侧的支架发生共振引起。当发动机转速发到3860rpm时，受发动机4阶频率（257Hz）激振影响，某悬置主动侧支架发生共振，使悬置主动侧和被动侧支架在260Hz处产生明显峰值，最终在260Hz左右产生车内结构噪声，对车内噪声产生贡献。

2、悬置支架模态分析

进行支架模态分析和优化所采用的前处理器软件为Hypermesh, 求解器为MSC.Nastran, 后处理则利用Hyperview完成。

图3 为Hypermesh所建立的动力总成悬置支架的有限元模型，图4为Nastran计算的支架1阶模态结果。

图3 某悬置支架有限元模型

图4 支架1阶模态结果

根据计算结果得知，该支架的1 阶模态为412 Hz，一阶模态小于500Hz，不满足要求。根据共振理论，要求发动机悬置支架的1 阶模态固有频率应大于500 Hz[1]，实际上由于布置空间的限制，在悬置支架设计时，要尽可能的提高其1 阶固有模态。

3、悬置支架结构优化

动力总成悬置支架进行优化时需要注意优化后支架不与周围的零件发生干涉，并保证支架安装方便。对某动力总成悬置支架结构优化的两种方案如图5所示。

图5 悬置支架结构优化的两种方案

通过Hypermesh- Nastran软件计算所得到的动力总成悬置支架各结构优化方案的1阶模态见表1 所列。

表1 各方案的1 阶模态

1阶模态结果

原方案412.3Hz

方案一471.2Hz

方案二529.4Hz

图6 主板加厚支架1阶模态（下转第43页）