发动机悬置支架模态分析实践

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1、发动机悬置支架模态分析实践东风精密铸造有限公司王斌摘要：本文通过对发动机悬置支架模态的影响因素进行分析实践，以乘用车为例，从材料选择、装配结构设计、产品结构优化设计等方面改善发动机支架模态，实现对产品结构的轻量化设计，以满足整车使用性能要求。关键词：悬置支架轻量化模态分析1前言汽车发动机支架是动力总成悬置系统的安全件和功能件，须满足汽车在各种行驶工况下的强度，同时悬置支架的约束模态对车内的噪声影响较大。如设计不合理，其悬置支架I阶固有频率太低且处于发动机工作转速范围内，悬置支架将产生共振，使得车内噪音增大。冈此模态是悬置支架重要

2、的设计指标之一。以乘用车四缸发动机为例，根据共振理论，要求发动机悬置支架的I阶固有频率应大于500Hz，最低应大于400Hz。实际上由于布置空间的限制，达不到上述要求，要尽可能提高其I阶固有频率。本文通过悬置支架优化设计及模态分析实践，总结出提高模态方法，为设计提供理论的参考依据。2对模态影响的因素2．1材料对模态的影响针对材料物理属性：弹性模量、泊松比及密度等情况下对某一悬置支架进行模态分析，并结合实际材料的应用，考察材料的物理属性对模态的影响。2．2弹性模量对悬置支架的模态影响选取两组弹性模量分别为175GPa及210GPa

3、，U=O．30，p=7．8X103Kg／m3，按上述材料物理属性进行模态分析，约束与发动机装配的螺栓孔，其I阶模态振型如图l所示。结果表明弹性模量的增加会使悬置支架的I阶固有频率增加。2．3泊松比对悬置支架的模态影响选取两组泊松比分别为0．25及0．30，E=210GPa，p=7．8X103Kg／m3，按上述材料物理属性进行模态分析，约束与发动机装配的三个螺栓孔，其I阶模态振型如图1、图2所示。结果表明泊松比对悬置支架的I阶固有频率影响不明显。2．4密度对悬置支架的模态影响选取两组密度分别为7．6X103Kg／m3及7．8X10

4、3Kg／m3，‘J=0．30，E=210GPa，按上述材料物理属性进行模态分析，约束与发动机装配的螺栓孔，其I阶模态振型如图3所示。结果表明密度的增加会使悬置支架的I阶同有频率降低。实际应用中以铸钢和球墨铸铁材料为主。如ZGD410—700和QT450-10材料，其参数为E=2IOGPa／150GPa，lJ=0．30／0．25，p=7．8X103Kg／m3／7．3X103Kg／m3；铸钢材料的悬置支架的模态分析见图4，球黑铸铁的悬置支架模态分析见图5，结果表明铸钢材料的悬置支架比球墨铸铁材料的悬置支架I阶固有频率要高。E戮鹾崮2

5、I阶楼态振型图(4417Hz夕：

6、1I夕斟3I阶模态振型圈(4405Hz)图4I阶模志振型留(4417Hz3结构设计对模态的影响以两个悬置支架的模态分析为例，找出薄弱点或对结构刚度产生影响的原因，为结构的改进设计提供理论依据。咧6为悬置支架原优化设计方案，模态较低。从模态振型图可看出，红色圈所示部分为应变能较大的区域，对此部分进行加强可有效改善支架模态。增加加强筋后的结构模态分析见图7，从上述模态分析可看出，在应变能太部位合理设置加强筋可有效改普模态。图8改进前结构l阶模态振型崮(4245Hz)图9箭加宽后结构I阶模态振型图(4

7、39删z4约束条件的影响悬置支架的模态与装配约束关系较大。如下例的悬置支架，改进前结构只有两个螵栓孔固定到发动机上，I阶周有模态偏低。增加一个固定孔后，悬置支架的I阶固有模态明显h升见图10、图11。黼‘暖目10改进前结构l阶模态振型图(410Hz)例11增加装配孔结拘I阶模态振型图(446l№5结论轻量化始终是当代汽车设计的一个核心发展方向，模态分析在设计分析中具有重要的意义，可以保持在原设计状态的前提F，找出薄弱点或对结构剐度产生影响的原崮，并且在满足设计要求的基础上持续改进，使产品结构设计更加合理，以达到轻量化的目的。结合

8、材料技术应用，装配结构设计，轻量化设计技术的综合运用，加快产品开发速度。参考文献[1]于开平，周传月，谭惠丰HyperMesh从入门到精通北京：科学出版社，2005[2]庞剑，谌刚，何华汽车噪声与振动理论与应用北京：北京理工大学出版社．2006发动机悬置支架模态分析实践作者：王斌作者单位：东风精密铸造有限公司引用本文格式：王斌发动机悬置支架模态分析实践[会议论文]2011