楊武森，楊玉玲，宋樹森

（上汽通用五菱汽車股份有限公司，廣西 柳州 545007）

關于某動力總成懸置支架的優(yōu)化設計

楊武森，楊玉玲，宋樹森

（上汽通用五菱汽車股份有限公司，廣西 柳州 545007）

本文針對某動力總成懸置系統NVH性能道路試驗中，全油門緩加速工況受發(fā)動機頻率激振影響，某懸置主動側支架發(fā)生共振，導致在260Hz左右產生車內結構噪聲的情況，采用hypermech-nastran有限元軟件建立該懸置支架的有限元模型對其模態(tài)進行分析，并根據模態(tài)分析結果對該懸置支架設計優(yōu)化。最后通過道路試驗結果驗證懸置支架結構設計優(yōu)化的正確性，可使整車在全油門緩加速工況260Hz附近的振動和車內噪聲明顯降低。

共振；優(yōu)化設計；有限元分析；懸置支架

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

前言

汽車動力總成懸置支架是動力總成懸置系統的安全件和功能件，在進行動力總成的懸置系統設計時，應對懸置支架的強度和模態(tài)進行優(yōu)化設計和試驗驗證。一方面，懸置支架連接發(fā)動機與車身(或車架、副車架)且處于汽車的各種行駛工況下傳遞作用在動力總成上的力和力矩，需要足夠的強度；另一方面，懸置支架的模態(tài)對車內噪聲的影響很大，懸置支架設計得不合理，可能會導致其1 階模態(tài)低且處于發(fā)動機的工作轉速范圍內，使懸置支架產生共振，從而增大車內噪聲。

某動力總成懸置系統NVH性能道路試驗中，全油門緩加速工況，當發(fā)動機轉速到3860rpm時，某懸置主動側支架和被動側支架在260Hz處產生明顯共振帶，并在工況下260Hz左右產生車內結構噪聲。本文利用有限元軟件hypermech-nastran，對該動力總成懸置支架進行了模態(tài)分析，并根據模態(tài)分析結果對其進行了優(yōu)化設計，使問題得到明顯改善。

1、動力總成懸置系統NVH性能道路試驗

此動力總成懸置布置設計采用較為成熟的左、右發(fā)動機側及變速器側3 點懸置布置型式，均為橡膠懸置。懸置系統NVH性能道路試驗中，每個懸置的主動側（即連接發(fā)動機側懸置支架）及被動側（即連接車身側懸置支架）分別布置1 個測點（三向傳感器），車內噪聲測點在駕駛員右耳處位置、中排左座椅右耳處位置、后排左座椅右耳處位置各布置一個測點。

圖1為緩加速工況下的發(fā)動機某懸置主動側與被動側Z向振動響應瀑布圖。此工況下發(fā)動機某懸置的主動側與被動側支架，在260Hz左右均有明顯共振帶，同時在發(fā)動機轉速3860rpm左右達到最大值。

圖2為緩加速工況下的車內聲壓級響應曲線。在發(fā)動機轉速3860rpm左右均出現明顯峰值。

如圖1、圖2所示，試驗結果表明，某懸置主動側支架發(fā)生共振，導致在260Hz左右產生車內結構噪聲，初步懷疑這主要是由于在高轉速時，發(fā)動機和某懸置側的支架發(fā)生共振引起。當發(fā)動機轉速發(fā)到3860rpm時，受發(fā)動機4階頻率（257Hz）激振影響，某懸置主動側支架發(fā)生共振，使懸置主動側和被動側支架在260Hz處產生明顯峰值，最終在260Hz左右產生車內結構噪聲，對車內噪聲產生貢獻。

2、懸置支架模態(tài)分析

進行支架模態(tài)分析和優(yōu)化所采用的前處理器軟件為Hypermesh, 求解器為MSC.Nastran, 后處理則利用Hyperview完成。

圖3 為Hypermesh所建立的動力總成懸置支架的有限元模型，圖4為Nastran計算的支架1階模態(tài)結果。

根據計算結果得知，該支架的1 階模態(tài)為412 Hz，一階模態(tài)小于500Hz，不滿足要求。根據共振理論，要求發(fā)動機懸置支架的1 階模態(tài)固有頻率應大于500 Hz[1]，實際上由于布置空間的限制，在懸置支架設計時，要盡可能的提高其1 階固有模態(tài)。

3、懸置支架結構優(yōu)化

動力總成懸置支架進行優(yōu)化時需要注意優(yōu)化后支架不與周圍的零件發(fā)生干涉，并保證支架安裝方便。對某動力總成懸置支架結構優(yōu)化的兩種方案如圖5所示。

通過Hypermesh- Nastran軟件計算所得到的動力總成懸置支架各結構優(yōu)化方案的1階模態(tài)見表1所列。

表1 各方案的1 階模態(tài)

從表1 可以看到，方案一的一階模態(tài)仍未達到500Hz，方案二該支架的1階模態(tài)從原方案的412到達529 Hz(見圖6計算的結果)，故采用方案二優(yōu)化設計此懸置支架。

4、試驗驗證

根據優(yōu)化結果方案二制造的支架,全油門緩加速工況下，NVH性能道路試驗懸置主動側與被動側Z向振動響應結果如圖7所示。從圖7與改進前圖1相比可以看出，此工況下懸置主動側與被動側振動響應在頻率260Hz處較原狀態(tài)降低，且該頻率處無共振帶。

The optimal design of powertrain mount bracket

Yang Wusen, Yang Yuling, Song Shusen
（Saic gm wuling automobile Co.,Ltd., Guangxi Liuzhou 545007）

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.

resonance; optimization design; FEA; mounting bracket

U461.2

A

1671-7988(2014)07-10-03

楊武森，就職于上汽通用五菱汽車股份有限公司。