（蕪湖職業(yè)技術(shù)學(xué)院 安徽 蕪湖 241003）

0.前言

汽車發(fā)動機懸置支架是動力總成支撐的安全件和功能件，發(fā)動機通過懸置支架固定在車身上，必須滿足汽車在各種行駛工況下的強度及整車噪聲、振動與聲振粗糙度（NVH-Noise、Vibration、Harshness的英文縮寫）需要，所以在產(chǎn)品設(shè)計時需要綜合考慮強度、模態(tài)及輕量化等方面的因素，本文特針對以上這些方面進行了較為全面的闡述。

1.材料對模態(tài)的影響

針對材料物理特性：彈性模量、泊松比及密度等情況下對某一懸置支架進行模態(tài)分析，并結(jié)合材料的實際應(yīng)用，考察材料的物理特性對模態(tài)的影響。

1.1 彈性模量對懸置支架模態(tài)的影響

選取 2 組彈性模量分別為 1.7×105Mpa和 2.1×105Mpa，μ=0.257，ρ=7.1×103Kg/m3，按上述材料物理特性進行模態(tài)分析，約束與發(fā)動機裝配的螺栓孔，其1階模態(tài)振型如下圖1所示。結(jié)果表明彈性模量的增加會使懸置支架的1階固有頻率上升。

1.2 泊松比對懸置支架模態(tài)的影響

選取 2 組泊松比分別為 0.257 和 0.33，E=1.7×105Mpa，ρ=7.1×103 Kg/m3，按上述材料物理特性進行模態(tài)分析，約束與發(fā)動機裝配的螺栓孔，其1階模態(tài)振型如下圖2所示。結(jié)果表明泊松比對懸置支架的1階固有頻率影響不明顯。

1.3 密度對懸置支架模態(tài)的影響

選取 2 組彈性模量分別為 7.1×103Kg/m3和 7.9×103Kg/m3，E=1.7×105Mpa，μ=0.257，按上述材料物理特性進行模態(tài)分析，約束與發(fā)動機裝配的螺栓孔，其1階模態(tài)振型如下圖3所示。結(jié)果表明密度的增加會使懸置支架的1階固有頻率降低。

但實際應(yīng)用中以球墨鑄鐵和鑄鋁為主，如QT450-10和A380材料，其參數(shù)分別為 E=1.7×105Mpa/7×104Mpa，μ=0.257/0.31，ρ=7.1×103 Kg/m3/2.7×103Kg/m3。結(jié)果表明同樣結(jié)構(gòu)鑄鐵支架1階固有頻率比鑄鋁支架要低。

2.結(jié)構(gòu)對懸置支架模態(tài)的影響

2.1 支架懸臂結(jié)構(gòu)強度

以2個支架的模態(tài)分析為例，找出薄弱點或?qū)Y(jié)構(gòu)剛度產(chǎn)生影響的原因，為結(jié)構(gòu)的改進設(shè)計提供理論依據(jù)，下圖4中第一個為原設(shè)計方案，模態(tài)較低；從模態(tài)的振型圖可看出，紅色圈內(nèi)所示部分為應(yīng)變能較大的區(qū)域，對此部分進行加強可有效改善支架模態(tài)。加強后的機構(gòu)模態(tài)分析如圖5中第二個所示，從上述模態(tài)分析可看出，在應(yīng)變能較大部位合理加強可有效改善支架模態(tài)。

2.2 懸臂質(zhì)量結(jié)構(gòu)輕量化

發(fā)動機懸置支架模態(tài)分析均需要考慮托臂結(jié)構(gòu)，托臂結(jié)構(gòu)的輕量化對整個部件的模態(tài)影響較大；如下圖5所示：

3.固定方式對懸置支架模態(tài)的影響

懸置支架的模態(tài)與固定方式的關(guān)系較大。例：如果懸置支架只有2個螺栓孔固定到發(fā)動機，模態(tài)相較原3個螺栓孔固定低很多，見下圖6所示。所以設(shè)計支架時，固定孔的數(shù)量和位置設(shè)計非常重要。

4.結(jié)論

模態(tài)分析在設(shè)計分析過程中具有重要的意義，在保持在原設(shè)計狀態(tài)的基礎(chǔ)上，再找出薄弱點或?qū)Y(jié)構(gòu)剛度產(chǎn)生影響的原因，提升支架模態(tài)；同時在滿足產(chǎn)品設(shè)計要求的基礎(chǔ)上持續(xù)改進，使產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計更加合理以達到設(shè)計輕量化?？傊耗B(tài)分析可以支持整車噪聲、振動與聲振粗糙度（NVH-Noise、Vibration、Harshness的英文縮寫）理論分析、提高結(jié)構(gòu)的合理性，縮短產(chǎn)品開發(fā)周期；同時可以實現(xiàn)現(xiàn)代汽車輕量化理念。同時、結(jié)合材料技術(shù)應(yīng)用、裝配結(jié)構(gòu)設(shè)計、輕量化技術(shù)的運用，可以加快產(chǎn)品設(shè)計進度。

【參考文獻】

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［3］龐劍，諶剛，何華.汽車噪聲與振動：理論與應(yīng)用[M].北京：北京理工大學(xué)出版社，2006.