李苗，李世云，崔丹丹，董瑞君，唐磊

（1.新疆交通职业技术学院，新疆 乌鲁木齐 831400；2.新疆交通职业技术学院，新疆 乌鲁木齐 831400；3.重庆长安汽车股份有限公司，重庆 401120）

关键字：悬置支架；CAE；优化

前言

随着汽车工业的不断发展，目前的设计手段已经不仅仅局限于使用传统的设计实验验证的方式，而是采用设计、仿真、试验验证相结合的方式。这样可以大大节省研发时间，提高效率。

汽车动力总成悬置支架是连接发动机和车身（或车架、副车架）的零件，是动力总成悬置系统的安全件和功能件，具有重要的隔振作用[1]。因此，在前期的设计阶段需要考察悬置支架的模态，使得其一阶模态规避开发动机的激振频率，避免共振和车内噪声的产生[2]。

本文通过研究某轻型车的变速器后悬置支架模态，来达到利用CAE手段进行设计优化的目的，使得在设计阶段可以获得一个最优的结构[3]。

1 仿真模型搭建

此变速器后悬置支架是一个铸件结构，因此，采用的是四面体划分方式。平均单元尺寸为2mm×2mm，单元总数为186359个，节点总数为41345个。在支架与变速箱的连接点处进行固定约束，考察其约束模态。所建立的有限元模型如图1所示。

图1 变速箱后悬置支架有限元模型

2 分析结果

悬置支架的模态目标要求为[4]：

试中：f为悬置支架的一阶模态；ε为避频系数；nmax为发动机额定转速；z为发动机缸数。

此次设计车型使用的是三缸的发动机，额定转速为6000r/min。因此，需要设计的支架一阶模态大于420Hz。

通过仿真运算，获得结果如下图所示：

图2 后悬置支架一阶模态（418.4Hz）

根据计算结果，此变速箱后悬置支架模态为 418.4Hz，小于目标值，因此，需要对此悬置支架的结构进行优化设计。

3 优化设计

在进行优化设计时要进行多方面的考量，不仅要做到几何结构与周围零件不干涉，安装便利，而且要达到模态提升的最终目的。在此次优化过程中最初做出了两种方案，如下表1所示。

表1 方案示意

图3 优化位置示意图

根据优化设计原则，由于方案二的填充位置会与周围部件产生干涉，因此，初步选定方案一进行优化设计，建立新的数模并划分出有限元模型如下图所示。

图4 优化后悬置支架有限元模型

同样，在变速箱与支架连接位置进行约束，再次进行仿真计算，获得计算结果如下图所示：

图5 后悬置支架一阶模态（550.8Hz）

由上图可知，计算结果为550.8Hz，大于目标值420Hz，达到了优化设计的目的，完成了优化设计方案。并且，优化后的悬置支架结构经过后期的实验路试后没有出现异响、共振等NVH问题。

4 结论

此次设计的悬置支架在前期设计阶段通过CAE分析，发现了一些潜在的问题，并且在问题位置进行结构优化，获得了最优设计结构，达到了性能提升的效果。

因此，通过CAE仿真分析，可以在前期设计阶段对产品进行很好的把控，规避掉一些潜在的风险，不仅开发便利，而且为产品的开发大大节省时间，节约成本。