某款汽车右悬置支架的优化设计

滕建耐，张增光，张 辰

(安徽江淮汽车股份有限公司技术中心，安徽 合肥 230601)

某款汽车右悬置支架的优化设计

滕建耐，张增光，张 辰

(安徽江淮汽车股份有限公司技术中心，安徽 合肥 230601)

某款2.0L增压汽油发动机在搭载某款整车进行NVH试验时，在发动机高速高负荷转速段产生较大的振动和轰鸣声，经模态仿真分析，发现右悬置支架模态过低是主要原因。经过对右悬置支架进行优化设计，提高右悬置支架的模态后，高速高负荷转速区域产生较大振动和轰鸣声故障得以解决。

右悬置支架；整车NVH试验；仿真分析；优化设计

汽车动力总成悬置支架是动总成悬置系统的安全件和功能件，主要作用是支撑动力总成、减少动力总成的振动对整车的影响、限制动力总成的抖动量，对整车NVH性能起着非常大的作用。

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I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。

一般来讲对发动机悬置系统有如下要求：①能在所有工况下承受动、静载荷，并使动力总成在所有方向上的移位处在可接受范围内，不与底盘上的其他零部件发生干涉。②能够充分隔离由发动机产生的振动向车架及驾驶室传递，降低振动噪声。③能充分隔离由于路面不平产生的通过悬置二传动向发动机的振动，降低振动噪声。④保证发动机与变速箱连接面的弯矩不超过设计值。

1 问题描述及分析

某款2.0L增压汽油发动机在搭载整车时为横置布置，动力总成悬置布置设计采用较为成熟的前、后悬置（即发动机的进、排气侧）及右悬置（即发动机前端）3点悬置布置型式，均为橡胶悬置。悬置系统在整车NVH性能道路试验中，在3挡全负荷工况发动机高转速区域车内存在较大的轰鸣噪声，经声谱分析在4500rpm以后车内存在明显的2阶峰值，如图1所示。

图1 噪音趋势线

而全负荷工况下右悬置主动支架在4000～5000r/min振动最大可达200m/s2，如图2所示，超出了正常的振动大小范围；同时右悬置在Y向与Z向180Hz存在模态峰值，如图3所示，故推测右悬置主动支架或其附件是造成车内轰鸣较大的原因。

图2 全负荷工况右悬置主动支架振动

图3 右悬置主动支架FRF测试

对原状态右悬置主动支架底座（即发动机悬置支架）进行CAE仿真分析，得到一阶模态为381Hz，同时得到右悬置主动支架与底座组合的一阶模态Z向为163Hz、X向为335Hz，两者都接近试验结果，如图4、图5、图6所示。因此可判断右悬置支架一阶模态过低是造成全负荷工况高转速段车内轰鸣较大的原因。

图4 发动机悬置支架模态

图5 右悬置支架Z向组合模态

图6 右悬置支架X向组合模态

（1）第一轮优化方案。根据以上故障原因分析，对右悬置支架进行优化设计以提高其模态：①在NVH试验测试过程中排查问题时，发现增加发动机悬置支架的重量能提升整体模态，因此首先对发动机悬置支架进行加厚设计，基本壁厚由10cm增加到13cm。②在发动机悬置支架较为薄弱的地方增加强筋。优化完成以后对右悬置支架进行CAE仿真分析，发动机悬置支架单体一阶模态由381Hz提升至512Hz，右悬置支架组合一阶模态最低的Z向由163Hz提升至206Hz，X向由335Hz提升至460Hz。如图7、图8、图9所示。

图7 优化后发动机悬置支架模态

图8 优化后右悬置支架Z向组合模态

图9 优化后右悬置支架X向组合模态

（2）第二轮优化方案。根据第一轮优化方案的分析结果，对发动机悬置支架在第一轮优化方案的基础上继续优化设计以提高其模态：①继续增加发动机悬置支架的重量，把支架底部U型轻量化缺口去掉，即把此部分填实。②继续增加发动机悬置支架薄弱位置的加强筋，在支架脖颈位置增加一条5cm高的加强筋。优化完成以后对右悬置支架进行CAE仿真分析，右悬置支架组合一阶模态最低的Z向由206Hz提升至224Hz。如图10所示。

图10 第二轮优化后右悬置Z向组合模态

（3）第三轮优化方案。由于边界条件限制，右悬置支架底座即发动机悬置支架的已无继续优化空间，考虑对主动支架进行优化。因为增加底座质量能提高整体模态，推论出在底座质量不变的前提下，减轻主动支架的重量也可以增加整体模态，因此在方案二的基础上把主动支架的材料由铸铁变为铸铝件。CAE仿真分析结果为右悬置支架组合一阶模态最低的Z向由224Hz提升至340Hz。如图11所示。

图11 第三轮优化后右悬置Z向组合模态

（4）优化方案验证。经过以上对右悬置支架进行了三轮优化设计及CAE仿真分析，对优化方案在实车上进行测试，测试结果为在全负荷工况下高转速段的较大轰鸣声和振动现象消失。

2 结语

通过仿真分析和实车试验验证，得出以下结论：

（1）右悬置支架组合模态过低，会造成整车在全负荷工况高转速段产生较大二阶峰值分贝的噪音，如果整车发舱过滤效果不佳，则会使车内乘客听到较大的轰鸣声。

（2）增加悬置支架底座的重量、在支架薄弱位置增加加强筋设计可以提高悬置支架底座的模态和悬置的组合模态。

（3）在悬置支架底座不变的前提下，减轻主动支架的重量可以提高悬置支架的组合模态。

［1］陈家瑞.汽车构造（下册）第五版［M］.北京：人民交通出版社，2005.

［2］杨武森，杨玉玲，宋树森.关于某动力总成悬置支架的优化设计［J］.汽车实用技术，2014，（7）：11-12，42.

［3］胡蓉蓉，杨陈，袁爽，等.某发动机悬置支架的有限元分析［J］.现代制造技术与装备，2015，225（2）：1-2，11.

Optim ization Design of One Vehicle Right Suspension Bracket

TENG Jian-nai，ZHANG Zeng-guang，ZHANG Chen
（Technique Center of Anhui Jianghuai Automobile Joint-stock Co.Ltd，Hefei，Anhui 230601，China）

One vehicle isequipped with a 2.0L turbo gasoline.During its NVH test，greatvibration and noise occurred at the high-speed and high load.Aftermodalsimulation analysis，itis found that the lowmodality of the bracket is themain cause.According to the analysis，an optimization design is carried out to the rightsuspensory bracket.And the result turned out to be acceptablewith the vibration and noise eliminated.

rightsuspensory bracket；vehicle NVH test；simulation analysis；optimization design

U463.33

A

2095-980X(2016)08-0036-02

2016-07-14

滕建耐（1984-），男，大学本科，助理工程师，主要研究方向：汽油发动机设计及试验开发。