【原】浅谈传统燃油车悬置支架设计

本文将简单讨论一下动力总成悬置支架的设计内容，包括性能要求、性能评估以及设计其它要求。

1 支架性能要求

对悬置支架在性能上的要求主要包括模态、动刚度、耐久性。模态和动刚度的要求主要是满足整车NVH的要求。对于模态，通常最关心的就是一阶模态，悬置支架包括动力总成侧悬置支架、车身侧悬置支架以及副车架侧悬置支架（见图1），对于传统燃油车悬置，都要求对地至少600Hz，如果是电动车，要求就更高了。对于动刚度，预先设定一个目标值，，比如某模态以下不能低于1000N/mm，通过计算要达到目标值，有些支架在高频时不容易满足动刚度的要求。就支架本身而言，耐久性是支架本身需要满足的要求。通常悬置支架的设计寿命要大于橡胶的寿命，保证支架最后失效。

图1 悬置支架系统示意图

2 支架结构设计

悬置支架的性能评估包括三个阶段，初级阶段是通过分析计算，第二个阶段是零件级测试，第三个阶段是整车级测试。

2.1、初级阶段，首先设计初步的悬置支架数模，然后导入到分析软件进行模态、动刚度以及应力的分析，通过分析结果进行修改，直到满足要求为止。以下为以铝支架数模的设计过程。

2.1.1．按照最大能利用空间进行支架初始概念设计。下图为一个变速箱侧支架的初始数模，它可根据可用空间范围所形成的最大包络面做出。

图2 初始数模

2.1.2．根据设定的支架性能要求进行CAE仿真优化，得到理想的支架形状。所谓理想的支架即为利用尽可能少的材料，满足强度、模态、耐久性等要求。优化可用HYPERWORKS或者ABAQUS软件来进行。

图3 CAE优化数模

2.1.3．根据CAE计算优化后最终确定出支架的数模形式。

 图4 最终数模

2.2、零件级测试，模态、零件的寿命都可以通过试验得到，和分析结果对比，可以验证前面的虚拟设计。

2.3、整车级测试，整车级NVH评估，可以检验模态及动刚度的设计；整车道路试验可以验证悬置支架的耐久性设计。

3 支架可制造性要求

除了上面提到的三个方面的性能要求，设计悬置支架时还应该考虑可制造性，可制造性应该包括两个方面，一方面是支架本身的制造，另一方面是装配。

按照悬置支架的材料分：常用的有热轧钢板、铸铁、铸钢、合金铝，还有一些材料如塑料、合金镁也开始在车辆上应用。按照成型工艺分：铸造、压铸、冲压成型以及注塑成型。

图5 注塑成型悬置支架

对于铸造、压铸、注塑类零件，要考虑该零件用模具能否成型，是否容易抽芯等；对于冲压件，也要考虑冲压成型是否容易，有些设计不能冲压成型，能否改成焊接或者其它工艺方案。（注：如果是铸造类支架，其铸口的位置设计也将影响到支架的强度等性能。）

对于所有的支架，设计的过程中还应该考虑螺栓法兰面是否能完全落在压紧面上；紧固螺栓的工具需要的空间是否已经预留；还有同一支架的几个安装孔能否实现用相同的螺栓，一般情况下紧固螺栓的几个位置的支架的厚度最好设计相同，如果实在不能相同，也应该采用防错设计，以免误装。