杜智超

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輕卡某車(chē)型發(fā)動(dòng)機(jī)懸置系統(tǒng)的匹配設(shè)計(jì)

杜智超

（安徽江淮汽車(chē)集團(tuán)股份有限公司，安徽 合肥 230000）

發(fā)動(dòng)機(jī)懸置系統(tǒng)的主要作用是銜接動(dòng)力總成和車(chē)身，支撐動(dòng)力總成，減少并控制發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)對(duì)整車(chē)的影響。發(fā)動(dòng)機(jī)懸置系統(tǒng)的匹配與設(shè)計(jì)，不僅關(guān)系到整車(chē)的可靠性，而且對(duì)整車(chē)的NVH性能有著非常重要的影響。文章基于國(guó)內(nèi)輕卡某車(chē)型，介紹輕卡發(fā)動(dòng)機(jī)懸置系統(tǒng)的匹配與設(shè)計(jì)。

輕卡；發(fā)動(dòng)機(jī)懸置系統(tǒng)；匹配與設(shè)計(jì)

前言

發(fā)動(dòng)機(jī)是車(chē)體內(nèi)部的振動(dòng)源，同時(shí)汽車(chē)運(yùn)行時(shí)還要受到外部各種激振源的激發(fā)振動(dòng)作用，因此，設(shè)計(jì)懸置系統(tǒng)，在保證可靠性與耐久性的基礎(chǔ)上，可以把發(fā)動(dòng)機(jī)傳遞到支承系統(tǒng)的振動(dòng)減小到最小限度，這對(duì)于汽車(chē)運(yùn)行的安全性和舒適性都有極其重要的作用。

發(fā)動(dòng)機(jī)懸置系統(tǒng)應(yīng)能滿足的基本要求：A.能在所有工況下承受動(dòng)、靜載荷，并使發(fā)動(dòng)機(jī)在所有方向上的位移不超過(guò)可接受范圍；B.隔離路面產(chǎn)生的振動(dòng)，降低振動(dòng)噪聲；C.保證發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體與飛輪殼體連接面不超過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)廠家的允許值。

1 該輕卡車(chē)型發(fā)動(dòng)機(jī)懸置系統(tǒng)相關(guān)參數(shù)（表1）

2 懸置系統(tǒng)三維數(shù)模設(shè)計(jì)

2.1 懸置系統(tǒng)型式及關(guān)鍵零部件的選擇

2.1.1 懸置系統(tǒng)點(diǎn)數(shù)的選擇

懸置點(diǎn)數(shù)受動(dòng)力總成的長(zhǎng)度、質(zhì)量、用途和安裝方式影響，一般采用3點(diǎn)或4點(diǎn)懸置系統(tǒng)。由于四點(diǎn)式懸置的穩(wěn)定性好、能克服較大的轉(zhuǎn)矩反作用力，因此在輕卡上應(yīng)用最為普遍，故該輕卡優(yōu)先選擇4點(diǎn)懸置系統(tǒng)。

2.1.2 懸置系統(tǒng)布置形式的選擇

輕型卡車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)懸置的布置方式主要有會(huì)聚式、斜置式、平置式、斜置平置組合式等，而斜置式懸置布置形式較為常用，故該車(chē)型優(yōu)先采用斜置式懸置布置形式。

表1 發(fā)動(dòng)機(jī)及變速箱參數(shù)

2.1.3 懸置系統(tǒng)軟墊的選擇

懸置系統(tǒng)的傳遞率T要求小于10%，由此可以計(jì)算自激振動(dòng)頻率Fm。

式中：F為外部擾動(dòng)頻率。

軟墊的變形量為：S=9.8×25.4/Fm2,由此計(jì)算出軟墊靜剛度：K=P/S，其中P為各個(gè)支撐處的載荷，即為支撐反力的一半。一般情況下動(dòng)靜剛度比為1.2～1.6，因此可以計(jì)算出動(dòng)剛度，并以此來(lái)匹配所需要的軟墊。但由于懸置軟墊設(shè)計(jì)影響到發(fā)動(dòng)機(jī)的隔振效果，因此一般使用已經(jīng)成熟的產(chǎn)品，或者使用發(fā)動(dòng)機(jī)廠商所自帶的軟墊。故通過(guò)篩選數(shù)據(jù)庫(kù)，選擇某代號(hào)為A的前懸置軟墊和代號(hào)為S的后懸置軟墊。其基本參數(shù)如下：

表2 前懸置軟墊A參數(shù)

表3 后懸置軟墊S參數(shù)

2.1.4 支架、連接板類零部件及標(biāo)準(zhǔn)件材料的選擇

根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)懸置系統(tǒng)的要求，支架、連接板類零部件均選擇抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度較高的510L鋼板，螺栓選擇強(qiáng)度等級(jí)10.9級(jí)的強(qiáng)化螺栓。

2.2 三維數(shù)模設(shè)計(jì)

2.2.1 發(fā)動(dòng)機(jī)前懸置部分

發(fā)動(dòng)機(jī)懸置軟墊與車(chē)架連接，有叉式和拖式兩種結(jié)構(gòu)可選，首先按拖式結(jié)構(gòu)進(jìn)行布置，數(shù)模如圖1。

可以看出，由于整車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)定位點(diǎn)高度的需要，導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)懸置軟墊Z向超出車(chē)架連接板，該狀態(tài)會(huì)導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)抖動(dòng)加劇，顛簸路面存在安全風(fēng)險(xiǎn)，故拖式結(jié)構(gòu)不可行，隨后選擇叉式結(jié)構(gòu)進(jìn)行布置。

圖1 前懸拖式結(jié)構(gòu)

2.2.2 變速箱后懸置部分

變速箱吊架分左右兩個(gè)對(duì)稱件，通過(guò)螺栓固定在車(chē)架三橫梁上；變速箱支架總成也相應(yīng)地分左右兩個(gè)對(duì)稱件，通過(guò)螺栓固定在變速箱殼體左右兩側(cè)。變速箱吊架和變速箱支架總成通過(guò)軟墊銜接。

2.2.3 發(fā)動(dòng)機(jī)懸置系統(tǒng)整體布置

按整車(chē)總布置要求進(jìn)行三維數(shù)模設(shè)計(jì)，首先保證物理搭載，與周邊部件無(wú)干涉，并留有空間給其它分組布置，具體如圖2：

圖2 發(fā)動(dòng)機(jī)懸置系統(tǒng)軸視圖

3 發(fā)動(dòng)機(jī)懸置系統(tǒng)空間校核

通過(guò)以下校核列表可以看出，發(fā)動(dòng)機(jī)懸置系統(tǒng)空間校核滿足設(shè)計(jì)要求。通過(guò)總布置空間校核，發(fā)動(dòng)機(jī)本體與周邊部件的間隙也滿足設(shè)計(jì)要求。

表4 發(fā)動(dòng)機(jī)懸置系統(tǒng)空間校核

4 發(fā)動(dòng)機(jī)懸置系統(tǒng)應(yīng)力校核及仿真分析

4.1 應(yīng)力校核

前支撐到飛輪殼中心的距離L1=365mm，發(fā)動(dòng)機(jī)質(zhì)心到飛輪殼中心位置距離L2=213mm，變速箱質(zhì)心距飛輪殼中心距離L3=154mm，前后支撐點(diǎn)距離L4=746mm。

根據(jù)受力平衡和彎矩平衡，可列如下方程：

R1+R2=（M1+M2)·g （2）

R2· L4=M1· g · (L1-L2)+M2· g · （L1+L3） （3）

式中，R1——前支撐合力，N

R2——后支撐合力，N

M1——發(fā)動(dòng)機(jī)質(zhì)量，Kg

M2——變速箱質(zhì)量，Kg

g——重力加速度，N/Kg

結(jié)合以上發(fā)動(dòng)機(jī)、變速箱及距離參數(shù)，可得：R1=2041N ；R2=943.1N

發(fā)動(dòng)機(jī)前支撐單邊承受的壓力為F1=R1/2/Cos48°=1525.1N

后支撐單邊承受的壓力F2=R2/2/Cos21°=505N

車(chē)輛靜止?fàn)顟B(tài)下，

前懸置軟墊的壓縮量L前=F1/420N/mm≈3.63mm

后懸置軟墊的壓縮量L后=F2/250N/mm≈2.02mm

4.2 仿真分析

給前懸加載5倍重力沖擊，模擬連接板及支撐的受力情況，如圖3：

圖3 前懸連接板及支撐受力仿真圖

經(jīng)CAE模擬分析，前懸置在5倍重力下主要部位應(yīng)力在200MPa以下，滿足510L材料的要求。

5 結(jié)論

通過(guò)對(duì)該發(fā)動(dòng)機(jī)懸置系統(tǒng)的空間布置校核、應(yīng)力計(jì)算及CAE模擬分析，該車(chē)型懸置系統(tǒng)的匹配設(shè)計(jì)滿足整車(chē)總布置的要求，性能滿足相關(guān)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的要求，NVH性能可在后期整車(chē)試驗(yàn)中驗(yàn)證并優(yōu)化。

[1] 王望舒.汽車(chē)設(shè)計(jì)（第四版）[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2004(8).

[2] 李霄鋒.汽車(chē)底盤(pán)設(shè)計(jì)[M].北京:清華大學(xué)出版社,2010.

[3] 張?jiān)敄|.理論力學(xué)[M].重慶:重慶大學(xué)出版社,2006.

The matching and design of the engine mount system of a car model of light truck

Du Zhichao

（Anhui jianghuai automobile group co. LTD., Anhui Hefei 230000）

The main function of the engine mounting system is to connect the power assembly and body, support the power assembly, reduce and control the impact of engine vibration on the whole vehicle. The matching and design of the engine mounting system is not only related to the reliability of the whole vehicle, but also has a very important influence on the NVH performance of the whole vehicle. This paper introduces the matching and design of the suspension system of the light truck engine based on a car model in China.

Light truck; Engine mounting system; matching and design

U463.8

A

1671-7988(2018)22-169-03

杜智超，男，動(dòng)力匹配工程師，現(xiàn)就職于安徽江淮汽車(chē)集團(tuán)股份有限公司。

U463.8

A

1671-7988(2018)22-169-03

10.16638/j.cnki.1671-7988.2018.22.060