基于ABAQUS的某商务车发动机悬挂有限元分析.docxVIP

基于ABAQUS的某商务车发动机悬挂有限元分析

谭子瑶，周权，廖礼平，陆金华

（柳州五菱柳机动力有限公司研发中心广西柳州545005）

摘要：本文主要介绍了我公司的新品搭载某商务车。利用ABAQUS软件建立发动机整车悬挂

有限元分析模型，对悬挂进行产前分析，仿真模拟出发动机悬挂的模态，左悬挂、右悬挂以

及后悬挂的应力分布位置。预测发动机悬挂在实际工况中的振动以及强度可靠性问题。

关键词：发动机整车悬挂，产前分析，模态，强度

1研究背景与目的

发动机整车悬挂是支撑发动机在整车上运行的重要零件，本文基于Abaqus软件，利用计

[1,2]

算模态法和非线性分析法分析发动机悬挂以下两个方面：

一是分析悬挂组件的模态。发动机点火激励是发动机悬挂的最大的激励，为了防止强烈

共振，必须合理地设计发动机悬挂，使整个组件具有较高的刚度，具有较大的一阶模态频率，

[3]

从而避开发动机工作过程中的点火激励（二阶激励）的所有可能频率。

二是分析悬挂组件的结构强度。汽车在行驶过程中会遇到多种工况，悬挂结构强度应能

满足汽车正常行驶的各类工况。

2模型数据

2.1数模

发动机悬挂有限元分析所需的数模主要包括缸体、变速箱壳体、左悬挂、右悬挂、后悬

挂、橡胶、垫片、螺栓，如图1所示。

图1发动机悬挂分析数模

2.2零件材料属性

分析模型中各零件的材料属性如表1所示，其中由于超弹性橡胶材料NR+BR材料特性

曲线难以获得，则根据高速碰撞的经验，用材料属性相似的软金属来代替橡胶。

表1.分析零件材料属性

零件名称材料型号弹性模量（Mpa）泊松比密度（t/mm3）屈服强度（Mpa）抗拉强度（Mpa）

缸体HT2501380000.267.8E-9/250

变速箱壳体ADC12700000.332.77e-9154228

悬挂DL5102090000.2697.89e-9310510

橡胶NR+BR20000.491e-9//

橡胶钢垫DL5102090000.2697.89e-9310510

螺栓35CrMo2130000.2867.87e-911001220

2.3工况条件

将已知的工况参数进行归类整理，分为固定工况和变动工况。

（1）、固定工况，如表2所示。

表2.固定工况参数

重力方向螺栓拧紧力矩（N.m）发动机总质量（t）发动机质心坐标（mm）摩擦系数

Z轴正向400.1654(-39.15,-146.08,147.28)0.2

动力总成搭载到整车上的坐标系如图2所示，其中X轴从车头指向车尾，Z轴垂直向上，

Y轴按右手法则确定。

图2整车坐标系

（2）、变动工况

选择GM推荐动力总成28工况载荷标准中的12个工况来分析，如表3所示，其中扭矩：

TWOT前进=MET*FGR*FDR*MF

TWOT后退=MET*RGR*FDR*MF

上述公式中，MET为发动机最大输出扭矩147N.m，FGR为变速器一档速比4.605，

RGR为变速箱倒挡速比3.947，FDR为主减速比1，MF为倍增因数1.4。

表3.GM载荷标准

变动工况作用在动力总成上的载荷（g）动力总成扭矩(N.m)

序号类型xyzx

1WOT前进//-1836.577

2WOT后退//-1812.2926

38km/h前碰11/-1/

48km/h后碰-11/-1/

55g向上（深坑）//4/

65g向下（深坑）//-6/

75g向上，3g横向向左/34/

85g向上，3g横向向右/-34/

95g向下，3g横向向左/3-6/

105g向下，3g横向向右/-3-6/

113g前进3/-1/

123g后退-3/-1/

3计算前处理

3.1网格划分

网格模型：如图3所示。

网格尺寸：缸体、变速箱壳体为6mm，其余为2.5mm。

网格类型：缸体和变速箱为C3D4M，其余为C3D10M，虚拟钢体单元为RBE2。

单元数量：C3D4M为381304，C3D10M为373652。

图3悬挂网格模型

3.2施加边界条件

（1）、模态分析

固定悬挂端面；所有接触面均用绑定约束；建立虚拟发动机总成单元，并创建单元与其

他面之间的连接关系；添加虚拟单元质量。

（2）、强度分析

分