基于ABAQUS的动力总成悬置静刚度分析_邵星.pdf
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1、2 0 2 3年第9期基于A B A Q U S的动力总成悬置静刚度分析邵 星,王楷焱(沈阳理工大学 汽车与交通学院,沈阳 1 1 0 1 5 9)摘 要:汽车动力总成悬置系统的设计应满足支撑作用,合理的悬置静刚度能够抵抗静载荷作用下的结构变形。为了研究悬置静刚度特性,利用C a t i a软件对某乘用车的悬置建立三维模型,通过H y p e r m e s h对模型进行六面体网格划分,将网格文件导入A b a q u s进行有限元分析后处理。基于橡胶静刚度求解公式,拟合支座反力与位移函数求得橡胶衬套在X、Y、Z三向的静刚度数值,为橡胶衬套结构设计与优化提供了数据参考。结果显示,前悬置橡胶衬套
2、在Y向的静刚度数值最大。关键词:悬置元件;橡胶衬套;静刚度;有限元 中图分类号:U 4 6 1.1 文献标识码:A 文章编号:1 6 7 4-9 5 7 X(2 0 2 3)0 9-0 0 4 6-0 3S t a t i cS t i f f n e s sA n a l y s i so fP o w e r t r a i nM o u n t i n gB a s e do nA B A Q U SS h a oX i n g,W a n gK a i-y a n(S h e n y a n gL i g o n gU n i v e r s i t y,S h e n y a n g
3、1 1 0 1 5 9,C h i n a)A b s t r a c t:T h ed e s i g no fa u t o m o t i v ep o w e r t r a i nm o u n t i n gs y s t e ms h o u l dm e e t t h es u p p o r t f u n c t i o n,r e a s o n a b l es t a t i cs t i f f n e s so fm o u n t i n gc a n r e s i s t t h e s t r u c t u r a l d e f o r m a t
4、i o nu n d e r s t a t i c l o a d.I no r d e r t o s t u d y t h e s t a t i c s t i f f n e s s c h a r a c t e r i s-t i c so f t h e s u s p e n s i o n,C a t i a s o f t w a r ew a su s e d t ob u i l da t h r e e-d i m e n s i o n a lm o d e l o f t h e s u s p e n s i o no f ap a s s e n g e
5、r c a r,a n dt h em o d e lw a s d i v i d e d i n t oh e x a h e d r a lm e s h t h r o u g hH y p e r m e s h.T h em e s h f i l ew a s i m p o r t e d i n t oA b a q u s f o r f i n i t e e l e m e n ta n a l y s i s a n dp o s t-p r o c e s s i n g.B a s e do nt h es o l u t i o nf o r m u l ao
6、f t h er u b b e rs t a t i cs t i f f n e s s,t h es t a t i cs t i f f n e s sv a l u e so f t h er u b b e rb u s h i n g i n t h eX,Ya n dZd i r e c t i o n sw e r e o b t a i n e db y f i t t i n g t h e r e a c t i o n f o r c e a n dd i s p l a c e m e n t f u n c t i o no f t h e b e a r-i n
7、 g,w h i c hp r o v i d e dad a t a r e f e r e n c e f o r t h e s t r u c t u r a l d e s i g na n do p t i m i z a t i o no f t h e r u b b e rb u s h i n g.T h e r e s u l t s s h o wt h a tt h e f r o n tm o u n t e d r u b b e rb u s h i n gh a s t h em a x i m u ms t a t i c s t i f f n e s s
8、 i n t h eYd i r e c t i o n.K e yw o r d s:S u s p e n s i o nc o m p o n e n t s;R u b b e rb u s h i n g;S t a t i cs t i f f n e s s;F i n i t ee l e m e n t作者简介:邵星(1 9 9 7),男,安徽省亳州市,汉族,硕士研究生,主要从事汽车系统动力学与控制方面的研究。通讯作者:王楷焱(1 9 8 3),男,副教授,博士,主要从事汽车系统动力学与控制方面的研究。0 引言悬置系统是汽车动力总成和车身部件的弹性连接部件,用于减少及控制发动
9、机振动的传递。悬置系统主要有三个作用:支撑作用、限位作用和隔振作用1。根据动力总成质量与安装方式,悬置系统可以采用三点式或四点式布置形式2。悬置系统的支撑作用主要指其能承受发动机总成的质量,使其与相邻部件不会发生运动干涉。这就要求系统的悬置元件在各分解方向上应具有一定的刚度,配合完成对动力系统的支撑作用3。有限元软件对模拟悬置刚度特性的分析较为准确,本文主要针对某商用车的前悬置的橡胶衬套进行X、Y、Z方向的静刚度分析,通过求解三向的静刚度数值,结合分析悬置零件的结构特征,分析橡胶衬套的静刚度特性及其影响因素。1 建立悬置三维模型本文以中华骏捷f r v为研究车辆,其动力总成悬置系统布置形式为常
10、见的四悬置平置式,按照各悬置零件在系统中的布局分别命名为:前悬置、后悬置、右悬置和左悬置4。利用C a t i a软件分别建立前、后悬置零件模型,经过约束装配得到前、后悬置模型。2 有限元前处理2.1 几何清理将C a t i a建立的悬置几何模型导入H y p e r m e s h软件,几何数模中包含的细小特征如小孔、小倒角等,导入软件之后往往会存在缺陷,例如丢失面、出现重复面、缝隙等。如果直接对元件进行网格划分会出现网格划分失败,或者划分后出现大多数质量很差的网格,或者因为模型中包含细小的特征,导致网格划分的很小,增加后续计算的工作量。因此,在进行有限元前处理时,需要对悬置模型进行几何清
11、理。在H y p e r m e s h软件中观察模型的面与面之间的拓扑关系,其中红色为自由边、黄色为T型边、蓝色为压缩边、绿色为共享边5。对于几何拓扑关系修复主要考虑:删除重复面、补修缺失面和缝合重合自由边。保留三维模型的必要几何特征,在不影响分析问题的基础上,对橡胶部分进行简化处理,处理后得到结果见图1。图1 前后悬置几何清理模型2.2 划分网格对悬置元件静载荷分析,即观察悬置元件受载荷变形最大的位置。前、后悬置支架及中间圆柱状结构为金属结构钢材质,可被视为刚体。受静载荷作用效果最显著的为悬置橡64DOI:10.19475/ki.issn1674-957x.2023.09.034内燃机与配
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