電機懸置框架設計的案例
電動汽車電機懸置框架的安全性能和輕量化研究
兩種汽車類型的懸置，在布置和結構形式上，與燃油車存在明顯的差異。某SUV電動車采用非全框式副車架，其驅動電機與前縱梁的空間間隙較大，無法將左、右懸置直接安裝在左右側前縱梁上。因此，需要設計懸置框架來裝載電機和電器設備。懸置框架作為關鍵的承載部件，在機艙中占據重要的位置，因此有必要對其安全性能進行研究。
本文研究了電動汽車懸置框架的布置和結構設計方法，對懸置框架進行建模，開展整車碰撞仿真分析評估安全性能，并對上掛式懸置框架結構開展輕量化設計，優化鋁合金框架的性能。
1電機懸置框架的設計
1.1懸置布置形式
電動汽車電驅動系統總成采用三點式懸置。圖1所示的是下托式和上掛式兩種懸置布置方式。下托式的懸置橫梁在電機前方，與前縱梁下端面通過螺栓連接。前方兩個懸置通過懸置支架安裝在懸置橫梁上；后懸置通過懸置支架安裝在副車架上方。下托式的三個懸置點都承受Z向力。由于懸置橫梁在實際道路工況中受力較大，因此對懸置橫梁的左右側安裝點的強度要求比較高。
上掛式將電機通過左、右懸置掛載到一個懸置框架上，懸置框架再安裝到前縱梁的上端面。上掛式的左、右側懸置主要起到承載作用；后懸置采用嵌入方式安裝在前副車架的上、下蓋板中間，起到Y向抗扭作用。由于上掛式通過懸置框架裝配在前縱梁上方，承載效果優于下托式。
1.2框架結構設計
上掛式懸置框架由兩根橫梁和5根小縱梁相互焊接構成。框架橫梁的厚度為2.0mm，材料為45#型鋼，框架整體重量為7kg。在橫梁上焊接有一排小套筒，電器件可通過安裝支架和套筒裝配在框架上方。
懸置框架前、后橫梁的跨度設計應控制在300~350mm范圍內。通常在縱梁后段需要設計碰撞折彎點。
展開 汽車動力總成懸置系統及懸置設計與實驗驗證
汽車動力總成懸置系統及懸置設計與實驗驗證
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Basic Concepts of Sound.pdf
BK_Modal_analysis_simulation.pdf
Basic Concepts of Sound.pdf
European NVH Research.pdf
FMEA在汽車發動機懸置設計中的應用.pdf
NVH與汽車開發0.doc
NVH材料在汽車方面的應用.part2.rar
電動汽車電機總成懸置系統仿真分析及優化
３）電機總成位移及轉角校核結果表明，改變電機懸置系統的位置和剛度后，電機質心的最大位移和轉角均小于原結構，說明電機總成與其附近零部件不會發生干涉，滿足設計要求。
作者：鄒小俊，張寶，王在波，劉茵秋，李超
作者單位：（南京依維柯汽車有限公司，江蘇 南京 ２１００２８）
來源：山東交通學院學報
動力總成懸置設計
對于汽車發動機的支撐形式，相信大家并不陌生，其中最主要的部件就是動力總成的懸置，它不僅要起到支撐發動機的作用，同時還有消除發動機產生的振動噪聲等一系列問題，所以關于動力總成懸置的設計及其重要，今天我們繼續來講講動力總成懸置設計。
來源：汽車技研
電機測試底座會“抬頭”：框架定義操作高度
抬現象是電機測試底座使用過程中較為典型的異常問題，而框架操作高度作為底座設計與安裝的關鍵參數，與該現象的產生、防控密切相關不合理的框架操作高度，不僅會加劇底座“抬頭”風險，還可能引發測試誤差、設備損耗甚至安全事故。
電機測試底座的“抬頭”，本質上是底座在測試過程中，因受力失衡、結構設計缺陷或安裝不當，導致底座一端向上翹起的現象，屬于底座受力變形的一種典型表現，并非簡單的安裝松動。這種現象的產生，核心是底座所受的縱向力、扭矩力與自身約束力、支撐力形成失衡，打破了底座的受力平衡狀態，進而引發局部翹曲變形。
電機測試過程中，底座主要承受電機自身重量、測試加載時的扭矩力、電機運行產生的振動沖擊力，這些力均需通過底座框架傳遞至地面，形成穩定的受力循環。框架操作高度過高，會導致底座上移，受力支點與的垂直距離大，此時若電機安裝偏心、加載力不均衡，易打破受力平衡，使底座一端因受力集中而向上翹起，小幅的受力偏差就會引發明顯的翹曲變形。
若框架操作高度過低，雖然較低、受力支點相對穩定，可減少“抬頭”風險，但會導致操作空間不足，無法正常安裝減振墊、散熱結構或線纜，同時電機運行產生的熱量無法有效散發，會導致底座熱脹冷縮不均，引發局部翹曲，間接增加“抬頭”隱患，同時還會影響操作人員的調試、維護效率，不符合測試場景的實操需求。
底座的抗變形能力是抵御“抬頭”現象的核心基礎，而框架操作高度與底座剛性存在直接關聯。框架高度設計需與底座本體厚度、加強筋布局相匹配：若框架操作高度過高，但底座本體厚度不足、加強筋稀疏，框架的抗扭、抗彎能力會大幅下降。
框架操作高度不合理，還會間接導致電機安裝偏差，進而加劇“抬頭”現象。
展開 設計仿真 | 基于MSC Nastran懸置優化（二）
在車輛NVH、強度、剛度和疲勞分析中有大量應用，針對懸置系統開發，支持：
1）模態分析，支持模態振型計算，針對特定頻率模態動能6個方向分解輸出，基于：BUSH單元名義剛度是通過PBUSH的字域“K”定義；
2）頻響分析，與支持名義剛度（PBUSH – K,B/GE屬性，模態法中模態頻率計算）、頻變剛度（PBUSHT- K、B），線性阻尼或頻變阻尼特性分析，針對液壓懸置系統建議頻變阻尼特性；
3）典型或極限工況，動力系統工作位置校核、支架強度校核，非線性彈簧特性，支持拉壓特性曲線輸入，其中基于PBUSH – K定義分析初始剛度，非線性分析中基于PBUSHT-KN非線性剛度曲線分析；
4）詳細懸置彈性元件設計，支撐超彈性材料，部件自接觸等非線性特性分析。
Part.1
非線性彈簧特性分析模型
針對非線性彈簧特性，分析模型定義如下：
第一步：MSC Nastran 非線性分析求解過程。
基于SOL 400定義非線性分析過程，分步加載 NLSTEP定義初始載荷，載荷步、最小步長，最大步長等參數。
展開 懸置抗扭拉桿設計
在懸置系統中，抗扭拉桿一端與動力總成相連，另一端與車身或者副車架相連，抗扭拉桿兩端均有橡膠襯套或者液壓襯套。汽車動力總成后拉桿懸置襯套是將動力總成與后車架連接的關鍵部件之一。其作用一方面是車輛在多種行駛工況下傳遞作用在動力總成上的力和力矩;另一方面，懸置橡膠襯套可以減少動力總成對車輛的沖擊，其襯套結構及剛度值對車輛N V H特性影響較大。實際NVH測試表明，抗扭拉桿+大端襯套+小端襯套系統的彈性剛體模態有時會對NVH性能產生較大影響，如果小端襯套剛度較低，系統的剛體模態也較低，振動響應的幅值會變大，NVH問題會更為突出。以下PPT是我在2017汽車NVH控制技術國際研討會的發言稿。給大家詳細講解了懸置抗扭拉桿設計需要注意的問題。
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展開 設計仿真 | 基于MSC Nastran懸置優化（一）
Part.2
結 論
目前，在車輛開發過程中，有基于Matlab或其他自編寫程序，進行懸置系統解耦等方面工作，針對動力懸置系統開發，基于MSC Nastran 進行懸置系統開發由以下優勢：
? 企業NVH開發中，標準計算程序，有50多年工程應用歷史，各大OEM均有Nastran程序，其他軟件投資少；
? MSC Nastran 功能完善，可以基于同一模型支持；
? 懸置系統解耦率計算；
? 隔振率分析，支持線性彈簧或頻變特性彈簧特性分析；
? 極限位置分析，支持非線性彈簧分析，基于試驗測試輸入拉伸、壓縮曲線校核不同載荷作用，動力系統工作狀態；
? 懸置橡膠部件詳細設計，考慮材料超彈性分析，支持彈性元件自接觸等非線性分析；
? 懸置系統與整車系統傳遞分析；
? 基于python語言數據分析與自動化報告生成等。
為了推進NASTRAN軟件深入應用，后期會講解和演示隔振率、極限位置非線性分析等相關內容。
展開 設計仿真 | 基于MSC Nastran懸置優化（二）
在車輛NVH、強度、剛度和疲勞分析中有大量應用，針對懸置系統開發，支持：
1）模態分析，支持模態振型計算，針對特定頻率模態動能6個方向分解輸出，基于：BUSH單元名義剛度是通過PBUSH的字域“K”定義；
2）頻響分析，與支持名義剛度（PBUSH – K,B/GE屬性，模態法中模態頻率計算）、頻變剛度（PBUSHT- K、B），線性阻尼或頻變阻尼特性分析，針對液壓懸置系統建議頻變阻尼特性；
3）典型或極限工況，動力系統工作位置校核、支架強度校核，非線性彈簧特性，支持拉壓特性曲線輸入，其中基于PBUSH – K定義分析初始剛度，非線性分析中基于PBUSHT-KN非線性剛度曲線分析；
4）詳細懸置彈性元件設計，支撐超彈性材料，部件自接觸等非線性特性分析。
Part.1
非線性彈簧特性分析模型
針對非線性彈簧特性，分析模型定義如下：
第一步：MSC Nastran 非線性分析求解過程。
基于SOL 400定義非線性分析過程，分步加載 NLSTEP定義初始載荷，載荷步、最小步長，最大步長等參數。
展開 設計仿真 | 基于MSC Nastran懸置優化（二）
在車輛NVH、強度、剛度和疲勞分析中有大量應用，針對懸置系統開發，支持：
1）模態分析，支持模態振型計算，針對特定頻率模態動能6個方向分解輸出，基于：BUSH單元名義剛度是通過PBUSH的字域“K”定義；
2）頻響分析，與支持名義剛度（PBUSH – K,B/GE屬性，模態法中模態頻率計算）、頻變剛度（PBUSHT- K、B），線性阻尼或頻變阻尼特性分析，針對液壓懸置系統建議頻變阻尼特性；
3）典型或極限工況，動力系統工作位置校核、支架強度校核，非線性彈簧特性，支持拉壓特性曲線輸入，其中基于PBUSH – K定義分析初始剛度，非線性分析中基于PBUSHT-KN非線性剛度曲線分析；
4）詳細懸置彈性元件設計，支撐超彈性材料，部件自接觸等非線性特性分析。
Part.1
非線性彈簧特性分析模型
針對非線性彈簧特性，分析模型定義如下：
第一步：MSC Nastran 非線性分析求解過程。
基于SOL 400定義非線性分析過程，分步加載 NLSTEP定義初始載荷，載荷步、最小步長，最大步長等參數。
展開 設計仿真 | 基于MSC Nastran懸置優化（一）
Part.2
結 論
目前，在車輛開發過程中，有基于Matlab或其他自編寫程序，進行懸置系統解耦等方面工作，針對動力懸置系統開發，基于MSC Nastran 進行懸置系統開發由以下優勢：
? 企業NVH開發中，標準計算程序，有50多年工程應用歷史，各大OEM均有Nastran程序，其他軟件投資少；
? MSC Nastran 功能完善，可以基于同一模型支持；
? 懸置系統解耦率計算；
? 隔振率分析，支持線性彈簧或頻變特性彈簧特性分析；
? 極限位置分析，支持非線性彈簧分析，基于試驗測試輸入拉伸、壓縮曲線校核不同載荷作用，動力系統工作狀態；
? 懸置橡膠部件詳細設計，考慮材料超彈性分析，支持彈性元件自接觸等非線性分析；
? 懸置系統與整車系統傳遞分析；
? 基于python語言數據分析與自動化報告生成等。
為了推進NASTRAN軟件深入應用，后期會講解和演示隔振率、極限位置非線性分析等相關內容。
展開 
設計仿真 | 基于MSC Nastran懸置優化（一）
Part.2
結 論
目前，在車輛開發過程中，有基于Matlab或其他自編寫程序，進行懸置系統解耦等方面工作，針對動力懸置系統開發，基于MSC Nastran 進行懸置系統開發由以下優勢：
? 企業NVH開發中，標準計算程序，有50多年工程應用歷史，各大OEM均有Nastran程序，其他軟件投資少；
? MSC Nastran 功能完善，可以基于同一模型支持；
? 懸置系統解耦率計算；
? 隔振率分析，支持線性彈簧或頻變特性彈簧特性分析；
? 極限位置分析，支持非線性彈簧分析，基于試驗測試輸入拉伸、壓縮曲線校核不同載荷作用，動力系統工作狀態；
? 懸置橡膠部件詳細設計，考慮材料超彈性分析，支持彈性元件自接觸等非線性分析；
? 懸置系統與整車系統傳遞分析；
? 基于python語言數據分析與自動化報告生成等。
為了推進NASTRAN軟件深入應用，后期會講解和演示隔振率、極限位置非線性分析等相關內容。
展開 設計仿真 | 基于MSC Nastran懸置優化（三）
圖：ODS輸出定義
圖：不達標頻率點ODS振型
模態貢獻率輸出定義：
SET 20 = 11217/T3
SET 90 = 72.5
PFMODE(FLUID,STRUCTMP=ALL,FLUIDMP=ALL,SORT=ABSD, SOLUTION=90) = 20
模態貢獻率分析結果：
總結
1、基于MSC Nastran整車詳細模型，可以在發動機或電機真實載荷激勵下，分析動力總成的隔振率，評估整車工作環境下，方向盤、座椅導軌等的振動響應情況；
2、MSC Nastran提供的功能：節點、模態有效質量、ODS、模態貢獻率分析等能夠幫助開發快速的識別關鍵模態、位置等設計改進方向，提高產品性能；
3、基于自動部件模態法，可以在短時間內完成千萬自由度以上的整車NVH分析，提升了傳統動力總成在整車開發中的應用范圍，克服了基于簡化模型，忽略橡膠頻變特性、車身和車架彈性的不足，能夠精確評估動力總成懸置動態性能。
展開 輕型客車橡膠懸置系統的優化設計研究
上海交大的研究生論文
輕型客車橡膠懸置系統的優化設計研究.part1.rar
輕型客車橡膠懸置系統的優化設計研究.part2.rar
輕型客車橡膠懸置系統的優化設計研究.part3.rar
輕型客車橡膠懸置系統的優化設計研究.part4.rar
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動力總成懸置系統優化設計方法探討
