某車型發(fā)動(dòng)機(jī)懸置的輕量化設(shè)計(jì)

劉飛，黃鵬飛

（陜西德仕汽車部件（集團(tuán)）有限責(zé)任公司，陜西 西安 710200）

前言

根據(jù)整車輕量化需求，發(fā)動(dòng)機(jī)減震墊一種新型發(fā)動(dòng)機(jī)減震墊，包括壓鑄鋁外殼和壓鑄鋁內(nèi)殼，中間包括橡膠緩沖減震區(qū)域，其特征在于：外殼與內(nèi)殼為壓鑄鋁材料的應(yīng)用，減震區(qū)域?yàn)樾滦徒Y(jié)構(gòu)，減震效果明顯，整體減震墊生命周期延長。通過疲勞試驗(yàn)驗(yàn)證其合理性。

1 設(shè)計(jì)目的

根據(jù)整車輕量化需求，設(shè)計(jì)新型輕量化減振墊，適用于某輕量化車型。該輕量化發(fā)動(dòng)機(jī)減振墊屬于楔形復(fù)合型結(jié)構(gòu)，內(nèi)、外骨架均采用壓鑄鋁材料，解耦和隔振區(qū)域采用天然橡膠硫化于內(nèi)骨架上，并與外骨架裝配而成。所有螺紋處內(nèi)嵌10 級(jí)螺母、細(xì)牙螺紋，三個(gè)方向限位進(jìn)行重新匹配。在滿足整車性能和技術(shù)要求的前提下，實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)懸置的輕量化。

2 設(shè)計(jì)要求

（1）自由狀態(tài)下，減振墊的三個(gè)方向的限位尺寸滿足以下要求如下表1 所示，應(yīng)避免限位橡膠接觸為一點(diǎn)或者一條線，必須采用平面橡膠限位。

（2）限位橡膠塊用以緩沖沖擊，系統(tǒng)解耦率和隔振率≥80%。

（3）滿足疲勞壽命≥1000000 次。

（4）剛度值Kx=1745×(1±15%)N/mm（參考），Ky=890×（1±15%）N/mm（參考），Kz=1200×（1±15%）N/mm。

（5）降重指標(biāo)≥10%。

表1 減振墊的三個(gè)方向的限位尺寸

3 結(jié)構(gòu)優(yōu)化

如圖1 所示，該新型發(fā)動(dòng)機(jī)懸置減震墊總成，采用壓鑄鋁和天然橡膠硫化并壓裝成總成的制造技術(shù)，適用于重型汽車發(fā)動(dòng)機(jī)支架和車架間的連接。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，首先對(duì)設(shè)計(jì)模型進(jìn)行客觀經(jīng)驗(yàn)分析，初步判斷該結(jié)構(gòu)的合理性。

圖1 設(shè)計(jì)模型圖

該減震墊包括殼體和內(nèi)腔兩大分總成部分，最終通過壓裝并安裝定位銷限位和鈑金骨架限位的方式來確保整體結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能。既提高了連接的強(qiáng)度同時(shí)具有結(jié)構(gòu)整體剛度高，產(chǎn)品一致性好，重量輕（降重12%，原產(chǎn)品：5.453Kg，現(xiàn)產(chǎn)品：4.8Kg）等特點(diǎn)，同時(shí)符合國家節(jié)能降耗的政策。

4 結(jié)果驗(yàn)證

如下圖2 所示，減震墊成品需根據(jù)技術(shù)要求進(jìn)行疲勞試驗(yàn)以確定其性能是否滿足設(shè)計(jì)要求。

圖2 減震墊總成成品示意圖

4.1 試驗(yàn)參數(shù)見表2

表2 疲勞試驗(yàn)參數(shù)

4.2 評(píng)價(jià)方法

依據(jù)技術(shù)要求確定：在規(guī)定的試驗(yàn)條件下，樣品的疲勞壽命滿足技術(shù)要求次數(shù)，如果樣品循環(huán)次數(shù)達(dá)到1000000 次時(shí)，產(chǎn)品剛度損失應(yīng)小于20%，橡膠任何截面的斷裂小于30%，橡膠與金屬粘結(jié)面分離小于20%，金屬上不允許出現(xiàn)屈服和斷裂，那么樣品合格，可以滿足使用要求。

4.3 固定與加載方法

按照產(chǎn)品裝車使用情況設(shè)計(jì)試驗(yàn)夾具，將懸置通過試驗(yàn)夾具及螺栓等安裝在試驗(yàn)臺(tái)上，由作動(dòng)器對(duì)其施加相應(yīng)的載荷，進(jìn)行疲勞試驗(yàn)，如圖3 所示。

圖3 試樣試驗(yàn)的照片

4.4 疲勞前X、Y、Z 三向靜剛度實(shí)測值

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4.5 疲勞試驗(yàn)數(shù)據(jù)結(jié)果見表3

從疲勞試驗(yàn)數(shù)據(jù)結(jié)果可以看出：樣品在循環(huán)次數(shù)達(dá)到1200000 次時(shí)，剛度衰減率不超過其初始測量值的20%，并且疲勞試驗(yàn)后金屬構(gòu)件任何部位沒有產(chǎn)生壓彎，拉脫，撕裂，塑性變形，所以樣品合格。

圖4 X 向靜剛度N/mm

圖5 Y 向靜剛度N/mm

圖6 Z 向靜剛度N/mm

5 結(jié)論

（1）從試驗(yàn)情況及數(shù)據(jù)結(jié)論判定該產(chǎn)品為合格產(chǎn)品。

（2）重型汽車發(fā)動(dòng)機(jī)懸置減震墊總成是連接發(fā)動(dòng)機(jī)支架與車架的彈性緩沖裝置，避免發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)產(chǎn)生的過大諧波引起車架及附件的共振，同時(shí)承載發(fā)動(dòng)機(jī)、變速箱（+緩速 器）靜態(tài)和動(dòng)態(tài)三向作用力。傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)懸置減震墊的主要加工工藝包括：殼體和內(nèi)腔部分采用球鐵鑄造，內(nèi)腔與橡膠（含骨架）硫化為一體，再將硫化后的總成壓裝至殼體滿足總成裝配要求，傳統(tǒng)鑄造污染較大，結(jié)構(gòu)笨重，造成不必要的能耗浪費(fèi)。隨著整車輕量化需求的逐漸加強(qiáng)，節(jié)能環(huán)保的大政策下，壓鑄鋁殼體和內(nèi)腔應(yīng)運(yùn)而生，加之重新優(yōu)化設(shè)計(jì)橡膠結(jié)構(gòu)，不僅提高整體結(jié)構(gòu)剛度，而且滿足整車輕量化需求、各項(xiàng)性能指標(biāo)均符合技術(shù)要求。因此該產(chǎn)品可運(yùn)用于整車開發(fā)中。

圖7 Z 向靜剛度N/mm

表3 疲勞試驗(yàn)數(shù)據(jù)