動力總成懸置支架失效及改進分析

陳松鶴 魯軍濤

摘 要：動力總成懸置支架的結構設計及其第一階、二階彎曲模態大小對動力總成怠速工況下的NVH有非常重要的影響，為了避免懸置支架與動力總成一階、二階模態發生共振，在前期設計時，必須進行彎曲模態分析及極限工況下的強度分析，同時進行結構工藝可行性分析，文章以某車型后懸置支架為例，利用ADAMS、HYPERMESH分析軟件進行理論分析，同時對此支架失效件，進行金相組織失效分析并提出合理的改進方案，經路試驗證滿足要求。對今后動力總成懸置支架的結構設計提供方案的參考依據。

關鍵詞：懸置支架結構設計;ADAMS;Hypermesh;金相組織;失效分析

中圖分類號：U467 ?文獻標識碼：B ?文章編號：1671-7988（2020）20-134-04

Abstract： The Engine mount bracket system configurable design and Mode 1&2 is one of the most important NVH parts in the whole of Automobile vibration of idle speed. In order to avoid the mode 1&2 of engine system occur resonance， The CAE and the technics is must. The simulation of the Engine mount bracket system separate vibration by means of HYPERMESH and ADAMS. This paper based on the Engine mount bracket system of B flat roof had been studied disabled causation and aim at the bracket carry through analyse metallography and to move an amendment， design and development for the bracket configurable design supply the gist.

Keywords： Engine mount bracket system; ADAMS; Hypermesh; Metallography structure; Failure analysis

CLC NO.： U467 ?Document Code： B ?Article ID： 1671-7988（2020）20-134-04

前言

動總懸置在整車中具有對動總的承載、限位、隔振三種功能，因此對懸置的可靠耐久及NVH性能要求必須滿足正常使用。某車型后懸支架在20000公里強化路試時，行使1453公里時發生斷裂失效，對動總的承載功能喪失，針對此問題通過理論分析，實物檢測及路試驗證，完成失效及改進分析。

1 CAE理論分析

為了分析斷裂失效的原因，利用ADAMS軟件，計算如下5種極限工況條件下的懸置支架載荷：

1）動力總成上跳4G;

2）動力總成下跳：6G;

3）整車左轉彎：3G;

4）整車右轉彎：3G;

5）制動：4G。

計算結果如下表1所示：

從以上理論分析結果看：5種極限工況條件下，支架最大應力集中處的應力為：83.3MPa小于250MPa（ADC12材料標準）。

2 失效樣件實物檢測分析

此支架在20000公里路試強化試驗過程中，行使1453公里支架發生斷裂，針對失效件進行實物檢測分析圖片如下：

斷裂部位與圖12，藍色和淺藍色為相對位移分界線部位相似，非位移及應力最大處，而且5種極限工況的應力都小于ADC12的材料許用應力250MPa，并且此支架的第一階、第二階模態都滿足大于與動力總成一階、二階模態600HZ的要求;因此判定為次支架材質問題，斷面顯微組織及金相組織結果檢測如下：

1）斷面顯微組織檢測

2）金相組織檢測

從圖14、圖15檢測結果發現：

1）圖13圓圈標記處斷面上有較多的疏松、孔洞;

2）石墨球化率為2級，球徑大小為6級，基體組織為珠光體+鐵素體+滲碳體。硬度值為306HB、309HB。組織結構中較多滲碳體的存在，使斷口附件的硬度、脆性增加，韌性降低，在整車動力總成下跳及緊急制動時，由于圖13圓圈標記處過度處采用銳角連接，在產品工藝成型時產生較多的熱節及應力集中，內側散熱條件差，使材料產生較多的疏松、孔洞，從而使材料的硬度、脆性增加、韌性降低而發生斷裂失效。

3 改進措施

圖17圓圈標記部位，為防止產品成型過程中產生較多的熱節及應力集中現象，將銳角過度改為鈍角和圓角過度，可以從設計源頭避免產品在成型之后產生較多的疏松、孔洞，從而使材料的硬度、脆性增加、韌性降低而發生斷裂失效;

4 結論

從以上分析可知，支架斷裂的原因是：由于產品結構設計的不合理，導致產品在熱成型過程中產生較多的熱節及應力集中，內側散熱條件差，使材料產生較多的疏松、孔洞，從而使材料的硬度、脆性增加、韌性降低，使材料的金相組織及力學性能達不到材料許用應力的要求，在在整車動力總成下跳及緊急制動工況時，發生斷裂失效。經過如上方案整改后路試驗證，滿足設計要求。

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