動(dòng)力總成懸置支架失效及改進(jìn)分析

陳松鶴 魯軍濤

摘 要：動(dòng)力總成懸置支架的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及其第一階、二階彎曲模態(tài)大小對(duì)動(dòng)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(dòng)力總成一階、二階模態(tài)發(fā)生共振，在前期設(shè)計(jì)時(shí)，必須進(jìn)行彎曲模態(tài)分析及極限工況下的強(qiáng)度分析，同時(shí)進(jìn)行結(jié)構(gòu)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(jìn)行理論分析，同時(shí)對(duì)此支架失效件，進(jìn)行金相組織失效分析并提出合理的改進(jìn)方案，經(jīng)路試驗(yàn)證滿足要求。對(duì)今后動(dòng)力總成懸置支架的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供方案的參考依據(jù)。

關(guān)鍵詞：懸置支架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì);ADAMS;Hypermesh;金相組織;失效分析

中圖分類號(hào)：U467 ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B ?文章編號(hào)：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(dòng)總懸置在整車中具有對(duì)動(dòng)總的承載、限位、隔振三種功能，因此對(duì)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(qiáng)化路試時(shí)，行使1453公里時(shí)發(fā)生斷裂失效，對(duì)動(dòng)總的承載功能喪失，針對(duì)此問(wèn)題通過(guò)理論分析，實(shí)物檢測(cè)及路試驗(yàn)證，完成失效及改進(jìn)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(jì)算如下5種極限工況條件下的懸置支架載荷：

1）動(dòng)力總成上跳4G;

2）動(dòng)力總成下跳：6G;

3）整車左轉(zhuǎn)彎：3G;

4）整車右轉(zhuǎn)彎：3G;

5）制動(dòng)：4G。

計(jì)算結(jié)果如下表1所示：

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

2 失效樣件實(shí)物檢測(cè)分析

此支架在20000公里路試強(qiáng)化試驗(yàn)過(guò)程中，行使1453公里支架發(fā)生斷裂，針對(duì)失效件進(jìn)行實(shí)物檢測(cè)分析圖片如下：

斷裂部位與圖12，藍(lán)色和淺藍(lán)色為相對(duì)位移分界線部位相似，非位移及應(yīng)力最大處，而且5種極限工況的應(yīng)力都小于ADC12的材料許用應(yīng)力250MPa，并且此支架的第一階、第二階模態(tài)都滿足大于與動(dòng)力總成一階、二階模態(tài)600HZ的要求;因此判定為次支架材質(zhì)問(wèn)題，斷面顯微組織及金相組織結(jié)果檢測(cè)如下：

1）斷面顯微組織檢測(cè)

2）金相組織檢測(cè)

從圖14、圖15檢測(cè)結(jié)果發(fā)現(xiàn)：

1）圖13圓圈標(biāo)記處斷面上有較多的疏松、孔洞;

2）石墨球化率為2級(jí)，球徑大小為6級(jí)，基體組織為珠光體+鐵素體+滲碳體。硬度值為306HB、309HB。組織結(jié)構(gòu)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(dòng)力總成下跳及緊急制動(dòng)時(shí)，由于圖13圓圈標(biāo)記處過(guò)度處采用銳角連接，在產(chǎn)品工藝成型時(shí)產(chǎn)生較多的熱節(jié)及應(yīng)力集中，內(nèi)側(cè)散熱條件差，使材料產(chǎn)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(fā)生斷裂失效。

3 改進(jìn)措施

圖17圓圈標(biāo)記部位，為防止產(chǎn)品成型過(guò)程中產(chǎn)生較多的熱節(jié)及應(yīng)力集中現(xiàn)象，將銳角過(guò)度改為鈍角和圓角過(guò)度，可以從設(shè)計(jì)源頭避免產(chǎn)品在成型之后產(chǎn)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(fā)生斷裂失效;

4 結(jié)論

從以上分析可知，支架斷裂的原因是：由于產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的不合理，導(dǎo)致產(chǎn)品在熱成型過(guò)程中產(chǎn)生較多的熱節(jié)及應(yīng)力集中，內(nèi)側(cè)散熱條件差，使材料產(chǎn)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(xué)性能達(dá)不到材料許用應(yīng)力的要求，在在整車動(dòng)力總成下跳及緊急制動(dòng)工況時(shí)，發(fā)生斷裂失效。經(jīng)過(guò)如上方案整改后路試驗(yàn)證，滿足設(shè)計(jì)要求。

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