某車型發動機懸置的輕量化設計

劉飛，黃鵬飛

（陜西德仕汽車部件（集團）有限責任公司，陜西 西安 710200）

前言

根據整車輕量化需求，發動機減震墊一種新型發動機減震墊，包括壓鑄鋁外殼和壓鑄鋁內殼，中間包括橡膠緩沖減震區域，其特征在于：外殼與內殼為壓鑄鋁材料的應用，減震區域為新型結構，減震效果明顯，整體減震墊生命周期延長。通過疲勞試驗驗證其合理性。

1 設計目的

根據整車輕量化需求，設計新型輕量化減振墊，適用于某輕量化車型。該輕量化發動機減振墊屬于楔形復合型結構，內、外骨架均采用壓鑄鋁材料，解耦和隔振區域采用天然橡膠硫化于內骨架上，并與外骨架裝配而成。所有螺紋處內嵌10 級螺母、細牙螺紋，三個方向限位進行重新匹配。在滿足整車性能和技術要求的前提下，實現發動機懸置的輕量化。

2 設計要求

（1）自由狀態下，減振墊的三個方向的限位尺寸滿足以下要求如下表1 所示，應避免限位橡膠接觸為一點或者一條線，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≥10%。

表1 減振墊的三個方向的限位尺寸

3 結構優化

如圖1 所示，該新型發動機懸置減震墊總成，采用壓鑄鋁和天然橡膠硫化并壓裝成總成的制造技術，適用于重型汽車發動機支架和車架間的連接。根據設計要求，首先對設計模型進行客觀經驗分析，初步判斷該結構的合理性。

圖1 設計模型圖

該減震墊包括殼體和內腔兩大分總成部分，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構的力學性能。既提高了連接的強度同時具有結構整體剛度高，產品一致性好，重量輕（降重12%，原產品：5.453Kg，現產品：4.8Kg）等特點，同時符合國家節能降耗的政策。

4 結果驗證

如下圖2 所示，減震墊成品需根據技術要求進行疲勞試驗以確定其性能是否滿足設計要求。

圖2 減震墊總成成品示意圖

4.1 試驗參數見表2

表2 疲勞試驗參數

4.2 評價方法

依據技術要求確定：在規定的試驗條件下，樣品的疲勞壽命滿足技術要求次數，如果樣品循環次數達到1000000 次時，產品剛度損失應小于20%，橡膠任何截面的斷裂小于30%，橡膠與金屬粘結面分離小于20%，金屬上不允許出現屈服和斷裂，那么樣品合格，可以滿足使用要求。

4.3 固定與加載方法

按照產品裝車使用情況設計試驗夾具，將懸置通過試驗夾具及螺栓等安裝在試驗臺上，由作動器對其施加相應的載荷，進行疲勞試驗，如圖3 所示。

圖3 試樣試驗的照片

4.4 疲勞前X、Y、Z 三向靜剛度實測值

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4.5 疲勞試驗數據結果見表3

從疲勞試驗數據結果可以看出：樣品在循環次數達到1200000 次時，剛度衰減率不超過其初始測量值的20%，并且疲勞試驗后金屬構件任何部位沒有產生壓彎，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 結論

（1）從試驗情況及數據結論判定該產品為合格產品。

（2）重型汽車發動機懸置減震墊總成是連接發動機支架與車架的彈性緩沖裝置，避免發動機工作時產生的過大諧波引起車架及附件的共振，同時承載發動機、變速箱（+緩速 器）靜態和動態三向作用力。傳統發動機懸置減震墊的主要加工工藝包括：殼體和內腔部分采用球鐵鑄造，內腔與橡膠（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，傳統鑄造污染較大，結構笨重，造成不必要的能耗浪費。隨著整車輕量化需求的逐漸加強，節能環保的大政策下，壓鑄鋁殼體和內腔應運而生，加之重新優化設計橡膠結構，不僅提高整體結構剛度，而且滿足整車輕量化需求、各項性能指標均符合技術要求。因此該產品可運用于整車開發中。

圖7 Z 向靜剛度N/mm

表3 疲勞試驗數據