基于ANSYS的新能源輕型商用車動力總成懸置支架結構優(yōu)化設計

中圖分類號：U463 DOI：10.20042/j.cnki.1009-4903.2025.01.005

Optimization Design of Powertrain Suspension Bracket Structure for New Energy Light Commercial Vehicles Based on ANSYS

Abstract：Inordertofurtherimprovethestabitandsafetyof thepowertrainofnewenergylightcommercial vehiclesandmetthe structuralstrengthrequiementsoftepowertrainsuspensionracketuderextremewokingcoditios，tispapertakesthepotrain suspensionbracketofacertainnewenergylightcommercalvehicleastheresearchobject，usesthefiniteelementanalysissoftware ANSYS toconduct structuralstrengthandmodalanalysisof thebracket，andcombinesthestrengthdesignrequirementsof the powertrainsuspensionbracketforteoverallvehicleworkingconditionstselectareasonablepowertrainsuspensionbracketstructural scheme.Thisresearchcontenthascertainguidingsignificancefortheoptimizationdesignofthepowertrainstructureofnewenegylight commercialvehicles.

Key words：Newenergylightcommercialvehicles；Powertrainsuspensionbracket；ANSYS；Structural strengthModalanalysis; Optimum design

0引言

近年來，在“雙碳”目標引領下，我國能源結構持續(xù)優(yōu)化升級，社會環(huán)保意識日益增強，新能源已成為我國商用車行業(yè)發(fā)展的主旋律。新能源輕型商用車作為重要的物流運輸車輛，在應對城市環(huán)境污染、能源危機方面具有顯著優(yōu)勢。隨著物流行業(yè)的蓬勃發(fā)展，其市場需求日益增長，滲透率不斷提高。

新能源輕型商用車動力總成主要由電機、動力電池及管理系統(tǒng)等組成。電機作為核心部件，運行時產(chǎn)生的振動和噪聲會影響電機使用壽命，還會對周圍環(huán)境造成不良影響。電機懸置支架起到支撐和固定電機的作用，其彈性元件（如橡膠、彈簧等）能夠有效緩沖電機的振動和沖擊，降低噪聲，防止電機零件松動或破壞，使電機運行更加平穩(wěn)和穩(wěn)定，從而延長電機的使用壽命，并提高車輛行駛的安全性、平穩(wěn)性和舒適性。因此，電機懸置支架的優(yōu)化設計顯得尤為重要。本文基于有限元分析軟件ANSYS，對懸置支架進行結構強度和模態(tài)分析，并結合整車工況下動力總成懸置支架的強度設計要求，探索并確定出一套合理的動力總成懸置支架結構方案[2]。

1動力總成懸置支架布置形式

目前，市場上常見的新能源輕型商用車動力總成懸置結構主要分為支架式和底座式。支架式結構安裝和拆卸相對簡單，維修和更換電機更為便捷，且能有效減少電機振動對車輛的影響，提供良好的穩(wěn)定性。其中，支架式結構根據(jù)車輛的總體布置需求、不同使用工況以及電機結構特點，由各主機廠家設計出不同的動力總成懸置方案[3，這些方案主要分為三點懸置和四點懸置2種。由于四點懸置能夠有效保障電機的受力均衡并分散扭矩，因此該結構被廣泛應用。本文以某新能源輕型商用車動力總成懸置支架為研究對象，其布置形式如圖1所示。

2動力總成懸置支架載荷分析

某新能源輕型商用車動力總成驅動電機如圖2所示，其主要性能參數(shù)如表1所示。

動力總成懸置支架主要承受動力總成的重力、沖擊載荷及動力總成的傾覆力矩，其材料參數(shù)及主要載荷參數(shù)如表2、表3所示，強度計算工況設置如表4所示。

備注（1）坐標定義：以變速器與電機結合面與輸入軸線交點為坐標系原點。Z軸：軸線方向，從輸入端向法蘭端為正方向；×軸：從輸入端看變速器，向左為正，向右為負；丫軸：從輸入端看變速器，向上為正，向下為負。 （2） 質(zhì)心坐標定義：以總成的質(zhì)心為坐標系原點；×、Y、Z軸正方向分別與總成坐標系中的X、Y、Z軸正方向相同。

3動力總成懸置支架模態(tài)分析

某新能源輕型商用車動力總成懸置支架通過有限元分析軟件ANSYS進行支架的結構強度、模態(tài)分析，其有限元模型建模過程如表5所示，結果云圖如表6所示。

在4種極限工況下，原方案在工況16和工況18時的應力較大，分別為 421.3MPa 和 385.2MPa ，均超過了材料510L的屈服強度355MPa，安全系數(shù)較低，因此支架強度不滿足設計要求。改進方案在4種工況下的應力最大為 326.3MPa ，小于材料的屈服強度355MPa，安全系數(shù)為1.08，滿足強度設計要求。綜上所述，改進方案相比原方案在強度方面有明顯提升，且各工況下的應力均小于材料的屈服強度，因此改進方案滿足設計要求[4]。

4結束語

本文闡述了利用有限元分析軟件ANSYS對新能源輕型商用車動力總成懸置支架進行結構強度優(yōu)化的方法步驟。通過對比分析，選出了較優(yōu)的懸置支架結構方案。同時，深入掌握了動力總成懸置支架的設計思想及關鍵難點，對設計方法進行了改進，提高了設計質(zhì)量。本研究為新能源輕型商用車的設計與開發(fā)提供了理論支撐和設計參考。

參考文獻

[蘭秀文．淺析鐵路貨物運輸企業(yè)核心競爭力的提高[J].物流技術，2012，31（15）：39—41.

[2]楊含笑，童蕓，趙文虎，等．基于ANSYSworkbench電動輕卡總成懸置系統(tǒng)支架結構的分析[J].汽車實用技術，2018（13）：7-9.

③王灝．輕型商用車動力總成懸置系統(tǒng)的匹配優(yōu)化回：鎮(zhèn)江：江蘇大學，2017.

[4朱偉鵬．深圳地鐵1號線續(xù)建工程項目ATC裂損原因分析及改進措施[J]科技風，2014（3）：125.

（作者簡介：孫濤（1988一），男，工程師，研究方向為商用車總體設計分析E-mail：504701863@qq.com）