本文通过使用Hypermesh v9.0、Abaqus 6.7.1软件对发动机悬置支架进行有限元分析，并通过更改材料、结构的方法对悬置支架进行优化，最后结合有限元分析结果确定最终解决方案，成功地解决了悬置与周边零件间隙小的问题。

发动机悬置支架是动力总成悬置系统中关键的部件之一，它有着支撑旋转、连接和传递的作用。发动机悬置支架的强度和动态特性对车辆的安全性有着关键性的影响。

某轿车为满足发动机机舱的紧凑性，对发动机悬置支架进行了修改，但整车布置反馈发动机悬置支架与气缸盖间隙小（见图1），存在装配困难的风险，为满足布置的紧凑性和装配等问题，需对发动机悬置支架进行设计优化。本文选用Hypermesh v9.0、Abaqus 6.7.1软件对发动机悬置支架进行有限元分析。

优化设计目的

为保证间隙满足要求，需优化发动机悬置支架。为保证支架的疲劳寿命、有效性和可靠性，需对发动机悬置支架进行有限元静强度计算分析，评估悬置支架的静强度。

我们对发动机悬置支架更改前后的静强度进行对比分析，以判断发动机悬置支架能否满足强度要求，进而为结构设计提供参考依据。

对发动机悬置支架更改前和更改后的数模，用相同的方法进行有限元静强度计算分析，全面比较和评估两者的性能差异，最后给出分析结论。

有限元分析

为保证分析结果的正确性，我们分别从结构和材料方面考虑，重新设计发动机悬置支架。

1.结构优化分析

（1）建立模型 模型包括虚拟正时链罩、整车悬置支架、连接螺栓和发动机悬置支架，连接螺栓和正时链罩网格类型为一阶六面体单元，其他网格类型为二阶四面体单元。更改前模型共包含单元164763个、节点262888个；更改后模型共包含单元162334个、节点255059个。图2为更改前和更改后的悬置支架网格模型。

（2）材料属性 主要部件的材料属性如表1所示。

（3）载荷与约束 在静力分析中需要考虑螺栓预紧力和动力总成作用在悬置支架上的惯性力作用，由动力总成质量的60%乘以对应的加速度，其数值如表2所示。约束发动机悬置支架上的X、Y和Z三个方向上的平动自由度，边界条件模型如图3所示。

（4）非线性静力分析 计算支架在7个工况下的静强度：螺栓预紧力；螺栓预紧力＋Y正向惯性力；螺栓预紧力－Y负向惯性力；螺栓预紧力＋Z正向惯性力；螺栓预紧力－Z负向惯性力；螺栓预紧力＋X正向惯性力；螺栓预紧力－X负向惯性力。

图4中＋Y正方向，修改前发动机悬置支架模型在＋Y正方向惯性力作用下，存在应力集中，最大应力为249MPa；修改后发动机悬置支架模型在＋Y正方向惯性力作用下，存在应力集中，最大应力为235MPa。－Y负方向，修改前发动机悬置支架模型在－Y负方向惯性力作用下，存在应力集中，最大应力为241MPa；修改后发动机悬置支架模型在－Y负方向惯性力作用下，存在应力集中，最大应力为211MPa。＋Z正方向，修改前后的发动机悬置支架模型在＋Z正方向惯性力作用下，应力分布均匀，不存在应力集中。－Z负方向，修改前后发动机悬置支架模型－Z负方向惯性力作用下，应力分布均匀，不存在应力集中。＋X正方向，修改前后发动机悬置支架模型在＋X正方向惯性力作用下，应力分布均匀，不存在应力集中。

－X负方向，修改前后发动机悬置支架模型在－X负方向惯性力作用下，应力分布均匀，不存在应力集中。

（5）结构优化分析结论 通过以上分析得出结论：修改后的发动机悬置支架模型的应力均低于修改前的支架，应力集中处的应力也有所下降，但是仍高于铝的230MPa的最大抗拉强度要求，不符合设计要求。

2.材料优化分析

（1）划分有限元网格 模型包括缸盖、缸体、正时链罩、发动机悬置支架、整车悬置支架和联接螺栓等，其中发动机采用质量点代替，网格类型为二阶四面体单元，其中共包含单元204376个、节点275692个。

（2）载荷与约束 在静力分析中需要考虑螺栓预紧力和动力总成作用在悬置支架上的惯性力作用，由动力总成质量的60%乘以对应的加速度，其数值如表4所示，约束虚拟机体的X、Y和Z三个方向上的平动自由度。

（3）非线性静力分析 分析支架在6个工况下的静强度：螺栓预紧力＋X正向惯性力；螺栓预紧力－X负向惯性力；螺栓预紧力＋Y正向惯性力；螺栓预紧力－Y负向惯性力；螺栓预紧力＋Z正向惯性力；螺栓预紧力－Z负向惯性力。

以下几种情况均能达到应力分布均匀，不存在应力集中：修改后发动机悬置支架模型在+X正方向惯性力作用下；－X负方向，修改后发动机悬置支架模型在－X负方向惯性力作用下；＋Y正方向，修改后发动机悬置支架模型在＋Y正方向惯性力作用下；－Y负方向，修改后发动机悬置支架模型在－Y负方向惯性力作用下；＋Z正方向，修改后发动机悬置支架模型在＋Z正方向惯性力作用下；－Z负方向，修改后发动机悬置支架模型－Z负方向惯性力作用下。

通过对修改前和修改后的数模进行静强度分析，与修改前的分析结果进行对比，在上述6种工况下，应力集中问题都已基本消除；在各个方向惯性力作用下，悬置支架应力水平均小于QT500的强度极限500MPa，满足强度要求，符合设计要求。

（4）材料优化分析结论 在给定的边界条件下，发动机悬置支架应力水平小于其材料QT500的强度极限500MPa，满足静强度要求。另外，该分析结果是在对3D几何模型做了一定离散化基础上得出的（如网格模型离散化，三元催化器与增压器的实际质量对系统的固有频率影响很大），计算结果会与实际情况有一定的偏离，若系统质量与结构刚度参数与实际接近，计算结果应该在可接受的范围之内。

结语

本文通过使用Hypermesh v9.0、Abaqus 6.7.1软件对发动机悬置支架进行有限元分析，分别通过更改材料、更改结构的方法对悬置支架进行了优化，最后结合有限元分析结果确定了最终解决方案，成功地解决了悬置与周边零件间隙小的问题，为以后类似零件的分析提供了宝贵的经验。