柴油机支架优化设计及模态分析

刘磊，冯小广

（200093 上海市 上海理工大学 机械工程学院）

0 引言

近年来，随着国家对农村帮扶力度的增加，农村基础设施建设步伐加快，农村经济明显提高，由以前的种植业为主逐渐向综合经营方向发展，于是就需要一种适合农村生产活动的运输车辆[1]。由于三轮汽车价格实惠、机动性好、操作简单以及能很好适应农村道路等原因，受到广大农民的青睐，特别是配套小型柴油机的三轮汽车在农村的保有量一直居高不下。

柴油机支架是农用车辆动力系统中不可或缺的零部件之一，起着连接柴油机与车架横梁以及降低柴油机振动等重要作用，是柴油机系统中关键的支撑零件，其质量优劣将会影响到动力系统稳定性以及车辆寿命[2]，因此，需要对支架形状和结构进行更优的设计以保证支架使用性能。

本文以某品牌三轮汽车的柴油机支架为研究对象，利用ANSYS 分析软件计算优化前后支架的应力与位移，在材料富裕的部位运用拓扑优化方法对其进行轻量化设计，在不影响支架结构强度和刚度的前提下减少了材料用量，以达到节省制造成本和轻量化设计目的。

1 柴油机支架有限元模型建立

1.1 支架初始结构分析

机械零部件设计要考虑材料成本、加工工艺及装配便捷等因素，目前，多数支架类零件主要通过钢板冲压折弯制成[3]，根据装配需要在相应位置预留有紧固螺栓孔，通过螺栓连接柴油机及车架，这种连接方式拆卸方便快捷且造价便宜。……