1 前言

    动力总成悬置支架支撑着动力总成及传递作用在动力总成上的力和力矩。因此，支架的强度和固有频率需要满足指定的要求。薄弱的支架，在汽车行驶时，可能会发生断裂，从而影响汽车的安全性；过重的支架，强度虽然满足要求，但会造成材料浪费。

    本文基于OptiStruct的拓扑优化设计方法，建立了用于优化的支架有限元模型，论述了在进行支架的优化设计时，作用在支架上载荷的确定方法。计算分析了经拓扑优化以后的支架在碰撞中的力和力矩，以及该工况下支架的应力分布；计算分析了约束状态下的固有频率。计算对比结果表明，本文基于OptiStruct的拓扑优化设计方法是非常有效的。

2 支架存在的问题

    在车辆开发过程中，动力总成前端支架在整车后面碰撞与侧面碰撞等极限冲击工况下，支架与动力总成连接端容易发生断裂。因此需要对该支架进行拓朴优化设计，使变速箱支架满足整车极限冲击工况下的使用要求。

3 支架设计空间的确定

    根据最新设计的硬点及该支架在系统中的运动不干涉区域，设计出用于优化的支架模型如图1所示。模型质量为1.408kg。

    其中位置1和位置2为支架与动力总成连接的硬点，位置2为支架与副车架连接的硬点。最终确定的支架的优化区域和非优化区域，如图1所示。

图1 用于优化的支架模型

    支架的材料为铝材，其材料参数见表1。结构最大应力应不大于200MPa，一阶约束固有频率应不小于500Hz。

表1 支架的材料参数及设计目标