CN103231639B - 一种汽车空调压缩机安装支架及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种汽车空调压缩机安装支架，安装支架为中空型腔体结构，所述安装支架上部为圆弧形，安装支架下部为V型，所述安装支架的上、下部分形成空腔。本发明要解决的问题是，设计出一种新型拓扑优化结构的空调压缩机安装支架，提高支架的固有频率和刚度，改善结构的动态特性，抑制压缩机总成的振动和异响，提高材料利用率，延长支架的疲劳耐久寿命。<!--1-->

Description

一种汽车空调压缩机安装支架及其制造方法

技术领域

本发明属于汽车电子电器附件的制造技术领域，具体地说，涉及一种汽车空调压缩机安装支架及其制造方法。

背景技术

目前，在汽车电子电器附件制造技术领域中，空调压缩机总成是汽车空调系统的关键零部件。压缩机安装支架将压缩机本体固定在发动机上，压缩机通过发动机上的皮带轮驱动其工作。压缩机总成一方面受发动机本体的动态激励，另一方面受皮带轮的动态激励，如果支架的刚度不足或固有频率过低，将引起压缩机总成产生显著的振动和异响，不利于其疲劳耐久寿命，且降低了整车的NVH性能。

汽车空调压缩机安装支架是将空调压缩机本体固定在发动机上的关键部件。由于其直接安装在发动机缸体上，为避免发动机的动态激振引起支架的共振和异响，支架的固有频率必须避开发动机的激振频率，因此对其刚度和动态特性的要求较高。

采用现有技术中的空调压缩机安装支架以及制造方法，存在诸多技术问题：

1、现有技术中，汽车空调压缩机安装支架的结构型式为简单的块状加筋铸造成型结构；为满足其刚度和强度等设计目标，需要对加强筋的布置方式有较高的要求；这种结构型式，容易产生过多的或无效的加强筋，这种过设计或不足设计，降低了材料的利用率，对结构的动态特性和疲劳耐久寿命都将产生不利影响。

2、现有技术中，汽车空调压缩机安装支架一般采用铸造成型的块状加筋结构，上面开有螺栓孔，一方面将支架通过螺栓安装到发动机上，另一方面压缩机通过螺栓安装到支架上。这种结构的支架在螺栓孔周围布置加强筋，用以加强支架的刚度，其缺点是这种加筋的方案需要设计人员具有较丰富的设计经验，盲目的布置加强筋容易产生无效的或过多的加强筋，这不仅降低了材料利用率，增加了支架的重量和成本，且不利于提高支架的刚度和固有频率。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，现有技术中，采用简单的块状加筋铸造成型结构；为满足其刚度和强度等设计目标，不仅需要对加强筋的布置方式有较高的要求，而且降低了材料的利用率，对结构的动态特性和疲劳耐久寿命都将产生不利影响；同时现有技术中采用铸造成型的块状加筋结构，上面开有螺栓孔，一方面将支架通过螺栓安装到发动机上，另一方面压缩机通过螺栓安装到支架上，该方式需要设计人员具有较丰富的设计经验，盲目的布置加强筋会造成无效的或过多的加强筋，降低了材料利用率，增加了支架的重量和成本，且不利于提高支架的刚度和固有频率等技术问题，而提供了一种汽车空调压缩机安装支架及其制造方法。

本发明的技术构思是，为了克服上述现有技术中降低了材料的利用率，对结构的动态特性和疲劳耐久寿命都将产生不利影响；增加了支架的重量和成本，且不利于提高支架的刚度和固有频率等技术问题，本发明的技术构思是，采用拓扑设计方法优化和改进现有设计方案，形成全新的空调压缩机安装支架的结构，通过将汽车空调压缩机安装支架的具体形状设计为中空型腔体构造，其上部为圆弧形，下部为v型，上下部分形成空腔，中间的安装凸台将空腔分为左右两部分，有效解决了上述技术问题。

本发明所提供的技术方案是，一种汽车空调压缩机安装支架制造方法，利用拓扑方法进行设计，在空调压缩机安装支架的概念设计阶段，按照如下步骤设计：

第一步，根据空间边界条件，提取出压缩机支架的最大设计空间尺寸，设计出支架的最大体积的毛胚结构；

第二步，将支架毛胚分为设计区域和非设计区域，采用变密度优化材料分布法，以支架满足一定的刚度和固有频率值为设计目标，求解出支架设计区域的最佳材料分布方案，并按该方案设计出拓扑优化安装支架的具体形状。

所述安装支架的具体形状为中空型腔体结构。

所述安装支架上部为圆弧形，安装支架下部为V形，所述安装支架的上、下部分形成空腔。

所述安装支架设有贯通螺栓孔，所述安装支架的上、下部通过贯通螺栓孔的凸台连接。

在所述安装支架上部和安装支架下部位挖去部分冗余材料，形成上、下两个镂空结构。

所述安装支架上预留螺栓孔，所述安装支架采用铸造成型工艺整体铸造而成。

一种汽车空调压缩机安装支架，安装支架为中空型腔体结构，所述安装支架上部为圆弧形，安装支架下部为V型，所述安装支架的上、下部分形成空腔。

所述安装支架中部设有安装凸台，所述设在中部的安装凸台将所述空腔分为左右两部分。

所述安装支架上部和安装支架下部通过带有贯通螺栓孔的安装凸台连接，所述安装支架的中部设有的上、下两个镂空结构。

所述安装支架上设有8个所述安装凸台，所述安装凸台上设有螺栓孔，其中四个所述安装凸台上的螺栓孔用于所述安装支架和空调压缩机的螺栓连接，另外四个所述安装凸台上的螺栓孔用于支架和发动机的螺栓连接。

采用本发明所提供的技术方案，能够有效解决现有技术中降低了材料的利用率，对结构的动态特性和疲劳耐久寿命都将产生不利影响；增加了支架的重量和成本，且不利于提高支架的刚度和固有频率等技术问题；采用本发明上述技术方案，本发明所提供的这种压缩机安装支架，结构简单，拆装方便，材料利用率高，单件成本低，相对于传统结构设计的支架，其刚度和固有频率提高显著，满足减重、降噪等方面的设计要求。本发明采用拓扑优化的方法，设计出一种新型结构的空调压缩机安装支架，提高了支架的固有频率和刚度，改善了结构的动态特性，有效地抑制了空调压缩机总成的振动和异响，提高了材料利用率，延长了支架的疲劳耐久寿命。

附图说明

结合附图，对本发明做进一步的说明：

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明安装支架的仰视示意图；

图3为图2A-A剖视示意图；

图4为本发明安装支架的正视示意图；

图5为图4B-B剖视示意图；

其中，1为安装支架上部，2为安装支架下部。

具体实施方式

如图1-5所示，本发明所提供的技术方案是，一种汽车空调压缩机安装支架制造方法，利用拓扑方法进行设计，在空调压缩机安装支架的概念设计阶段，按照如下步骤设计：

第一步，根据空间边界条件，提取出压缩机支架的最大设计空间尺寸，设计出支架的最大体积的毛胚结构；

第二步，将支架毛胚分为设计区域和非设计区域，采用变密度优化材料分布法，以支架满足一定的刚度和固有频率值为设计目标，求解出支架设计区域的最佳材料分布方案，并按该方案设计出拓扑优化安装支架的具体形状。

所述安装支架的具体形状为中空型腔体结构。所述安装支架上部1为圆弧形，安装支架下部2为V形，所述安装支架的上、下部分形成空腔。所述安装支架设有贯通螺栓孔，所述安装支架的上、下部通过贯通螺栓孔的凸台连接。在所述安装支架上部1和安装支架下部2位挖去部分冗余材料，形成上、下两个镂空结构。所述安装支架上预留螺栓孔，所述安装支架采用铸造成型工艺整体铸造而成。一种汽车空调压缩机安装支架，安装支架为中空型腔体结构，所述安装支架上部1为圆弧形，安装支架下部2为V型，所述安装支架的上、下部分形成空腔。所述安装支架中部设有安装凸台，所述设在中部的安装凸台将所述空腔分为左右两部分。所述安装支架上部1和安装支架下部2通过带有贯通螺栓孔的安装凸台连接，所述安装支架的中部设有的上、下两个镂空结构。所述安装支架上设有8个所述安装凸台，所述安装凸台上设有螺栓孔，其中四个所述安装凸台上的螺栓孔用于所述安装支架和空调压缩机的螺栓连接，另外四个所述安装凸台上的螺栓孔用于支架和发动机的螺栓连接。

本发明利用拓扑优化设计方法及其商业软件的成熟发展，为空调压缩机安装支架的结构优化设计提供了一种新的设计思路。

本发明要解决的问题是，设计出一种新型拓扑优化结构的空调压缩机安装支架，提高支架的固有频率和刚度，改善结构的动态特性，抑制压缩机总成的振动和异响，提高材料利用率，延长支架的疲劳耐久寿命。为了实现上述目的，本发明采取拓扑优化设计方法及其商业软件来设计压缩机支架。总体构思和具体实施步骤为：

1）在空调压缩机安装支架的概念设计阶段，首先提取出压缩机支架的最大设计空间尺寸，设计出支架的最大体积的毛胚结构。

2）将支架毛胚分为设计区域和非设计区域，采用变密度优化材料分布法，以支架满足一定的刚度和固有频率值为设计目标，求解出支架设计区域的最佳材料分布方案，并按该方案设计出拓扑优化安装支架的具体形状。

3）该拓扑优化安装支架为中空型腔体结构，其安装支架上部1为圆弧形，安装支架下部2为v型，上、下部分形成空腔，由贯通螺栓孔的安装凸台连接。

4）在安装支架上、下部位挖去部分冗余材料形成上下两个镂空结构。剔除了冗余材料的中空型构造，减小了支架的整体重量，且有利于提高结构的固有频率。

5）按照发动机和压缩机的具体型号，在支架上留有螺栓孔用以螺接固定支架和压缩机。

6）该安装支架采用铸造成型工艺整体铸造而成。安装支架各个部位连通性强，整个结构浑然一体，避免了局部刚度偏弱的缺点。

本发明提供的创造性的采用拓扑优化设计方法，获得材料的最佳布置方案，进而设计出支架的结构型式，避免了设计的盲目性。在保证材料最大利用率的前提下，提高了支架的固有频率和刚度，消除了压缩机总成在发动机等外界激励下的共振和异响现象。

为了解决在本说明书背景技术部分所述的目前公知技术存在的问题并克服其缺陷，实现空调压缩机安装支架减重、降噪目标。本发明的具体实施步骤为：如图1所示，所述的空调压缩机安装支架采用整体铸造成型。本发明安装支架的具体形状为中空型腔体构造，其上部为圆弧形，下部为v型，上下部分形成空腔，中间的安装凸台将空腔分为左右两部分。在支架上下部位去除冗余材料形成上下两个镂空结构。按照发动机和压缩机的具体型号配置，在支架上留有8个安装凸台，凸台上有螺栓孔，凸台1上的四个螺栓孔用于支架和空调压缩机的螺接，另四个凸台2上的螺栓孔用于支架和发动机的螺接。

上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种汽车空调压缩机安装支架制造方法，其特征在于，利用拓扑方法进行设计，在空调压缩机安装支架的概念设计阶段，按照如下步骤设计：

第一步，根据空间边界条件，提取出压缩机支架的最大设计空间尺寸，设计出支架的最大体积的毛胚结构；

第二步，将支架毛胚分为设计区域和非设计区域，采用变密度优化材料分布法，以支架满足一定的刚度和固有频率值为设计目标，求解出支架设计区域的最佳材料分布方案，并按该方案设计出拓扑优化安装支架的具体形状；

所述安装支架的形状为中空型腔体结构；

所述安装支架上部（1）为圆弧形，安装支架下部（2）为V形，所述安装支架的上、下部分形成空腔；所述安装支架设有贯通螺栓孔，所述安装支架的上、下部通过贯通螺栓孔的凸台连接；安装支架各个部位连通性强，整个结构浑然一体。

2.根据权利要求1所述的一种汽车空调压缩机安装支架制造方法，其特征在于，在所述安装支架的上、下部位挖去部分冗余材料，形成上、下两个镂空结构。

3.根据权利要求1或2所述的一种汽车空调压缩机安装支架制造方法，其特征在于，所述安装支架上预留螺栓孔，所述安装支架采用铸造成型工艺整体铸造而成。