橡胶衬套对悬架弹性运动与整车转向特性影响的研究
车辆橡胶悬置系统的研究进展
车辆橡胶悬置系统的研究进展车辆橡胶悬置系统是一种利用弹性材料实现车辆车身支撑、减震和隔振的技术。
相对于传统的金属悬挂系统，橡胶悬置系统具有较好的减震和隔振性能，能够提供更加舒适的行驶体验。
本文主要介绍橡胶悬置系统的研究进展。
1. 橡胶材料橡胶是橡胶悬置系统的核心材料，其性能将直接影响到整个悬置系统的性能。
目前，常用的橡胶材料包括天然橡胶、合成橡胶和氟橡胶等。
天然橡胶具有较好的弹性、韧性和防水性能，但其寿命较短，易老化。
合成橡胶的性能较为稳定，耐磨、抗老化，但弹性不如天然橡胶。
氟橡胶具有优异的耐溶剂、耐油、耐腐蚀和耐高温性能，但毒性较大。
2. 结构形式橡胶悬置系统的结构形式多种多样，常见的有橡胶弹簧式、双锥形橡胶支撑式、旋转式和气弹簧式等。
橡胶弹簧式结构简单、重量轻，适用于小型车辆，但其减震性能差。
双锥形橡胶支撑式具有较好的减震和隔振性能，但结构复杂，制造难度大。
旋转式能够在转弯时降低车身倾斜角度，但对橡胶材料的性能要求较高，适用范围较窄。
气弹簧式具有调节性能好，但结构较为复杂，维护难度大。
3. 优点和应用橡胶悬置系统相对于传统的金属悬挂系统具有以下优点：首先，橡胶弹性材料具有较好的减震和隔振性能，能够提供更加舒适的行驶体验；其次，橡胶材料重量轻、易加工，能够降低车辆整体重量，提高燃油经济性；第三，橡胶材料有一定的可塑性，能够适应不同的道路条件，提高路面适应性；第四，橡胶悬置系统的制造成本相对较低，可为汽车厂商降低成本。
橡胶悬置系统广泛应用于各类车辆中，尤其是高档车。
例如，丰田的雷克萨斯RX系列轿车采用了双锥形橡胶支撑式悬置系统，其减震效果得到了认可。
梅赛德斯-奔驰公司的S 级轿车也采用了橡胶悬置系统，其提供了出色的隔振和减震性能。
此外，橡胶悬置系统还应用于公共交通工具中，如城市公交车、轻轨列车等。
综上，橡胶悬置系统是一种具有较好减震和隔振性能的汽车悬挂系统。
随着橡胶材料技术和制造工艺的不断提高，橡胶悬置系统的性能将不断得到改善和提高，应用范围也将不断扩大。
橡胶衬套对悬架弹性运动与整车转向特性影响的研究
橡胶衬套对悬架弹性运动与整车转向特性影响的研究发表时间：2017-10-12T11:24:39.920Z 来源：《建筑科技》2017年9期作者：王湾湾于保硕宋坤昊[导读] 装配合适的橡胶衬套有助于车身灵敏度的提高、车身靭性的加强、车身异响的消弱等，即对整车性能综合分析研究具有重要的作用。
河北御捷车业有限公司河北邢台 054800 摘要：橡胶衬套的防振性能主耍和装配出现松矿、自身破裂老化等有关，非正常的橡胶衬套将直接导致错误的轮胎定位，致使异常的轮胎磨损，甚至在某些位置与车架直接接触后引起异响，装配合适的橡胶衬套有助于车身灵敏度的提高、车身靭性的加强、车身异响的消弱等，即对整车性能综合分析研究具有重要的作用。
关键词：橡胶衬套；悬架弹性；整车转向特性；影响研究 1研究背景及意义 1.1研究背景橡胶工业从1839年美国人-固特异发明硫化法至今已170多年,期间,英国人邓禄普在1887年发明了充气橡胶轮胎,成为推动橡胶工业发展的重要基石⑴;相应的其它橡胶部件也陆续被大量应用到了机械工业产品中,尤其是各种交通工具如航空器､轨道车辆､及地面车辆等,主要应用目的是防振｡工业上的防振檢胶最早出现在1932年,金屈与橡胶的粘结强度和可靠度在当吋已达到非常成功的水准｡以1937年以后的F丨本为例,防振橡胶首先被应)H到了螺旋菜飞机的发动机支架上,之后随着在战期积絮起来的橡胶防振技术,于1946年､1947年分别被应用到了卡车､公共汽车上,1951年以后又被应用到机车车辆的转向架上,1955年以后日本轿车工业步入正轨后,防振橡胶真正被得到极大应用[2]｡我国的橡胶工业在1949年后迅速发展,特别是改革开放进入21世纪后,橡胶部件的产量已步入世界生产大国之列｡ 2车用防振橡胶部件的构成与应用防振的本质是减少或消除源振动,但又不可能完全消除,必须考虑采用其他振动控制措施,即使用各种防振部件,特别是防振橡胶部件,包括NR天然胶以及PUR聚氨酷等弹性材料都可作为车用的防振橡胶｡其选用原则一般是:发动机悬置或悬架衬套等使用天然胶､顺丁或丁苯胶;耐油性零部件如油管支架等使用丁腈胶;耐候性零部件如球销衬套等使用氯丁胶;有耐热性要求的排气消声管吊耳等使用三元乙丙胶;阻尼性要求大的使用丁基胶;减震器支架等一般使用聚氨醋｡车用防振橡胶部件在实际使用时通常是带有刚性圈的零件,起到连接与支撑作用,同时也会影响防振檢胶的减振性能｡对于车用防振檢胶中的刚性圈,使用的主要材料有 招合金､合金钢或工程塑料等｡以工程塑料为例,其材料特点是:一定的聚合特性､强度与硬度低､密度小､温度依赖性较强,相应原材料在使用吋一般需加入固化物和填充材料,例如将20%¯40%的玻璃纤维加到常用的PA66塑料中,主要用在如悬架衬套和副车架支撑等的外刚性圈上,本文将要研究的麦弗逊悬架舒适性橡胶衬套使用的正是此种材料｡具有较小密度的铅合金在车辆中使用广泛,常用结构为热乱或冷乳类的冲压板材､冷拔管材､铸造或锻压件等｡ 3橡胶衬套刚度对悬架运动学特性的影响运用ADAMS/CAR分析不同衬套刚度的悬架运动学特性,可知:当水平或垂直衬套刚度增加到两倍,或同时增加到两倍时,悬架系统的运动学特性基本上没有发生变化;当水平或者垂直衬套刚度增加到5倍,或者同时增加到5倍时,悬架系统的运动学特性的变化仍然很小。
车辆橡胶悬置系统的研究进展
车辆橡胶悬置系统的研究进展车辆橡胶悬置系统是指采用橡胶材料作为弹性元件的车辆悬置系统。
与传统的弹簧悬置系统相比，橡胶悬置系统具有更好的减震、隔振和噪音降低效果，对车辆的安全性、乘坐舒适性和驾驶稳定性等方面都有显著的提升。
本文将针对车辆橡胶悬置系统的研究进展进行综述。
一、橡胶悬置系统的结构和工作原理橡胶悬置系统可以分为两类：全橡胶悬置系统和半橡胶悬置系统。
前者是指整个车身以橡胶作为主要弹性元件，后者是指只有车轮挂载采用橡胶弹簧，车身则通过传统的弹簧和减震器悬置。
橡胶悬置系统的主要工作原理是利用橡胶的弹性变形来吸收和减缓车辆在行驶中所受到的震动和颠簸。
橡胶材料的优点在于它的弹性变形能量独立于外界温度和湿度等条件，因此具有更好的稳定性和可靠性。
同时，橡胶材料的阻尼能力也相对较强，能够有效降低车辆行驶中产生的噪音和震动。
1. 橡胶材料的研究橡胶材料是橡胶悬置系统的核心，其性能直接影响到系统的减震、隔振和噪音降低效果。
目前国内外在橡胶材料的研究上主要集中在以下几个方面：(1) 橡胶材料的种类和组成橡胶材料的组成对其性能影响较大。
在橡胶材料中常添加一些其他材料，如碳黑、二氧化硅、玻璃纤维等，以提高橡胶的强度、耐热性和耐久性等。
(2) 橡胶材料的制备工艺橡胶的制备工艺包括混炼、成型和硫化等环节。
不同的工艺参数和材料比例会影响橡胶的品质和性能。
对橡胶材料的性能测试是了解其性能、优化配方，以及验证合成材料的可靠性的基础。
目前主要测试方法有拉伸试验、硬度测试、动态力致热测试等。
2. 橡胶悬置系统的设计和优化橡胶悬置系统的设计和优化主要考虑三个方面：弹性元件的选材和形状、阻尼器的设计和性能，以及系统的动态特性。
(1) 弹性元件的选材和形状弹性元件的选材和形状直接影响到系统的减震效果和乘坐舒适性。
目前，采用的常见材料有天然橡胶、丁苯橡胶、硅橡胶等。
同时，对于不同的车型和行驶环境，也需要设计不同形状和材料的橡胶弹簧。
(2) 阻尼器的设计和性能阻尼器的设计和性能是橡胶悬置系统中的关键环节。
橡胶衬套刚度对悬架运动特性的影响分析
橡胶衬套刚度对悬架运动特性的影响分析摘要：论文通过ADAMS/insight分析了橡胶衬套对定位参数的灵敏度问题，为有针对性的设计衬套和悬架提供了依据。
关键词：橡胶衬套；悬架；ADAMS/insight在现代汽车的悬架导向机构连接处越来越多的使用了橡胶衬套，并且导向机构本身也采用了柔性较大的弹性体，大量研究表明，由这些构件形成的悬架系统综合力学特性对汽车的行驶平顺性、操纵稳定性、制动性等均有显著影响。
因此很有必要研究橡胶衬套刚度对悬架弹性运动学规律的影响[1]。
1 灵敏度函数为有效对悬架性能进行分析，需研究悬架系统函数对设计变量的敏感度。
参数灵敏度是系统的参数变化对系统动态性能的影响程度[1][2][3]。
若系统函数可导，在连续系统中其一阶灵敏度系统函数可表示为：(1)式中：—系统函数；—设计变量，;n—设计变量个数。
2 橡胶衬套参数和灵敏度分析在悬架结构尺寸、轮胎参数确定的条件下，橡胶衬套刚度的变化直接导致车轮定位参数的波动[4]。
论文中试验件为控制臂和橡胶衬套总成4个，分别为前摆臂、后摆臂、上摆臂和纵臂，表4.1给出了各个橡胶衬套的外形尺寸和连接对象,表4.2列出了1~7#橡胶衬套各方向的刚度值。
以试验测得的悬架模型中橡胶衬套1~7#六个方向的刚度为设计变量，通过ADAMS/insight来研究它们对车轮定位参数的影响。
为了方便起见，在灵敏度分析时，我们用衬套刚度的比例因子来代替设计变量。
此处所谓的比例因子，就是把原衬套的刚度值看作“1”，衬套刚度值变化后变为原来的r倍。
各设计变量的灵敏度分析结果，如图1所示。
(a)外倾角影响因素(b) 前束角影响因素图1 灵敏度分析结果图1是衬套对悬架定位参数灵敏度分析结果，其中Effect指的是某处坐标值变化引起的某参数的变化与该参数原值的比值，在这个过程中其他因素认为取其平均值。
Effect的值能很好的表现坐标值在扰动时引起的特性参数变化的情况。
从图1可以看出，7#、1#、5#衬套对外倾角、前束的影响较大。
橡胶衬套刚度对悬架弹性运动影响的研究
表 ３ 不 同组 合 下统 一 目标 函数 值
表 ２ 不 同组 合 下统 一 目标 函数 值
４３优 化前后 的悬架运 动学特性 分析 。
通过表 １ ，可以看 出 ｔ， ｌｔ ｚ 对各定位参数的影响都在前两位 ，
，
经过两次实验优化设计 ，悬架 的运动学参 数有 了一定 的改 进 。 了证 明第二次优化后的各运动学参数的变化情况 比第一次 为
ＪＡＮＧ Ｄｏ ｇ ＧＡＯ Ｘｉｎ ， Ｉ Ｉ ｎ， ａ ｇ Ｌ Ｕ Ｙｉ
（ ｃｏ ｌ ｆ ｕｏ ｂｌ ａ ｄＴ ａ ｃＥ ｇ ｅ ｒ ｇＪ ｎ ｓ ｎｖｒｉ ，ｈ ｎｉｎ １０ ３ Ｃ ｉａ Ｓｈ ｏ ｏ ｔ Ａ ｍｏ ｉ ｎ ｒｆ ｎ ｉ ｅｉ ， ａ ｇｕＵ ｉｅｓ ｙＺ ｅｊ ｇ２ ２ １ ， ｈｎ ） ｅ ｉ ｆ ｎ ｎ ｉ ｔ ａ
第 １ Ｏ期 ２１年 １ ０１ Ｏ月
文 章 编 号 ：０ １ ３ ９ （ ０ １ １— ２ ７ ０ １０ — ９ ７ ２ ｌ ）０ ０ ０ — ３
机 械 设 计 与 制 造
Ｍａ ｈｉ ｒ Ｄｅ ｉｎ ｃ ｎｅ ｙ ｓｇ ＆ Ｍａ ｕ ａ ｔ ｅ ｎ ｆ ｃｕｒ
橡胶 衬 套 刚度 对 悬架 弹性 运 动影 响 的研 究
Ｋｅ ｒ ： ｓ ｎｓｏ Ｓｅ ｉｉ ｔ ｎａ ｙ ｉ ； ｙ ｗｏ ｄｓ Ｓｕ ｐｅ ｉ ｎ； ｎｓｔｖｉｙ ａ ｌ ｓｓ Ｂｕｓ ｎｇｓ ｉｆ ｅ ｓ Ｅｌ ｔ ｋｉ ｍ ａ ｉｓ ｈｉ ｔｆｎ ｓ ； ａｓｏ ｎｅ ｔｃ
中图分 类号 ： Ｈ１ ， ４ ３３ 文 献标 识码 ： Ｔ ６Ｕ ６． ３ Ａ
根据某车型前悬架关键点坐标值 、弹簧 、减震器的特性曲 变化直接导致车轮定位参数的波动。以麦弗逊悬架下控制臂轴上 线， 利用多刚体动力学软件 Ａ Ａ 建立带有横向稳定杆的前麦 的前后衬套径 向刚度 、 Ｄ ＭＳ 轴向刚度及扭转刚度作为设计 变量 ， 即 ＝ 弗逊式悬架运 动学仿： 真模型［在副车架 上建立 固定约束 ， 拟 ［ ｈｋ ｋ ， ，ｈｋ ， ， ］ ５ １ ， 用模 Ｊ ，ｌ ｂｔ ｋ ，ｈｋ ｔ 。式中 ： ｉ ｝ ｋ 下标 … ’ １—前衬 套 ；２—后 衬 “” 的台架作用于车轮的力进行激励 。建立的模型 ， 图 １ 如 所示 。
橡胶元件在汽车悬架中的应用研究
传动形式。螺旋盘与其它零件结合，可以有多种传动系统。 螺旋盘和指针结合，可以用来指示角度。螺旋盘和其它零
（5）：39-43. [3]王文水.CATIA V5 典型零件建模规范[J].西安飞机工业
（集团）有限责任公司设计部，2005（12）：39-43.
件结合，作为其它用途的组件还有很大的空间，螺旋盘的
图 3 螺旋盘指针传动简图
根 据 图 可 知 ， 设 o 点 为 转 动 中 心 ， 坐 标（0，0），A
（29，60），B（x,y）；|AB|=164，因为 A 点为固定点，故 B 点轨
迹为以 A 点为转动中心，半径为 R164 的圆周；P 点在螺旋
槽内，螺旋盘绕 o 点旋转时，P 点在螺旋槽内运动，因为 A
关键词院橡胶元件；汽车悬架；应用
0 引言 橡胶元件在汽车悬架设计中的应用较为普遍，但随着 科学技术水平不断提升，汽车悬架系统更为复杂，对悬架 稳定性提出较高要求，因而汽车悬架设计难度较大。橡胶 元件的应用，会对悬架系统产生强烈影响，为优化汽车悬 架系统性能，探讨橡胶元件在汽车悬架中的应用是非常必 要的。 1 汽车悬架系统中橡胶元件的应用性能分析 1.1 理论研究 就汽车悬架系统的整体情况来看，在橡胶元件运用过 程中，静刚度是一项重要指标，能够将橡胶元件的静态力 学特性准确展现出来，并在缓慢加载状态下对载荷-变形 曲线具体变化加以准确判断，从而为汽车悬架的科学设计 提供可靠支持。当前有关汽车悬架系统中应用橡胶元件的 研究，主要侧重于圆柱形橡胶衬套的研究，在明确整体受 力的基础上，确定橡胶衬套的刚度类型，尊重应力-应变的 要要要要要要要要要要要要要要要要要要要要要要要
图 4 P 点运动轨迹
点为固定点，P 点绕 A 点做圆周运动。所以 P 点最后的轨
橡胶衬套刚度对悬架系统影响的研究
设计研究橡胶衬套刚度对悬架系统影响的研究雷雨成 李 峰 (同济大学)【摘要】 文章以橡胶衬套刚度试验为基础,利用有限元仿真计算多个方向的刚度,并借助ADAM S/CAR 研究了橡胶衬套刚度对悬架弹性运动学的影响。
通过研究,提出了一种精确计算异形橡胶衬套的悬架系统动力学方法与优化设计方法。
【主题词】 悬架 衬套 橡胶 汽车 在现代汽车的悬架导向机构联接处越来越多地使用了橡胶衬套,并且导向机构本身也采用了柔性较大的弹性体,大量研究表明,由这些构件形成的悬架系统综合力学特性对汽车的行驶平顺性、操纵稳定性、制动性等均有显著影响。
因此,很有必要研究橡胶衬套刚度对悬架的弹性运动学规律的影响。
本文借助ADAMS/CAR 研究下摆臂与副车架连接衬套刚度对悬架弹性运动学的影响。
1 橡胶衬套刚度的计算图1是某车型的麦弗逊悬架(见图1),在悬架的构件之间连接有多个橡胶衬套,其中下摆臂与副车架连接的水平衬套和垂直衬套的尺寸见表1。
根据试验数据,可以得知下摆臂与副车架连接水平衬套、垂直衬套的径向刚度和轴向刚度。
在ADAMS/CAR 的仿真中,需要用到6个方向的刚度。
运用ABAQUS 软件,建立橡胶衬套的有限元模型,仿真计算出各个方向上的刚度值,见表2和表3。
2 橡胶衬套刚度对悬架系统的影响悬架运动学是描述车轮上下跳动时车轮定位参数的变化过程,悬架运动学仿真是悬架系统重要的仿真过程之一。
在ADAMS/CAR 模块内,建立麦弗逊前悬架的多刚体运动学分析模型,如图1所示。
收稿日期:2004-09-15图1 悬架模型图表1 下摆臂与副车架连接衬套的尺寸长度(mm )内径(mm )外径(mm )备注水平衬套439.612无孔垂直衬套201114有孔表2 下摆臂与副车架连接水平衬套刚度值刚度径向(N /mm )轴向(N /mm )弯曲(No m /rad )扭转(No m /rad )试验值8888500无无仿真值8776.2484.3193038155332注:杨氏模量E =1.2Mpa,泊松比μ=0.49表3 下摆臂与副车架连接垂直衬套刚度值刚度径向x (N /mm )径向y (N /mm )轴向z(N /mm )弯曲x (N ・m /rad )弯曲y (N ・m /rad )扭转z (N ・m /rad )试验值5501300300无无无仿真值567.621238.9310.4242834.486401.387350.7注:杨氏模量E =7.9Mpa,泊松比μ=0.49・03・上海汽车 2004111 设计研究在保持其它条件不变的情况下,改变下摆臂与副车架连接水平衬套和垂直衬套的刚度,比较刚度改变前后悬架系统运动学特性的变化,从而得出下臂连接衬套刚度影响悬架运动学特性的规律。
橡胶衬套刚度对悬架特性的影响_高晋
第40卷 第2期吉林大学学报(工学版) Vol .40 No .22010年3月Journal o f Jilin Unive rsity (Engineering and Technolo gy Edition ) M ar .2010收稿日期:2009-04-13.基金项目:吉林省科技发展计划重点项目(20040332-2).作者简介:高晋(1982-),男,博士研究生.研究方向:汽车系统动力学.E -mail :w rdbbnr @ 通信作者:宋传学(1959-),男,教授,博士生导师.研究方向:汽车系统动力学.E -mail :so ng chx @橡胶衬套刚度对悬架特性的影响高 晋,宋传学(吉林大学汽车工程学院,长春130022)摘 要:对ADAMS /Car 中衬套刚度的计算进行了说明,在此基础上建立了一个双横臂悬架的刚弹耦合模型。
通过ADAM S /Insight 对各个衬套的刚度进行灵敏度分析,分析了衬套刚度的变化对车轮定位参数和悬架刚度的影响,得出车轮定位参数随橡胶衬套刚度变化的规律。
选取刚度变化对车轮定位参数影响较大的衬套力比例因子作为设计变量,选取车轮外倾角、前束、主销内倾角、轮距为优化目标,对不同的衬套取不同的比例因子,通过ADAM S /Insight 自动完成设计的空间组合,并进行仿真计算。
根据目标函数对设计空间过滤,最终达到对车轮定位参数的优化设计。
关键词:车辆工程;汽车悬架;橡胶衬套;灵敏度分析;衬套刚度中图分类号:U463.33 文献标志码:A 文章编号:1671-5497(2010)02-0324-06Influence of rubber bushing stiffness on suspension performanceGAO Jin ,SONG Chuan -x ue(College of Automotive Engineering ,J ilin University ,Changchun 130022,China )A bstract :The calculation o f bushing stiffness w as introduced in the softw are ADAMS /Car ,and based on it a rigid -flex co upling model w as built for the automo tive do uble wishbo ne suspension sy stem .The sensitivity analy ses of the siffness of different rubber bushings were do ne by the softw are ADAM S /Insig ht ,and the influences o f the rubber bushing stiffne ss on the w heel alig nment pa rameters and the suspensio n stiffness w ere analy zed ,and the chang e patte rns of the w heel alig nment paramete rs versus the rubber bushing stiffness we re o btained .Taking the scale factors of the bushing forces that affects significantly on the w heel alignment parameters as the desig n variables ,the camber angle ,the toe ang le ,the kingpin inclinatio n ang le and the w heel track as the optimization targ ets ,fo r the different scale facto rs of different bushings ,the w o rkspaces we re achieved automatically by ADAM S /Insight ,and the sim ulating calculatio n w as performed .The w heel alig nment parameters w ere o ptimized by filtering the w orkspaces acco rding to the targ et functions .Key words :vehicle engineering ;auto motive suspensio n ;rubber bushing ;sensitivity analysis ;bushing stiffness 为了衰减汽车高速行驶引起的振动和冲击,现代汽车悬架系统越来越多地采用橡胶衬套[1],主要利用橡胶的弹性变形减缓机构中难以避免的运动干涉。
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橡胶衬套对悬架弹性运动与整车转向特性影响的研究
发表时间：2017-10-12T11:24:39.920Z 来源：《建筑科技》2017年9期作者：王湾湾于保硕宋坤昊[导读] 装配合适的橡胶衬套有助于车身灵敏度的提高、车身靭性的加强、车身异响的消弱等，即对整车性能综合分析研究具有重要的作用。
河北御捷车业有限公司河北邢台 054800 摘要：橡胶衬套的防振性能主耍和装配出现松矿、自身破裂老化等有关，非正常的橡胶衬套将直接导致错误的轮胎定位，致使异常的轮胎磨损，甚至在某些位置与车架直接接触后引起异响，装配合适的橡胶衬套有助于车身灵敏度的提高、车身靭性的加强、车身异响的消弱等，即对整车性能综合分析研究具有重要的作用。
关键词：橡胶衬套；悬架弹性；整车转向特性；影响研究 1研究背景及意义 1.1研究背景
橡胶工业从1839年美国人-固特异发明硫化法至今已170多年,期间,英国人邓禄普在1887年发明了充气橡胶轮胎,成为推动橡胶工业发展的重要基石⑴;相应的其它橡胶部件也陆续被大量应用到了机械工业产品中,尤其是各种交通工具如航空器､轨道车辆､及地面车辆等,主要应用目的是防振｡工业上的防振檢胶最早出现在1932年,金屈与橡胶的粘结强度和可靠度在当吋已达到非常成功的水准｡以1937年以后的F丨本为例,防振橡胶首先被应)H到了螺旋菜飞机的发动机支架上,之后随着在战期积絮起来的橡胶防振技术,于1946年､1947年分别被应用到了卡车､公共汽车上,1951年以后又被应用到机车车辆的转向架上,1955年以后日本轿车工业步入正轨后,防振橡胶真正被得到极大应用[2]｡我国的橡胶工业在1949年后迅速发展,特别是改革开放进入21世纪后,橡胶部件的产量已步入世界生产大国之列｡ 2车用防振橡胶部件的构成与应用防振的本质是减少或消除源振动,但又不可能完全消除,必须考虑采用其他振动控制措施,即使用各种防振部件,特别是防振橡胶部件,包括NR天然胶以及PUR聚氨酷等弹性材料都可作为车用的防振橡胶｡其选用原则一般是:发动机悬置或悬架衬套等使用天然胶､顺丁或丁苯胶;耐油性零部件如油管支架等使用丁腈胶;耐候性零部件如球销衬套等使用氯丁胶;有耐热性要求的排气消声管吊耳等使用三元乙丙胶;阻尼性要求大的使用丁基胶;减震器支架等一般使用聚氨醋｡车用防振橡胶部件在实际使用时通常是带有刚性圈的零件,起到连接与支撑作用,同时也会影响防振檢胶的减振性能｡对于车用防振檢胶中的刚性圈,使用的主要材料有 招合金､合金钢或工程塑料等｡以工程塑料为例,其材料特点是:一定的聚合特性､强度与硬度低､密度小､温度依赖性较强,相应原材料在使用吋一般需加入固化物和填充材料,例如将20%¯40%的玻璃纤维加到常用的PA66塑料中,主要用在如悬架衬套和副车架支撑等的外刚性圈上,本文将要研究的麦弗逊悬架舒适性橡胶衬套使用的正是此种材料｡具有较小密度的铅合金在车辆中使用广泛,常用结构为热乱或冷乳类的冲压板材､冷拔管材､铸造或锻压件等｡ 3橡胶衬套刚度对悬架运动学特性的影响运用ADAMS/CAR分析不同衬套刚度的悬架运动学特性,可知:当水平或垂直衬套刚度增加到两倍,或同时增加到两倍时,悬架系统的运动学特性基本上没有发生变化;当水平或者垂直衬套刚度增加到5倍,或者同时增加到5倍时,悬架系统的运动学特性的变化仍然很小。
当水平或垂直衬套刚度减小50%,或者同时减小50%时,悬架系统的运动学特性稍有变化;当水平或者垂直衬套刚度减小80%,或者同时减小80%时,悬架系统的运动学特性的变化相当明显。
3.1影响整车操纵稳定性的机理
悬架橡胶衬套弹性变形对整车操纵稳定性影响的机理可从整车横向运动的双轨模型!’。
]加以分析。
图1为考虑束角变化的车辆双轨运动，其中示、尽为前悬架左、右车轮转向角，fl.fr.rfr:分别为前、后悬架左、右车轮初始束角，r为后悬架运动和衬套弹性变形引起的左、右车轮束角的增量,α1l、α1r、α2l、α2r为前、后悬架左、右轮胎弹性侧偏角,所有角度均取逆时针方向为正。
汽车绕瞬心O′以横摆角速度dψ/dt 转动,前、后悬架的左、右轮瞬时速度矢量u1l、u1r、u2l、u2r与车辆纵轴线的夹角可由车辆坐标系纵轴ox相对基础坐标系OX轴的横摆角ψ和汽车质心侧偏角β表示为
各角度即便是在大的侧向加速度下仍较小,且各项分母第二项较小,可忽略,因此式(1)可线性化为
汽车质心瞬时曲率半径ρ=ν/dψdt,前后悬架的左右轮胎平均弹性侧偏角α1、α2为
将式(3)代入式(2)并消去式(2)中的β可得
式中:分母的第一项(δcl+δcr)/2为后悬架运动或弹性变形产生的左右车轮束角增量的平均值。
本文所阐述的便是其中悬架弹性变形引起的束角增量,这一增量是由连接悬架导向机构和车身的橡胶衬套在轮胎力作用下的弹性变形产生的。
可见,在汽车转弯运动时,如果后悬架衬套的弹性变形使得内侧车轮前束角δorl增加δcl,外侧车轮前束角δorr减小δcr,将使得(δcl+δcr)/2变大,从而使ρ变小,反之,ρ变大。
式(4)中分母的第二项(δl+δr)/2是前悬架左、右车轮的平均转向角,前悬架弹性变形也引起左、右车轮束角增量,本文在推导时分别把它们记入在δl、δr中,它们对ρ的影响类似于后悬架,感兴趣的读者可以把它们分开来推导。
式(4)中分母的第三项α1-α2反映的是轮胎弹性特性对ρ的影响,此非本文讨论的内容。
质心瞬时曲率半径ρ与整车的操稳性有直接关系。
为便于说明,将上述双轨模型简化为单轨模型,将整车看作具有绕z轴转动和沿y 轴横向移动的二自由度(y,ψ)系统。
设m、Iz分别为汽车总质量和绕z轴的转动惯量,前后轮胎侧偏刚度c1、c2取正值,δ为左、右轮平均转向角,系统矩阵形式的二阶微分方程为
研究系统稳态特性,则式(5)的二阶微分量为0,这样可推得K=(ρ/ρo-1)/u2。
其中K为稳定性因数,ρo=L/δ。
可见,ρ减小,则K减小,系统的不足转向量减小,反之亦然。
这样,上述悬架橡胶衬套弹性变形对ρ的影响便转化为对整车转向特性的影响,直观地阐明了悬架橡胶衬套弹性特性对整车稳态转向特性影响的机理。
2 仿真模型的建立及验证要精确研究橡胶衬套这样小的部件对整车动力学特性的影响,必须建立多自由
样机模型。
整车模型包括
系统的自由度数为令人满意的。
由图。