橡胶衬套及悬架
两种典型橡胶衬套在不同荷载下的动刚度特性
两种典型橡胶衬套在不同荷载下的动刚度特性
缪亚东
【期刊名称】《汽车实用技术》
【年(卷),期】2024(49)9
【摘要】驱动电机总成悬置系统的隔振性能对整车噪声、振动与声振粗糙度(NVH)性能有着重要的影响意义。
目前纯电动汽车悬置普遍采用橡胶衬套类结构,结构相对简单,但对其动刚度性能要求高。
文章选取两种典型的橡胶衬套,利用有限元技术详细分析了两种衬套在不同荷载下的动刚度表现形式,并着重分析对比了第一个峰值位置与不同预载的关系。
分析结果表明,同为衬套类结构,因结构不同,其动刚度表现特性差别较大。
【总页数】4页(P6-9)
【作者】缪亚东
【作者单位】无锡威巴克减震器有限公司产品开发部
【正文语种】中文
【中图分类】U463
【相关文献】
1.某直升机橡胶减震器动刚度特性试验
2.悬架中的橡胶支承及其静,动刚度特性试验研究
3.动力稳定车金属橡胶弹簧非线性动刚度特性研究
4.地铁动荷载下橡胶砂浆特性及流动度研究
5.静动荷载作用下海洋软黏土刚度弱化特性研究
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汽车悬架优化综述
3g 30°
6 737.2
0
11 669.1
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-2g 30°
-4 491.4
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控制臂作为汽车悬架系统中的一个十分重要的安全 性与功能性部件，设计要求十分严格。控制臂的参数对 汽车行驶安全与操控舒适度具有十分重要的作用。要满 足上述要求，控制臂自身的物理参数包括强度、刚度等需 要精确设计及优化。控制臂通过物理连接机制与汽车车 身连接，轮毂端通过球铰与轮毂相连接，车架端通过球铰 与橡胶衬套与车架连接。在分析控制臂参数设计与性能 的基础上，球铰和衬套对控制臂的影响还应该考虑相关 参数的应用条件。Demirdogen C 等人［1］在研究控制臂轻 量化设计的模型构建过程中并没有考虑连接在控制臂上 的球铰和衬套，而是以其连接面作为分析界限，这样的设 计并不能真实反映实际中增加的有效载荷，不能为驾驶 者提供更好的行驶质量。Xintian L 等人［2］的研究表明，不 同维度的橡胶衬套的参数对悬架的影响也不尽相同，橡 胶衬套的轴向刚度及扭转刚度对悬架性能影响不显著， 而橡胶衬套的径向刚度则对悬架性能影响较大。
7
0.35g 倒车制动
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0
1 305.3
864.1
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表 1 汽车 16 种行驶工况与控制臂球铰上所受的作用力 （单位：N）
悬架系统介绍
工作过程:
主动悬架系统的控制中枢是一个微电脑控制模块，在整车行驶过程中，悬架上 的多种传感器分别收集各种行车信息（车速、制动力、踏板速度、车身垂直方向 的振幅及频率、转向盘角度及转向速度等数据 ），电脑不断接收这些数据并与预 先设定的临界值进行比较，选择相应的悬架状态。 同时，微电脑独立控制每一只车轮上的执行元件，通过动力装置产生的作用 力控制执行单元相应的功能特性，从而能在任何时候、任何车轮上产生符合要求 的悬架运动。 另外，主动悬架具有控制车身运动的功能。当汽车制动或拐弯时的惯性引起 弹簧变形时，主动悬架会产生一个与惯性力相对抗的力，减少车身位置的变化。 例如当车辆拐弯时悬架传感器会立即检测出车身的倾斜和横向加速度，电脑根据 传感器的信息，与预先设定的临界值进行比较计算，立即确定在什么位置上将多 大的负载加到悬架上，使车身的倾斜减到最小。
４）多连杆式独立悬架 所谓多连杆悬挂，顾名思义就是通过各种连杆配置把车轮与车身相连的 一套悬挂机构。而连杆数量在3根以上才称为多连杆，目前主流的连杆数量 为5连杆。因此其结构要比双叉和麦弗逊复杂很多。
汽车底盘悬架类型与设计的要点
汽车底盘悬架类型与设计的要点摘要：近年来，我国汽车的普及率逐步提高，而且汽车的销量节节攀升，带动我国汽车相关行业发展，同时也促进我国汽车设计显著提升。
汽车作为日常生活中使用的最频繁的代步工具，现在人民们对汽车的舒适性与稳定性提出更高的要求。
通过优化汽车底盘悬架结构设计，能对汽车行驶的舒适性与安全性有很大提高，能让汽车行业发展更好的满足人民对汽车使用的需求。
基于此，本文主要对汽车底盘悬架结构设计要点进行简要介绍，希望对汽车从业人员或者对此方面感兴趣的人员有参考价值。
关键词：汽车底盘；悬架结构；麦弗逊汽车底盘悬架的工作就是让车辆的轮胎与路面的摩擦力最大限度的增加，这样能够提供良好的车辆操纵性与稳定性。
我们平常开车行驶与路面时，路面不是百分百平整的，经常会是去凹凸不平，这种路面作用在车轮上，从而发生车轮的颠簸。
如果此时车轮直接与车身连接一起，车轮的颠簸直接就会传递到车身，造成很糟糕的驾乘体验。
那么我们可以设计一个车轮与车架的中间结构，就是悬架结构，能够起到了吸收竖直方向的车轮加速动能作用。
车轮的垂直加速力先通过悬架结构一部分的吸收与释放，最后一小部分才传到在传到车架上，这样避免车轮在颠簸的路面上出现车轮离开地面的状态。
通常我们常见的悬架系统主要包含减振器、稳定杆、弹簧、导向连接件等零件组成。
一个良好的悬架设计能够很好匹配路面的隔离性能、轮胎的抓地性能、转弯的性能。
一、汽车底盘悬架结构类型我们按照悬架的刚度与阻尼会随着不同的路面情况而改变，悬架系统可以分为被动悬架、半主动悬架和主动悬架三大类。
主动悬架涉及众多的电子感应装置，能够主动地根据路面信息情况自发地调节悬架的刚度与阻尼。
如果悬架系统按照导向机构来分类，可以分成独立悬架系统和非独立悬架系统两大类。
本文主要介绍的是传统车大多数车型采用的被动悬架中的独立悬架和非独立悬架设计。
(一)非独立悬架系统如图1所示，非独立悬架系统简单的理解就是前轮或者后轮的左右两个轮子会相互作用，左边的轮子会受到右边的轮子的影响。
汽车悬架(suspension)专业英语词汇
汽车悬架（suspension）专业英语词汇螺纹衬套screw bushing螺旋弹簧coil spring (helicalspring)麦弗逊式MacPherson type膜式空气弹簧diaphragm typeair spring磨擦式减振器frictional shock absorber囊式空气弹簧bellow type air spring扭矩套管torque tube扭矩套管式torque tube drive type平横臂equalizer平衡杆stabilizer bar平衡悬架equalizing type of suspension平衡轴trunnion shaft平衡轴支座trunnion base全椭圆形弹簧full elliptic spring三点悬架three-point suspension上控制臂upper control arm上弯式梁架upswept frame (kick up frame)上悬架臂upper suspension arm上置板簧式over slung type双横臂式double -wishbone type双横臂式double with-bone arm type双气室油气弹簧double chamber hydragas spring 双纵臂式double trailing arm type双纵臂式double-trailing arm type四点悬架four-point suspension四分之三椭圆形弹簧three quarter elliptic spring 四分之一椭圆形弹簧quarter elliptic spring四连杆式four link type筒式减振器telescopic shock absorber下控制臂lower control arm下置板簧式under slung type限位块limiting stopper橡胶衬套rubber bushing橡胶弹簧rubber spring type橡胶弹簧式rubber spring type橡胶液体弹簧式hydro-rubber spring type斜臂oblique arm悬臂弹簧cantilever spring悬架suspension悬架臂suspension arm悬架系suspension system压杆strut bar摇臂式减振器lever type shock absorber液体弹簧hydraulic spring液体弹簧hydraulic spring液体弹簧式hydraulic spring type液压减振器dydraulic shock absorber油气弹簧hydro-pneumatic spring type油气弹簧式hydro-pneumatic spring type油压缓冲器hydraulic buffer整体车架unitized frame支撑杆strut bar支撑梁support beam制动反应杆brake reaction rod烛式sliding pillar type纵臂trailing arm纵向钢板弹簧longitudinal leaf spring纵向推力杆longitudinal rod纵置板簧式parallel leaf spring type组合式悬架combination suspension（车身）高度阀levelling valveU型螺栓U bolt半径杆radius rod半椭圆形弹簧half-elliptic spring(semi-elliptic spring)臂轴arm shaft变截面弹簧tapered spring部件assembly and parts车架auxiliary tank充气减振器gas-filled shock absorber单横臂式singe trailing arm type单横臂式single transverse arm type单片式钢板弹簧single leaf spring单气室油气弹簧single chamber hydragas spring 单斜臂式single oblique arm type弹簧架spring bracket弹簧静挠度spring static deflection弹簧卷耳spring eye弹簧跳动间隙bump clearance of spring弹簧中心距distance between spring centers弹簧主片spring leaf底盘弹簧chassis spring地面弹簧载荷量spring capacity at ground第迪安式De Dion type垫上弹簧载荷量spring capacity at pad动力减振器dynamic shock absorber独立悬架independent suspension短型车架stub frame多片式钢板弹簧muotileaved spring发动机支架engine mounting非独立悬架rigid axle suspension非对称钢板弹簧unsymmetrical leaf spring分开式车身和车架separated body and frame负荷调平式减振器load -levelling shock absorber 副钢板弹簧auxiliary spring钢板弹簧leaf spring(laminated spring)钢板弹簧衬套leaf spring bushing钢板弹簧吊耳leaf spring shackle钢板弹簧销leaf spring pin钢板弹簧中心螺栓leaf spring center bolt横臂transverse arm横向推力杆lateral rod横向稳定器stabilizer anti-roll bar横置板簧式transversal leaf spring type滑板sliding plate滑动座sliding seat缓冲块buffer stopper簧上质量sprung weight簧下质量unsprung weight减振器shock absorber减振器进油阀shock absorber intake valve 减振器示功图damper indicator diagram 减振器卸荷阀shock absorber relief valve 减振器液damper fluid金属弹簧式metal spring type可变刚度悬架variable rate suspension可调减振器adjustable shock absorber空气弹簧air spring空气弹簧式air spring type控制臂control arm拉杆tension rod。
汽车悬架控制臂
汽车悬架控制臂悬架系统是现代汽车上的重要总成，对汽车的行驶平顺性和操纵稳定性有很大的影响。
控制臂( C o n t r o l a r l T l ，也称摆臂) 作为汽车悬架系统的导向和传力元件，将作用在车轮上的各种力传递给车身，同时保证车轮按一定轨迹运动。
控制臂分别通过球铰或者衬套把车轮和车身弹性地连接在一起。
控制臂( 包括与之相连的衬套及球头)应有足够的刚度、强度和使用寿命。
汽车摆臂分为前摆臂和下摆臂，前摆臂是悬架的向导和支撑，其变形影响车轮的定位，降低行车稳定性；而下摆臂主要作用是用来支撑车身，减震器并且缓冲行驶中的震动。
减速器对下悬挂臂能起到好的辅助作用，它与减震器和弹簧的默契配合才能构成一套出色的悬挂系统（总成）。
A.控制臂球铰总成结构先介绍两种常见结构形式的控制臂球铰总成。
图1中球销6装在球碗2内，球碗2 为聚乙烯材料制成，避免了球销6直接与球座1接触。
防尘罩4 上端通过卡环5装在球销6上，下端通过卡环3装在球座1上，防尘罩4 通常为橡胶材料或者聚乙烯材料。
图2 中的球座2底部为开放式，利用铝制挡板1锁止球销8,和球碗7脱出。
球铰总成通常通过球座与控制臂臂体装配，装配方式为球座与控制臂臂体锻为一体，嵌入、焊接、铆接或者螺栓联接。
B.汽车控制臂的结构：1.横向稳定杆连杆2.横拉杆3.纵拉杆4.单控制臂5.叉( V)形臂 6.三角臂1.横向稳定杆连杆在悬架安装时，稳定杆连杆一端通过橡胶衬套或球铰与横向稳定杆连接，另一端通过橡胶衬套或球铰与控制臂或筒式减振器连接，横向稳定杆连杆在悬架中对称使用，起提高操纵稳定性的作用。
两种横向稳定杆连杆的结构图，如图3 、图4所示。
图3 为双衬套稳定杆。
臂体2 为锻铝件，橡胶衬套1，3与臂体2装配时为紧配合，因此，橡胶衬套1,3与臂体2无相对运动，图4为双球铰稳定杆，臂体2为钢制拉杆，球铰总成1,3的轴线与臂体2的相对位置根据需求可以设计为0°，90°，180°。
八种典型客车空气悬架汇总浅析
八种典型客车空气悬架汇总浅析虽然本人并不是做悬架的，但一直对悬架很感兴趣，也多次得到一些博学且大度的客车悬架工程师的指点（有一些看似博学却很害怕你会从他那里学到技术的伪善的人不但不会告诉你什么还会误导你，实在令人遗憾~），也算是小有心得，现在拿出来总结了一下，希望能抛砖引玉，得到更多的指导。
独立悬架对于现在主流的大型客车只有前桥才有独立悬架，而且弹性元件都是空气弹簧，最大轴荷一般为7吨。
就导向机构的型式而言，只有双横臂式悬架一种，而且都是不等长的双叉臂，下横臂较长，而且横臂的铰接点跨距很大，以抵抗较大的纵向力。
如果非要对客车用的双横臂悬架分分的话还真能分出三种不同的结构来：带球副的（BALL JOINT）虚拟主销式双横臂悬架这样的双横臂悬架与轿车上用的双横臂悬架一样，上下横臂分别通过两个球副（BALLJOINT）与转向节相连，可以完成车轮转向和悬架跳动两个自由度的运动，没有实体的主销结构，上下球副的连线即为虚拟的主销。
而空气弹簧一般支撑在上横臂上。
这样的结构优点在于结构紧凑，重量轻；而缺点是球头所能承受的力量有限，容易损坏，而且球头的制造成本较高。
VOLVO的双横臂前悬架使用这样的结构。
VOLVO 9800 带球头副的双横臂独立前悬架KING PIN实体主销式双横臂悬架有了实体的主销，车轮的转向自由度就可以由主销来完成，而悬架跳动的自由度由另外两个联接在上下横臂上的转轴来完成。
因此成本降低，承载能力提高，但是连接主销和上下摆臂的这个家伙体积很大，很笨重，会使得非簧载质量增加，所以不利于操控稳定性和平顺性的提升。
目前大多数双横臂悬架都是采用这样的结构。
空气弹簧除了安装在上摆臂上，还可以安装在连接主销和上下摆臂的这个家伙上。
KINGPIN实体主销式双横臂悬架转向自由度与悬架跳动自由度完全分开这个也是KINGPIN实体主销式双横臂悬架但是其气簧支架过于粗壮，非簧载质量之大可想而知T型节式（TEE JOINT）虚拟主销式双横臂悬架这个名字听上去有点怪，其本质就是用一个T型节（称为TEE JOINT）代替球头副，其他结构都与带球副的双横臂悬架相同，而TEEJOINT可以在它的两个相互垂直轴上有两个相互垂直旋转自由度，以完成悬架的跳动与车轮的转向两个自由度。
四连杆悬架衬套刚度系数匹配优化设计
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基金项 目： ２ ０ １ ２年Ｊ ’ 西 千 亿 元 产 业 重 大 科技 攻 关 工程 项 目 （ 桂科攻 １ ２ １ １ ８ ０ ０ ７ — １ ５ ） 资助 作者简介 ： 廖抒华 ， 教授 ． 研究方 向： 车 辆 动 态 仿真 与控 制 ， Ｅ — ｍ ａ ｉ ｌ ： ｌ ｉ ａ ｏ ｈ ｓ ｈ ６ ０ ＠１ ６ ３ ． ｃ ｏ ｎ．
四连杆悬架衬套 刚度 系数 匹配优化设计
廖抒 华 ， 唐 兴 ， 陈 坤 ， 杨 帆 ， 赵 亮 ， 韦建 平
（ １ ． 广 西科 技 大 学 汽 车 与 交 通 学 院 ， 广西 柳州 ５ ４ ５ ０ ０ ６ ；２ ． 柳州孑 Ｌ 辉 汽 车科 技 有 限 公 司 ，广 西 柳 州 ５ ４ ５ ０ ０ ６ ）
第 １ 期
廖抒华等 ： 四 连杆 悬 架 衬 套 刚 度 系 数 匹 配 优 化设 计
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式中： ， ， ， ， ， 分 别 表 示 衬 套 在 ， ｌ ， ， ｚ方 向 上 受 到 的 力 和 力 矩 ； Ｋ Ｋ ｚ ２ ， Ｋ３ ， ， Ｋ ， Ｋ５ ５ ， Ｋ ６ ６ 分 别 表 示
力 与力 矩 作用 下 由于橡 胶衬 套 、 底 盘各 部 件 的变形 而 引起 的 车轮 定位 参 数 的变 化． 由于车 速 的提 高 和人们 对 舒 适性 的要求 日益 提高 ， 使得 橡胶 衬套 在 车辆 的悬 架设 计 中被大 量 的采 用． 橡胶 衬 套在 车 辆悬 架设 计 中的大 量 使 用 虽然 使 得 车辆 的平顺 性 有 很大 提 高 ， 但 是车 辆操 纵 稳 定性 却 有 所 下 降 ， 为 了很 好 的解 决 平顺 性 和操 纵 稳定 性 这对 矛盾 ， 本文 深入 的研 究悬 架 弹性运 动 学 以较 好 的解 决这 对 矛盾 ， 使 它们 都 得 到较好 的性 能 以满 足人们 对平 顺性 和操 纵稳 定 性 的要求 ． 有 关橡 胶 衬套 因素对 悬架 弹性运 动 学 的影 响在 文献 ［ １ — ２ ］ 中得 到 了 比 较 全 面 的研究 ． 悬 架 的弹性 运动 是 由于橡 胶衬 套 的变 形 所决 定 的 ， 所 以一 切 影 响橡 胶衬 套 变形 的 因素 都将 影 响悬架 弹 性运 动学 ， 其中， 橡 胶衬 套刚 度是 影 响橡胶 衬套 变形 的主要 原 因 ， 因此 ， 有必 要研 究 橡胶 衬套 刚度 对 悬 架 弹性 运 动学 的影 响 规律 ． 本文 从 悬 架 弹性 运 动学 的角度 出发 ， 以某轿 车 的后 悬 架 四连杆 为 例 ， 研究 衬 套