橡胶衬套在空气悬架中的重要作用和采用原则

能就应有相应的几个方面的要求 ’ !多个方向的刚 度 %对于圆柱形总成来说是轴向 # 周向和径向 &! 包括 总成自身的或是装配之后的刚度 $ "动 # 静刚度比 值 $# 粘接 # 硫化强度 $ $ 使用寿命或平均故障时间 %’()*& 等 " 上述几项性能如果不能较好地达到系统匹配的 要求 ! 在相当程度上会减低整个系统的性能 ! 产生不 应有的噪声等问题 " 由于空气悬架系统在国内应用尤其自行设计的
计与研究 " !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
汽车产品制造成本降低方法进行探索的同时 ! 还有 计人员必须牢固树立 ) 设计成本 # 成本设计 * 的新设
#
结束语
综上所述 ! 加入 +(, 后给中国汽车企业和零部
许多新的产品等待着开发和设计 $ 因此要求产品设 计理念 ! 加强新产品开发的前期策划和成本控制就 显得格外的突出和重要 "
件生产厂商的经营和管理带来了巨大的压力 " 在对 +$+
橡胶衬套在空气悬架中的重要作用和采用原则 ( 刘青 ! 杨家军
综
期异常磨损等 #
述
时间并不长 ! 在以往的设计方法中涉及到橡胶衬套 的并不太多 ! 对它的各项性能要求和设计选用等没 有像空气弹簧或减振器或钢板弹簧等那么细致和规 范 !加上使用的要求日趋提高 !致使目前该类零件在 设计 "选择和使用中存在一些问题 #
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验证的手段 % 方法不够全面 关于悬架系统的零部件试验要求中 ! 空气弹簧
和减振器等有相应的国家标准来约束检验 ! 而对橡 胶衬套的要求相对而言要少得多 ! 有些生产厂也没 有齐全的台架试验手段 &即使主机厂提出某项指标 ! 生产厂也不知道自己的产品是否达到了要求 ! 如果 此时主机厂也没有做相应的检测 ! 那么就会带来较 多的麻烦 #
$
采用原则
典型的橡胶衬套结构如图 !! 主要由内圈 ’ 硬质
塑料 % 陶瓷或合金材料 (% 中间橡胶层和外圈部分组 成 # 有相当部分衬套没有外圈 ! 或另外带有连接头螺 栓孔 !或是安装时才组合成一体的 # 由于橡胶衬套有 上述的重要性 !而实际使用中又存在一些问题 !故其 采用原则如下 #
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荷电状态 "+,-,. /0 12-34. % 简称 !"## (%%")是一种 表示蓄电池容量的指标 ’ 在电动汽车仿真过程中 %需 要考虑蓄电池的荷电状态在仿真计算中的变化过程 对仿真结果的影响 ’ 如果荷电状态的初值与末值的 差值超过一定的误差范围 % 则仿真计算出的百公里 油耗指标就不能反映出汽车的实际性能 ’ 当蓄电池 荷电状态的末值大于初值时 % 表明在电动汽车的运 行过程中 % 电动汽车消耗了多余的燃料做功对蓄电 池进行充电 %使蓄电池的荷电状态增加 %使得计算出 的百公里油耗值比实际偏大 & 当蓄电池荷电状态的 末值小于初值时 % 表明在电动汽车的运行过程中 %电 动汽车消耗了蓄电池的电能进行辅助驱动 % 使蓄电 池的荷电状态减少 % 使得计算出的百公里油耗值比 实际偏小 ’ 针对以上问题 % 电动汽车仿真技术中引进了荷 电状态校正算法 ’ 该算法的计算过程是通过插值方 法 % 在一定范围内寻找合适的蓄电池荷电状态的初 值%使该荷电状态的初值与仿真计算出的荷电状态的 末值的差值控制在一定的误差范围内 %从而使仿真出 的百公里油耗值控制能接近于汽车的实际性能 ’
收稿日期 ’"##$4#$4%!$ 修回日期 ’"##$414"# 作者简介 ’ 刘青 %%5-#4 &! 男 ! 湖北荆州人 ! 就职于 东 风 汽 车 有 限 公 司 商 用 车 研 发 中 心 !华 中 科 技 大 学 硕 士 研 究 生 !从 事 大 中 型 客 车 的 设
"
现状及问题分析
由于橡胶衬套具有如上所述的重要性 ! 对其性
!"$"&
工艺流程和生产设备的局限 一般来说 ! 通过调整橡胶的成分来改变材料本
图! 一种典型橡胶衬套
身的刚度是最基本的方法 # 这需要相应前期的对材 料加工性等的研究 ! 需要有相应的工艺手段和设备 # 但目前有相当部分厂家没有这方面的研究 % 工艺等 技术手段 #
’!( 设计上要根据使用的位置和性能要求 !准确 地提出合适的多向刚度 ’ 动 % 静 ( 指标 % 粘接强度 % 台 架寿命要求 # ’"( 主机厂也要更多地对原材料配方等进行进 一步研究 ! 与制造厂家协商 ! 提出合适的配方 # ’%( 要求制造厂家有相关的工艺流程控制管理 方法和工艺设备能力 & 通过各种手段 ’ 包括塑炼 % 混 炼 %硫化等 (! 使弹性的橡胶变成塑性的橡胶 !再加入 配合剂 ! 通过硫化使其又变成弹性高 % 力学性能好的 橡胶制品 # 减振橡胶生产的每一个工序都需要有相 关的设备和控制手段 & 还需要其对材料的加工性等 有深入的研究 !以改善产品的性能和寿命 # ’’( 要求制造厂家和采用厂家有相应的 %完备的 台架检测手段 ’ 性能参数和寿命参数 (! 从而对自己 的产品有数据上的把握 # * # *
!"# 设计 "制造方面的问题 !"#"$ 设计上对该类零件提出的要求不够全面或合
理 橡胶是一种有机高分子弹性化合物 $ 橡胶衬套 主要利用其弹性等物理力学性能 ! 参数有扯断强度 % 扯断永久变形 " 邵氏硬度 " 多向刚度等多项 & 同时总 成的外形因素等对性能影响很大 & 设计受力的状况 ’尽量使橡胶受压力或受剪切力 ! 而不要受拉伸力 ( 等等也对寿命等有很大的贡献 # 而目前的设计文件 中 !有相当部分没有全面地明确各项指标 ! 很多只是 提出了扯断强度或是硬度 ! 对使用上最关注或是需 要明确的刚度等没有合理提出 ’ 最可能的原因 )!没 有认识到其重要性 ! 依据以往的钢板弹簧的经验 ! 认 为其不会对悬架和转向系统产生大的影响 & " 因设 计经验的不足而无法确切提出 (#
!!"#8!"#.679!"#565,
"% #
通常判断 !!"# 的绝对值如果在规定的误差范 围 !"#,/:内 % 则荷电状态校正算法有效 ’ 即
!!"# ;!"#,/:
式中 %!"#,/:<# % 一般取 !"#,/:!#’&= ’ "" #
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电能与燃料消耗量的比值 电能与燃 料 消 耗 量 的 比 值 $.>>"0?.: 是 汽 车 运 行 过
目前尤其在大中型客车上 ! 空气弹簧悬架系统 替代传统的钢板弹簧悬架系统 ! 以改善平顺性等性 能正成为一种趋势 " 空气悬架的设计手段 #方法也在 不断提高 " 在空气悬架系统中 !空气弹簧是最关键总 成 ! 这是各类资料所公认的 $ 但对橡胶衬套的重要 性 # 设计采用方法 #试验方法等 ! 却重视不够 "
有关材料 %配方的研究和了解不够深刻 目前汽车用橡胶减振制品的材料以天然橡胶为
主 ! 为提高使用耐久性 ! 聚氨酯材料正在崭露头角 # 按照国际惯例的做法 ! 有关橡胶件的材料和配方等 属于总成供应商的秘密 # 在国内也有这一趋势和做 法 !但这也导致了主机厂在材料 %配方等了解上的欠 缺 &而如果供应商不具备相应的研究手段 ! 那就会存 在一些难以避免的漏洞 #
过程中 % 判断蓄电池荷电状态的初值与仿真计算出 的荷电状态的末值的差值是否达到规定的误差要 求 % 所仿真出的百公里油耗值是否能反映出汽车的 实际性能 % 通常有以下两个标准 ’
!"!
荷电状态的差值 荷电状态的差值 !!"# 是仿真过程中蓄电池荷
电状态的初值 !"#565, 与仿真计算出的荷电状态的末 值 !"#.67的差值 ’ 其计算公式为
综
述
汽车科技第 ! 期 "##$ 年 %% 月
橡胶衬套在空气悬架中的重要作用和采用原则
刘青 !杨家军
% 华中科技大学 ! 湖北 武汉 $&##!- & 摘要 ’ 通过阐述空气悬架系统中橡胶衬套的重要性和设计使用现状 ! 总结了该类零件 的设计 # 匹配 # 试验选择和采用 原则 $ 并对该类零件的性能等提出了建议 ! 以期改进悬架系统传统的设计方法 ! 提高整车平顺性和操纵稳定性 " 关键词 ’ 橡胶衬套 $ 空气悬架 $ 采用 $ 原则 中图分类号 ’.$!&/&&01 文献标识码 ’2 文章编号 ’%##13"11# %"##$ &#!4###$4#&
!
橡胶衬套的重要性
橡胶衬套在空气弹簧悬架系统中的用量和作用
都是很大的 !主要有以下几个方面 " %%& 导向杆系 %推力杆 & 的球头中的橡胶衬套 " 在 四推力杆结构的全空气悬架系统中 ! 四根推力杆的 两端球头处共有八个橡胶衬套 ! 起到的作用有 ’! 全 部的驱动力 % 后桥 &# 侧向力和制动力 % 矩 & 要通过它 来传递 $ "适当补偿空间导向机构由于多种原因带 来的运动干涉 $#来自地面 #通过车桥的振动经橡胶 衬套部分吸收后传递给车架 # 车身 ! 从而隔离振动和 噪声 $ $ 在车身跳动过程中的扭转振动要依靠它吸 收一部分 $ %在前轴上的导向杆系基本决定了前轴 的定位参数( (( 如后倾角等 ! 橡胶衬套在相当程度 上决定和影响定位参数的准确性 % 这一点比钢板弹 簧悬架系统中的衬套要重要得多 &等等 " %"& 横向稳定杆球头和横向稳定杆固定用橡胶 衬套 " 橡胶衬套的作用有 ’! 要最大程度地消除单边
来自百度文库
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由此带来的使用问题 ’!( 使用寿命太短 ! 损坏严重 # 球头用衬套在实
际使用中常出现压溃变形 %挤压脱出 % 硫化脱层和早
设 计!研 究
汽车科技第 ! 期 "##$ 年 %% 月
电池荷电状态校正算法
张翔 %赵韩 %张炳力 %钱立军
" 合肥工业大学 机械与汽车工程学院 % 安徽 合肥 "@###) # 摘要 $ 荷电状态校正算法主要用于电动汽车仿真程序中 % 调整蓄电 池 荷 电 状 态 的 初 值 % 使 仿 真 结 果 更 接 近 于 汽 车 的 真实性能 ’ 在分析荷电状态校正算法的基础上 % 应用电动汽车仿真软件 ABCD+EF 对一混合动力轿车的实例分别进行 了无荷电状态校正算法 * 线性荷电状态校正算法和零差值荷电状态 校 正 算 法 的 仿 真 % 并 且 进 行 了 比 较 和 分 析 % 最 后 对荷电状态校正算法的效果作了综合评价 ’ 关键词 $ 荷电状态 & 电动汽车 & 电池 & 仿真 & 校正算法 中图分类号 $G$!@’!@H@ 文献标识码 $A 文章编号 $%##&9"&&# ""##$ ##!9###!9#@
程中所消耗蓄电池的电能与发动机所消耗燃料的做 功量的比值 ’ 如果 $.>>"0?.:数值越小 % 则消耗蓄电池电 能的比重越小 % 则仿真出的百公里油耗值越接近于 汽车的实际性能 ’ 如果 $.>>"0?.:数值越大 % 则消耗蓄电 池电能的比重对仿真结果的影响越大 % 则仿真出的 百公里油耗值越偏离于汽车的实际性能& 因此将
’"( 由于连接点橡胶件的变形 !会使横向稳定杆 的侧倾角刚度减小约!#$!%&$# 因此如果稳定杆固 定用橡胶的刚度低 ! 会影响到侧倾 !进而影响到整车 的操纵稳定性如稳态响应 ! 严重的会使不足转向变 为过多转向 # ’%( 变形过大时 ! 衬套自身会产生严重的磨损 ! 用在横向导向时更会带来轮胎的异常磨损 & 同时也 引起夹紧不够 !产生异响 % 噪声 # ’’( 刚度如果偏大!隔振也会不够而可能产生噪声# ’#( 前悬架中的推力杆球头橡胶衬套由于变形 大 !致使前轮定位参数无法确定或准确调整到位 ! 或 左右不一致 ’ 尤其是主销后倾角的不一致 (#
跳动引起的杆与桥之间的干涉 $ " 也要吸收部分从 地面传来的振动 $ # 橡胶衬套的刚度等对稳定杆的 侧倾角刚度有较大影响 " %&& 减振器支架用橡胶衬套或软垫 !其主要作用 是缓冲和适当地消除运动干涉 " 就 %%&#%" &而言 !橡胶衬套在钢板弹簧系统中起 的作用和影响可以说较小( (( 因为它的刚度等与钢 板弹簧相比是较小的 ! 而且钢板弹簧本身可以起导 向 #% 部分 & 横向稳定和前轴定位的作用 $由于空气悬 架系统的刚度和偏频等比钢板弹簧要低很多 ! 衬套 的刚度等与之相比较大 ! 足以影响整个系统的偏频 等 $加上导向和定位的需要 !更凸显出其重要性 " 对 %& &来说 !由于空气弹簧本身不像钢板弹簧那样具有 车桥下跳限位的功能 ! 从而需要减振器总成具有额 外的一项下限位功能 ! 进而要求其支架的橡胶衬套 具有更好的抗冲击性能 "