汽车悬架橡胶衬套刚度的优化设计
轿车悬架弹性橡胶衬套弯曲刚度的工程算法
轿车悬架弹性橡胶衬套弯曲刚度的工程算法3祁宏钟(上海精粹机电科技有限公司,上海 200331)摘要:在线性前提下,根据橡胶衬套径向刚度在线性范围内,找出了求解橡胶衬套弯曲刚度的工程算法,经过试验验证,具有工程使用价值。
关键词:橡胶衬套;弯曲刚度;工程算法中图分类号:U463 文献标识码:A 文章编号:1001-2354(2007)01-0060-03 基于成熟的底盘平台,在确保性能可靠、开发快捷和成本最低的原则下,各汽车主机厂都奉行平台化的开发战略,即尽可能的在同一底盘平台上拓展新车型,尽量避免开发全新的底盘系统。
显然,该战略可简化车身和底盘系统的设计开发和试验验证工作。
基于平台化战略开发的车型,其设计参数的改变或动力总成的变更调整,会引起整车性能参数相对原车型性能参数的改变。
因此,平台化战略仍然需要底盘系统进行相应的性能优化调整,只是调整工作量会大量减少。
在车型平台化开发工作中,悬架系统设计优化和匹配工作是底盘参数优化的重要工作。
为了达到乘坐舒适性和操纵稳定性之间的平衡,需要调整悬架弹簧、横向稳定杆和减振器特性参数,来逐渐达到控制整车性能的目的。
同时,为了精确控制各工况的悬架性能,还必须辅助调整悬架弹性橡胶衬套的力学特性。
目前悬架系统性能分析工作中,使用了诸如基于多体系统动力学理论的Adams软件等手段,在分析模型建立的过程中,弹簧、减振器和横向稳定杆等零部件的性能参数获取准确而直接,但准确确定悬架系统中弹性橡胶衬套的各向力学性能却非常困难。
而弹性橡胶衬套的力学性能对车辆和悬架系统的仿真分析至关重要,往往需要大量实测才能得到。
随着汽车设计开发要求的日趋精益化,橡胶衬套的六向力学特性都需要考虑。
结合衬套力学特性的分析计算的一些工作[1]和与国际专业工程设计公司的合作经验,初步认为悬架弹性衬套不同方向的刚度特性,对悬架系统的性能影响大致如下:衬套的轴向刚度应该很大,以确保悬架系统的各项定位参数的准确可靠。
汽车动力总成悬置系统优化设计与橡胶悬置研究.
合肥工业大学硕士学位论文汽车动力总成悬置系统优化设计与橡胶悬置研究姓名：王文亮申请学位级别：硕士专业：车辆工程指导教师：魏道高20100401汽车动力总成悬置系统优化设计与橡胶悬置研究摘要ＮＶＨ性能是衡量汽车制造质量的一个综合性问题，它给汽车用户的感受是最直接和最表面的，如今已成国际汽车业各大整车制造企业和零部件企业关注和研究的重要问题之一。
而动力总成ＮＶＨ特性研究是整车ＮＶＨ特性研究的一个重要子系统，如何设计动力总成悬置系统，使动力总成传到车架上的振动得到有效隔离，是汽车研究的一个重要课题。
本文利用ＡＤＡＭＳ对某款样车动力总成悬置系统进行了分析和优化设计，对橡胶悬置进行了有限元分析，其具体工作如下：１、研究动力总成悬置系统的发展现状、设计流程，分析并总结了动力总成悬置系统研究的理论方法，研究成果及现代设计发展趋势。
２、根据所研究的对象，测量分析出该动力总成悬置系统相关的实验数据和技术资料，为之后的仿真分析提供试验数据。
３、根据测量的数据，应用ＭＳＣ．ＡＤＡＭＳ／Ｖｉｅｗ模块建立了该动力总成悬置系统的空间六自由度虚拟样机模型。
通过ＡＤＡＭＳ／Ｖｉｂｒａｔｉｏｎ模块分析出动力总成悬置系统的固有特性和能量分布情况，并分析了动力总成悬置系统在怠速工况、最大扭矩工况、紧急制动工况以及紧急转弯工况下的动态响应。
４、利用撞击中心理论和扭矩轴法验证悬置点位置的合理性，并以各支承处悬置元件的刚度为设计变量，以动力总成悬置系统六自由度解耦或部分解耦为优化目标，以系统固有频率的合理配置为约束条件，对动力总成悬置系统进行了优化，使得系统解耦程度更高，固有频率分配更加合理，振动传递率减小，此次优化取得了良好的隔振效果。
６、利用软件ＡＢＡｉ３ＵＳ对橡胶悬置三维有限元模型的静动态弹性仿真研究，对其应力应变分析，计算出了悬置的各向静刚度，并根据仿真结果与实验结果的对比分析，验证了橡胶悬置静动态弹性特性有限元仿真方法的有效性。
单桥复合悬架橡胶空心弹簧刚度分析和参数优化
单桥复合悬架橡胶空心弹簧刚度分析和参数优化单桥复合悬架是一种常见的车辆悬架结构，它是由多种材料和部件构成的复合系统，其中橡胶空心弹簧是其中重要的组成部分之一。
橡胶空心弹簧的刚度对于悬架的性能和行驶稳定性有着决定性的影响，因此对橡胶空心弹簧的刚度进行分析和参数优化十分必要。
首先，橡胶空心弹簧的刚度与其材料硬度、几何尺寸和壁厚等因素密切相关。
一般来说，橡胶弹簧的刚度与其材料硬度成正比，与截面积和弹簧高度的平方成反比，与弹簧的壁厚成正比。
因此，在进行橡胶空心弹簧刚度优化时，需要考虑这些因素的综合作用。
其次，橡胶空心弹簧的刚度对于悬架系统的动力特性和驾驶品质有着重要的影响。
如果弹簧刚度过大，容易出现车身反弹过度、颠簸感强等问题；如果弹簧刚度过小，则会影响悬架的稳定性和悬架系统的减震效果。
因此，进行橡胶空心弹簧刚度优化时，需要充分考虑悬架系统的整体性能和行驶稳定性。
最后，对于橡胶空心弹簧的刚度优化，需要结合实际使用情况和测试数据，采用试验方法和数值模拟分析进行验证和改进。
同时，对于不同类型和用途的车辆，需要根据其特定的工作条件和行驶环境进行个性化的橡胶空心弹簧刚度优化，以实现更高的悬架性能和行驶稳定性。
综上所述，橡胶空心弹簧刚度是单桥复合悬架中非常重要的组成部分，对于悬架的性能和行驶稳定性有着决定性的影响。
在优化橡胶空心弹簧刚度时，需要考虑材料硬度、几何尺寸、壁厚以及悬架系统的整体性能和行驶稳定性等因素，采用试验方法和数值模拟分析进行验证和改进，实现更高的悬架性能和行驶稳定性。
在进行橡胶空心弹簧刚度分析和参数优化时，还需要结合悬架系统的其他部分进行考虑。
例如，悬架系统中的减震器和悬挂连杆也会对弹簧刚度产生影响。
在悬架系统中，减震器主要起到缓冲和阻尼作用，能够有效减少车身的弹动和震动。
如果弹簧刚度过大，会使减震器的阻力不足导致无法有效地吸收冲击力，从而影响悬架的降震效果。
因此，在橡胶空心弹簧刚度优化时，需要支持适当考虑减震器的阻尼特性和悬挂连杆的长度和角度等因素，以达到更好的整体效果。
汽车悬架系统中橡胶减振元件的设计要求分析
Top Mount Bushing 1 图纸要求Bushing 2液压衬套的特性液压衬套的动态特性应用：减少上摆臂衬套的刚度减少车内噪声减小刚度，隔离控制臂500Hz的振动。
(以前为橡胶衬套，现在改用液压衬套）两个液室均为工作液室！！2. Applications of Hydro Bushings8. Technical product Development ExpertiseHydraulically Damping Subframe MountsThe dynamic characteristics of hydrobushing depend on their applications.front lower control arm系统的结构图:问题：发动机在2000～2300rpm （100Hz～115Hz 时，驾驶室内出现很大的Booming声，其中108Hz加动力吸振器和液压衬套以后，传动轴的振动减小。
吸振器和液压衬套以后，传动轴和地板的传递到驾驶室的振动由图可见，轴管的振动加速度和位置有关。
第一点的振动最大，要从这点想办法。
系统的结构。
支撑件的承载：300N。
传统的橡胶隔振器，可见系统的振动下降17～以后，将一个峰值削减成为两个峰值，可以下降新设计液压衬套的动态特性Strut mountSpring SeatJounce BumperShieldShock absorberSteering knuckleCoil springJounce bumperStrut mountBearing 2013-03-15AB CD EF G Houter path, which has a considerably higher level of rigidity.2013-03-15利用橡胶作为隔振的减振器上端支撑，由于兼顾其疲劳特性，其静刚度不可能很低。
此时，在减振器上端支撑中可以采用液压支撑元件。
有限元技术在汽车悬架橡胶衬套刚度计算中的应用
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关于汽车悬架轴套刚度设计的若干思路
动刚度是描述减振性能 的关键指标 。系统的传递函数一般表达为
Ｈ ＝ — —— ， 它 的倒 数 就 是 动 刚度 ， 系 统 激 励 与 响 应 的 比 — 而 是
一
一 ０ 《 凸 ｐ ｃ ｍ）
ｍ Ｗ ’ ＣＷ ＋Ｋ ＋Ｉ
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值。因此把轴套 的动刚度设计放到人 一车 一路的系统中进行振动设计 是一个设计思路 。具体要注意使汽车 常用 的工况 下传递函数的合理优 化 ， 这里 还 要 注 意 对 共 振 的考 虑 ， 为 当 动 作用 力 的 频 率 与 结 构 的 固 在 因 有 频 率相 近 时 ， 可 能 出 现 共 振 现 象 ， 时 动 刚度 最 小 ， 形 最 大 ， 能 有 此 变 可 造 成零 件 产 生 破 坏 或 早 期 疲 劳 ， 者 产 生 的噪 声 或 振 动 恶 化 了 Ｎ Ｈ 性 或 Ｖ 能， 比如因此引起的方向盘摆振 过大等 。 制动 、 向等常用工况下的准静态传力设计也是一个思路 ， 转 它对应 的轴套特性主要是静刚度 ， 比如麦弗逊机构 中， 图 １摆臂与车体连接 如 ， 中的前 、 后轴套刚度对比不同时 ， 自承受 的力 的变化情况 ， 各 如表 １ 。这 对汽车相关部位的强度设计 有很大的关联性 。
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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。
5.4悬架衬套的特性与设计要点
5.4 悬架弹性橡胶衬套特性与设计5.4.1研究意义1 研究的意义随着时代的发展，近年来对汽车的要求是乘坐舒适，高速，操纵稳定，豪华。
并且加紧研究解决有关公害、安全措施和噪音问题。
随着这些问题的研究解决，汽车上用的弹性件的种类逐年增加，现在据说已达几百种之多。
虽然防振橡胶的种类因汽车的车系、车型、车种以及因悬挂机构的不同而多少有些差异，但其有代表性的主要种类可归纳为如图5.4.1。
用橡胶作防振材料的主要理由如下。
1)橡胶的弹性模量与金属相比非常小，隔离振动的性能优越。
2)橡胶是不可压缩性的物质，泊松比为0.5。
能在应力与变形之间产生时间延迟，具有非线性的性质，适合作防振材料使用。
3)防振橡胶本身不会诱发固有振动，出现冲击性的谐振现象。
4)具有能自由选择形状的优点，可适当选择三方向的弹簧常数比。
5)容易和金属牢固地粘结在一起，可使防振橡胶本身体积小，重量轻，其支撑方法也很简单。
6)安装后完全不需要给油和保养。
7)橡胶弹簧可通过不同的配方和聚合物来选择其阻尼系数。
8)能在形状不变的情况下改变其弹簧常数；或者在弹簧常数不变的情况下改变其形状，这也是它的优点。
悬架系统承受车体重量，防止车轮上下振动传给车身，抑制簧下的不规则运动，传递动力、制动力和操纵时的侧向力等，从而保证汽车能够正常行使。
悬架可分为独立悬架和非独立悬架两个大类，而且每一类型中又有多种具体型式。
一般前悬架系统和操纵系统及发动机系统有密切关系，前悬架系统的布置会直接影响到乘坐舒适性和操纵稳定性。
近年来，在轿车独立悬架系统的设计开发过程中，采用刚度相对较小的弹簧来提高车辆的乘坐舒适性，就必然导致动行程过大等现象，从而直接影响到车辆的转向系统。
前悬架系统振动与车身晃动、路面冲击、车轮摆振等现象相关，为防止上述各种振动，车辆悬架系统中使用了许多防振橡胶。
橡胶衬套最初在车辆悬架系统中的大量使用，得益于其无需润滑，维修保养简单，可以校正车辆组装时的对准定向，修正各种误差等优点，得到广泛应用。
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
５ ｌ
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
扭力梁悬架有限元模态分析中的橡胶衬套动刚度赋值方法
扭力梁悬架有限元模态分析中的橡胶衬套动刚度赋值方法扭力梁悬架是一种常用的汽车悬架结构。
在其建模时，需要考虑各种因素，其中橡胶衬套动刚度的赋值方法是一个重要的问题。
橡胶衬套是在悬架结构中起到缓冲、减震和保护金属部件的作用，其特点是具有一定的弹性和阻尼。
在有限元模态分析中，橡胶衬套的动刚度与模态频率密切相关，因此其赋值对模态分析结果有着重要的影响。
橡胶衬套动刚度的赋值方法一般有以下几种：1. 等效法在等效法中，将橡胶衬套看作一个等效的弹簧-阻尼器件，它的动刚度根据实验数据进行确定。
这种方法适用于实验数据比较丰富的情况，可以得到较精确的结果，但是需要进行大量的试验和数据处理，工作量较大，而且可能存在不确定性。
2. 经验法经验法是根据工程经验和规范指导，将橡胶衬套的动刚度赋予一个经验值。
这种方法简单易行，适用范围广，但是精度有限，可能存在误差。
3. 逆推法逆推法是先假定橡胶衬套的动刚度值，然后通过模态分析计算得到的频率与实验值进行对比，逐步调整动刚度值，直到得到与实验值较为接近的结果。
这种方法可以在有限的实验条件下得到较精确的结果，但是需要计算复杂，运算量大。
综合以上几种方法，可以得到一个相对合理的橡胶衬套动刚度赋值结果。
但需要特别注意的是，由于橡胶材料的本身特性和环境影响，其动刚度随时间和温度的变化非常复杂，因此在实际应用中需要进行实时监测和修正。
在进行扭力梁悬架有限元模态分析时，橡胶衬套动刚度赋值的合理性和准确性是关键。
因此，需要针对不同的具体情况，合理选择方法，进行模拟计算和实验验证，从而得到最优的结果。
在选择橡胶衬套动刚度赋值方法时，需要考虑多方面的因素，如橡胶材料的特性、汽车悬架的结构和工作条件、实验条件等。
以下是一些对橡胶衬套动刚度赋值方法的实践经验和建议。
首先，对于不同的橡胶材料，其动刚度的变化规律也不同。
一般来说，硬度越高的橡胶衬套动刚度越大，而阻尼值则与材料本身有关。
因此在进行动刚度赋值时需要考虑材料的硬度、阻尼和温度等因素。
麦弗逊悬挂的摆臂橡胶衬套优化分析
10.16638/ki.1671-7988.2020.15.035麦弗逊悬挂的摆臂橡胶衬套优化分析马良灿，纪浩*，陈小燕，李小珊（上汽通用五菱汽车股份有限公司技术中心，广西柳州545000）摘要：通过对某车型麦弗逊前悬摆臂橡胶衬套本构模型参数识别，并搭建前悬系统的摆臂衬套有限元分析模型，分析衬套开口方向的接触压强，对衬套变形挤压产生的NVH问题进行了预测，并提出改进方案。
利用Isight优化软件联合Aabqus有限元分析软件识别了橡胶衬套的Mooney-Rivlin本构模型C10、C01参数0.375和0.1011，并利用72通道振动加速度数采仪实测了颠簸路的衬套NVH表现情况，验证了有限元分析方法的可靠性。
关键词：橡胶衬套；本构模型；参数识别；接触压强中图分类号：U463.33 文献标识码：A 文章编号：1671-7988(2020)15-105-04The Welding Numerical Simulation Analysis of Automotive Torsion BeamMa Liangcan, Ji Hao*, Chen Xiaoyan, Li Xiaoshan( Technology center of SAIC-GM-Wuling Automobile Co., Ltd., Guangxi Liuzhou 545000 )Abstract: Based on the welding thermal stress field numerical simulation analysis of weld easy to crack on a torsion beam, compared the effects on welding residual stress from different welding parameters. The study shows that: 1.The residual stress mutated in the heat-affected zone and its peak value is obviously different because of the use of different welding current and voltage. The residual stress peak value on the torsion beam side is higher than on the reinforcement plate side. The residual stress peak value is decreased with the increase of welding current. When it passed 240A the residual stress increase quickly. 2. The residual stress fluctuates at the start and end of the weld and its peak value is higher than the stable stress in the middle of the weld. 3. The most optimal weld stress distribution can be obtained by using 220A welding current, 24V current voltage, 10mm/s welding speed, and controlling the length of arc starting and ending at 15mm. The torsion beam welded with those welding process parameters has passed the road test, and cracking problems of torsion beam weld has been solved.Keywords: Torsion beam; Numerical simulation; Residual stress; Process parametersCLC NO.: U463.33 Document Code: A Article ID: 1671-7988(2020)15-105-041 前言橡胶衬套作为软连接部件，不仅提供各方向可调的支撑刚度，还能有效衰减各方向的振动噪声，对整车的操稳及乘坐舒适性起关键作用，在现代汽车悬架系统中被广泛运用[1-3]。
非线性变刚度橡胶悬架结构灵敏度分析与参数优化
制造业自动化
图４ ５ＫＮ载荷下灵敏度公析曲线
图５ 不同载荷下各设计变量的灵敏度曲线
设计变量在参考点处的灵敏度曲线。根据灵敏度 分析可得出以下结论：
（１ ）各设计变量的灵敏度分析曲线具有非线 性特性，即在不同载荷下或不同参考点处的灵敏 度值不相同。
（２ ）以橡胶弹簧的原结构尺寸为参考点时， 各设计变量的灵敏度随载荷的增加而变大。
动与噪声控制等方面的教学与研究工作。
第 ２８ 卷 第 ２ 期 ２００６－０２ 【１】
制造业自动化
感的设计变量。以通过整车动力学建模和悬架参数动 态优化获得的最佳非线性刚度特性曲线为优化目标， 实现了新型变刚度橡胶弹簧结构参数的优化设计，这 对于提高我国工程车辆悬架的设计水平及关键件的国 产化率具有重要意义。
３８．５≤ｒ２≤８４．５ （１３）
１０≤ｒ３≤６８．５ （１４）
３．２ 优化算法的选取
运用一阶（ｆｉｒｓｔ ｏｒｄｅｒ）方法对橡胶弹簧的结构参 数进行优化，基于目标函数对设计变量的敏感程度， 使用因变量的一阶导数来决定搜索方向并获得优化 结果，因为没有近似，所以精度很高。用一阶方法进 行优化时，首先采用罚函数方法将约束优化问题化 为无约束优化问题，再按可行方向法进行迭代。
橡胶弹簧的结构参数优化属于约束优化问题，
表１ 不同载荷下弹簧变形量对设计变量在参考点处的灵敏度值
第 ２８ 卷 第 ２ 期 ２００６－０２ 【３】
制造业自动化
数学模型可表示为：
Ｍｉｎ
（ ４） （ ５） （ ６） （ ７）
由于橡胶弹簧外形尺寸为装配尺寸不宜改变， 故定义图 １ 所示的结构参数为设计变量，其中 ｈ１ 表 示橡胶弹簧中心部位上下凹陷的深度；ｈ２ 表示钢衬 套包围橡胶弹簧的高度；ｒ１ 表示中腰的半径；ｒ２ 表 示凹陷开口处的半径；ｒ３ 表示凹陷底部的半径；Ｒ１ 表示凹陷底部的过渡圆角半径；Ｒ２ 表示中腰的过渡 圆角半径。
悬架衬套安装方向优化设计
·设计·计算·研究· 器上支柱与车身以衬套相连， 两者之间以圆柱副连 接。 其中，弹簧轴线、减振器轴线和主销不共线。 整 个系统有 4 个自由度，分别为左、右车轮的旋转运动 和上下跳动。
下面对各个不同工况下模型的仿真曲线与对 标车辆的试验曲线进行对比，找出主要差别，为后 续的灵敏度分析和优化设计做准备，其中试验数据 在孔辉汽车科技有限公司的悬架 K&C 试验台上测 取。 为了方便与仿真数据进行对比，对试验数据进 行了拟合处理。 2.1 纵向力加载仿真结果对比分析
关参数（如前束角等）变化的差值均方根值大小来确
定对悬架特性影响较大的衬套安装方向。
根 据 文 献 [2]， 本 文 采 用 ±20° 的 衬 套 安 装 方 向 变
化量。 灵敏度分析主要目的是分析函数相对变量的
变化斜率， 变量采用相同的变化量导致的函数变化
量能够反映出变量对函数的影响， 从而确定对悬架
-0.10
-0.15
-0.20
-2 000 -1 000
0 1000
纵 向 力 /N
2 000
图 4 侧向力作用下前束角变化对比曲线
外 倾 角/ （° ）
0.10
仿真曲线
0.05
试验曲线
0
-0.05
-0.10
-0.15
-0.20
-2 000 -1 000
0
纵 向 力 /N
1000
2 000
图 5 侧向力作用下外倾角变化对比曲线
γff
0.875 4 -0.544 5 -0.012 0 0.281 5
αlf
-1.670 6 4.575 1 10.925 0 -21.102 9
βlf
基于FEA的汽车橡胶衬套结构优化设计
图８ 模拟得到的静刚度 曲线 经计算得 出刚度值为 ２ ０ Ｎｍｍ， １３ ／ 结果满足设计要求 。
（ 上接第 ３ ７页 ） ８ 表示 甲乙丙丁分别分配任务 Ｄ Ｃ ＡＢ 问题②代码如下 ： ｔ ＝１，２１，０１，５１，４１ ，３１ ，５１ ， ，３１ 】 ｉ ［５１，１１；０１，０１ ；５１ ，１１ ； １ １ ， ； ｍｅ ４４ ４
图 ４ 施加载荷后 的橡胶衬套
＝ ，４ １＇ １ １．
／ ／ ／ ／ ／ ／ ／
ｌ Ｏ５ １ Ｌ ５ ２ ２． Ｓ ３ ３．
●
图 ３
位罄， ｍｍ
图 ５模 拟得到的静刚度 曲线 经计算得出刚度值为 ２ ２ Ｎｍ ， ４ ６ ／ ｍ 不满 足设计要求 。 ３ 产 品结构优化 、 ３１结构优化 ．
［ 关键词 ］Ｅ ＦＡ
０ 引言 、
橡胶衬套
优化设计 静刚度 Ａ Ｆ为载荷变化量 ， 单位 Ｎ； △Ｌ为位移变化量 ， 单位 ｍ ｍ。 在检测橡胶衬套静刚度时 ， 固定衬 套的外 壁 ， 对内壁施加载荷 。本 文要求径 向由 Ｏ Ｎ加载至 ＋ ０ ０ 计算 区间为 ０ ６ ０ Ｎ， Ｎ至 ＋ ００ ， ３ ０ Ｎ 要求计算 刚度值满足 ２ ０ Ｎｍ ０ ０ ／ ｍ±１ ％。 ５ ２２材料条件 ＿ 橡胶衬套的橡胶部分材质为天然橡胶 ， 硬度为（ 邵尔 Ａ ７ ， Ｂ Ｑ Ｓ ）０Ａ Ａ Ｕ 在模拟 时， 如下假定 ： 做 材料 为弹性 、 向同性 、 各 不可压缩 、 模拟包括几何非线性效 应１ ３ １ 。 对 于超弹性材料 常用应变势能来表 达应力—应 变关系 ， 可用较 简单 的 Ｍ ｏ ｅ— ｉ ｉ 模型， ｏｎｙ Ｒｖ ｎ ｌ 通过材料试验数据计算得出材料常数 ｃ 。 ． ９ ， 。０ ６０ ＝７
悬架平顺和橡胶衬套设计(全文)
悬架平顺和橡胶衬套设计空气弹簧具有较理想的非线性弹性特性，安装空气悬架的车辆可以获得理想的固有频率、减小整车的振动噪声、车轮动载荷小。
空气弹簧只能承受垂直载荷，所以空气悬架中必须设置导向机构。
导向杆系通过橡胶衬套柔性铰接，橡胶衬套具有各向异性的特点，其各向性能参数的匹配为悬架的精确设计提供可能，可以满足汽车不同方向上的特性要求。
关于橡胶衬套对汽车性能的影响，有限元分析、隔振等方面的研究很多，但结合具体车型分析其参数及优化对汽车性能影响的研究相对较少。
对于空气悬架的性能优化，相关研究的文献［1～4］常把橡胶衬套的优化与导向机构的结构优化分开进行，并且对橡胶衬套的优化往往只是进行其各向刚度优化而忽略其阻尼。
借助于多体动力学软件DMS/View 建立SX4187NT361K型号汽车四连杆非独立空气后悬架的虚拟样机模型并进行平顺性仿真实验，以车架质心位置响应的加权加速度均方根值作为平顺性评价指标。
在此基础上，以车架质心处垂向加权加速度均方根值最小为目标函数，建立该空气悬架的优化设计模型，对其进行试验设计分析以后，采纳序列二次规划(SQP)算法［5］对四连杆导向机构的结构参数及橡胶衬套的刚度与阻尼进行优化设计，得到与该车型所使用空气弹簧相匹配的导向机构和橡胶衬套，以进一步提高整车平顺性。
1多体动力学模型的建立汽车是一个复杂的多自由度“质量-刚度-阻尼”动力学系统，在建立动力学仿真模型时，模型参数的精度是影响模型分析精度的主要因素。
本文建模参数主要来自企业提供的Pro/E模型、试验及计算。
建模在满足工程需要的前提下，对实车结构进行了一些合理的简化，建模的假设条件有:1)坐标系的规定:x轴正方向为汽车前进的相反方向，y轴正方向为面向汽车前进方向指向汽车右侧的方向，z轴正方向垂直向上。
原点o取在汽车一轴中心线所在垂直平面、车架上翼面及汽车中心线所在的垂直平面的交点;2)除弹性元件、橡胶件和横向稳定杆外，其余零部件认为是刚体，忽略各运动副的间隙;3)不计动力传动系统的作用，汽车动力以车轮驱动的方式加在车轮中心的转动副上。
在改善橡胶减震衬套动静刚度比中的应用
在改善橡胶减震衬套动静刚度比中的应用《在改善橡胶减震衬套动静刚度比中的应用》我是一个汽车修理店的小老板，每天都会遇到各种各样的汽车问题。
今天店里来了一位老顾客，老张。
老张开着他那辆已经有些年头的小轿车，一进门就皱着眉头说：“哎呀，我这车子最近开起来感觉特别不舒服，过个小坑洼的时候，那震动就像要把我的老骨头都给颠散架了。
”我笑着迎上去，打趣道：“老张啊，你这老伙计可也算是跟着你风风雨雨这么多年了，估计是哪里有点小毛病了。
”我心里大概有了个方向，这震动的问题，很可能和橡胶减震衬套有关。
橡胶减震衬套就像是汽车的小弹簧床，默默地在汽车的各个关键部位发挥着减震的作用。
我把老张的车开到升降机上，开始仔细检查。
这时候我的小徒弟小李也凑了过来，眼睛里满是好奇。
我一边检查一边给小李讲解：“你看啊，这个橡胶减震衬套啊，它有个动静刚度比的问题。
这就好比一个人，平时站着的时候很稳（静态），但是一跑起来（动态），他的灵活程度就不一样了。
橡胶减震衬套在汽车静止的时候，要有一定的刚度来支撑汽车的结构，就像人站着要有个挺直的脊梁；而汽车行驶的时候，也就是动态的时候，它的刚度又得发生变化来适应路面的颠簸，就像人跑步的时候要调整自己的步伐和姿态。
如果这个动静刚度比不合适，就像人跑步的时候姿势很别扭，汽车就会颠得厉害。
”小李似懂非懂地点点头，问道：“师傅，那怎么才能改善这个动静刚度比呢？”我从工具架上拿起一个橡胶减震衬套的样品，开始详细解释：“这就需要一些巧妙的应用啦。
首先，橡胶的材料选择很关键。
就像做菜，不同的食材（橡胶种类）做出来的菜味道（减震效果）可大不一样。
我们要选择那种在不同受力情况下，弹性变化比较合适的橡胶。
比如说，有些新型的合成橡胶，它们在静态下能保持较好的硬度，像坚固的城堡一样支撑着汽车；而在动态受力时，又能像柔软的棉花一样灵活地变形，把震动给吸收掉。
”我把老张车上的橡胶减震衬套拆了下来，指着说：“你再看这个衬套的结构设计。
Marc进行橡胶衬套随频率变化的刚度和阻尼特性模拟
主题橡胶衬套随频率变化的刚度和阻尼特性分析用途用于橡胶等弹性体结构的频响分析中结构的刚度和阻尼随频率变化的特性模拟软件信息Marc 2013内容介绍●Marc2013最新材料模型介绍●使用Marc进行橡胶衬套频响分析的方法●展示结构刚度和阻尼随频率变化的结果曲线QA 20130108橡胶等弹性体材料由于其特殊的刚度和阻尼特性已广泛应用于经受动态激励的产品中。
在现代汽车设计中，研发设计人员往往会采用一些橡胶-钢结构作为弹性连接，例如发动机悬置、悬架系统中的橡胶衬套等弹性连接件。
这些弹性连接件不仅可以起到减振降噪、提高乘员的乘坐舒适性的作用，对汽车行驶的平顺性、操纵稳定性、制动性等各方面性能也有着重要的影响。
因此，为了更好的研究和了解部件、子总成乃至对整车系统的动态特性的影响，确定在特定的工作频率范围内橡胶减振结构的阻尼特性和密封行为是非常重要的。
除此以外，桥梁、建筑结构中的橡胶减振结构在地震研究中的阻尼特性也越来越引发人们的关注。
为了精确模拟该行为，Marc在2013版本增加了采用粘弹性材料特性进行频响分析的功能，设计人员可通过频响分析中的粘弹性材料特性来计算与频率有关的刚度和阻尼特性，获得橡胶等弹性连接结构随频率变化的刚度和阻尼曲线。
该模型支持Marc中已有的线弹性和超弹性材料模型，还可设定这些材料的热流变(TRS)特性，以及包括随频率变化的储能模量和损耗模量。
在最新发布的Marc 2013.1版本中，上述与频率相关的材料模型进一步扩展了正交各向异性材料的定义，热流变粘弹性材料的shift function还可表示为Arrhenius函数。
下面以Marc2013用户手册（3.40）中提供的某橡胶衬套的频响分析模型为例，通过橡胶衬套在预载荷作用下的频响分析，介绍如何在Marc中考查橡胶衬套等弹性体减振部件的刚度和阻尼随频率变化的特性。
某橡胶衬套的截面图和有限元模型在上图所示的模型中可以看到，中心填充有橡胶材料（rubber）的钢结构部件（steel）套装（粘接接触）在空心轴（shaft）上。
四连杆悬架衬套刚度系数匹配优化设计
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
【期刊名称】《广西工学院学报》
【年(卷),期】2014(025)001
【摘要】基于adams/car和adams/insight软件,提出对悬架衬套刚度系数匹配优化设计的方法和流程,通过调节悬架衬套刚度使悬架的弹性运动学特性满足特定要求.以某轿车四连杆后悬架为例,通过优化前、后悬架弹性运动学的对比分析可知,采用优化后的衬套刚度系数匹配对悬架的弹性运动学特性得到改善,验证了本文衬套刚度系数匹配研究的有效性.
【总页数】5页(P50-53,58)
【作者】廖抒华;唐兴;陈坤;杨帆;赵亮;韦建平
【作者单位】广西科技大学汽车与交通学院,广西柳州545006;广西科技大学汽车与交通学院,广西柳州545006;广西科技大学汽车与交通学院,广西柳州545006;广西科技大学汽车与交通学院,广西柳州545006;柳州孔辉汽车科技有限公司,广西柳州545006;柳州孔辉汽车科技有限公司,广西柳州545006
【正文语种】中文
【中图分类】TH13
【相关文献】
1.柔性体衬套模型对四连杆悬架K&C特性的影响 [J], 郑松林;顾晗;冯金芝;陆毅;宋江涛
2.四连杆式独立前悬架的优化设计 [J], 邓乾旺;王新伟
3.四连杆悬架衬套刚度系数匹配优化设计 [J], 廖抒华;唐兴;陈坤;杨帆;赵亮;韦建平;
4.面向多工况性能匹配的汽车悬架衬套多因素联合优化 [J], 陈宝;张瑞;付江华;陈哲明;许言明;汪鸿志
5.面向多工况性能匹配的汽车悬架衬套多因素联合优化 [J], 陈宝;张瑞;付江华;陈哲明;许言明;汪鸿志;
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