橡胶悬置元件结构参数优化设计方法

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发动机橡胶悬置的研究与优化_5_1_3橡胶的动态特性及其相关因素_32_35

28
λ1 = λ1 ， λ2 = 1 ， λ3 = 1 λ1
以同 ϕ 角也可以同主拉伸比用的下列关系式联系起来
（5.10）
应变主轴的方向与滑动方向并不具有任何简单关系，而是取决于应变的大小。剪切量 γ 既可
γ = tan ϕ = λ1 − 1 λ1
从式（5.5）和（5.10）可以得到应变能W
[20]
（5.11）
5.1.3 橡胶的动态特性及其相关因素
σ 当材料在承受简谐激励的振动载荷下，将产生交变的应力 σ 和应变 ε 在弹性材料中，与 ε 近似同相位材料的弹性模量为
25
东南大学硕士学位论文
E=
σ ε
A H
（5.14）
弹性元件的刚度为
K=E
（5.15）
式中：A－弹性元件受压面积； H－弹性元件的原始高度；同样的，在剪切载荷作用下，橡胶材料的剪切弹性模量G，即使剪切应力 τ 和剪切应变 τ 的比值：
（5.33）
不难看出式（5.33）是一个椭圆方程。显然，每个循环的能量消耗就是椭圆所围成的面积：
(
)
（5.34）
橡胶材料的应变能为：
E=
因此能量比为：
1 2 K ′x0 2
（5.35）
2 π x0 K ′η ∆E = = 2πη 2 E (1 2 ) K ′x0
（5.36）
所以橡胶材料的损耗因子η 表示了每周振动消耗的能量与最大应变能（位能）之比,它反映了橡胶材料的内部摩擦，即阻尼的大小。一般防振橡胶的η 值范围为0.03～0.30。将式（5.34）同粘性阻尼中每个振动循环中所消耗的能量：
或
（5.23）
G∗ =
τ τ 0 jα = e γ γ0

橡胶悬置元件结构参数优化设计方法

来评价与刚性和阻尼有关的频率特性。Ｎｏｍｓｎｇｌａａ— ｅｇ［等人对构成悬置元件的天然橡胶在７￣～１０Ｃ０３Ｊ０Ｃ１￣
２）将结构设计参数与三个方向的刚度关系作为样本来训练ＢＰ神经网络，以获得设计参数与三个方向
析结果。然后用遗传算法进行优胜劣汰的寻优搜索运算，出最优解。求
１遗传算法和神经网络的橡胶悬置元件结构
优化策略
将神经网络与遗传算法结合进行橡胶悬置元件结构优化设计的基本思想为：１）一次性进行若干具有不同设计参数的有限元分析，得到结构设计参数与三个方向的刚度之间的对
劣汰的寻优搜索运算，求出最优解。优化结果表明，橡胶悬置元件结构参数优化设计方法是可行的。关键词：橡胶悬置元件；结构参数；优化设计；传算法；遗神经网络中图分类号：Ｔ３１９Ｐ９．文献标识码：Ａ
发动机动力总成是通过悬置元件与车架连接起来的。悬置元件是一种弹性元件，性能的好坏直接影其
刚度的非线性全局映射关系。３建立优化模型，）利用神经网络建立的映射关系
计算目标函数值。４利用遗传算法进行优胜劣汰的寻优搜索运算，）
求出最优解。
下老化速率对拉伸性能的影响进行了研究。在国内，马海军等人应用机械系统动力学仿真分析软件

发动机橡胶悬置的研究与优化_2_3发动机悬置系统模型建立及分析_13_18

[10]
。
图2－2
发动机悬置系统模型
图2－3
橡胶垫
2.3.2 发动机悬置系统的振型
由刚体动力学可知，发动机总成作刚体运动的动能为
1 2+J θ 2 2 2 + my 2 + mz 2 + J xθ T = (mx x y y + J zθ z ) − J xyθ xθ y − J yzθ yθ z − J xzθ xθ z 2
U=
1 n ∑ (kui ∆ui2 + kvi ∆vi2 + ksi ∆si2 ) 2 i =1
(2.16)
式中，n 为支承个数；kui、kvi、ksi 分别为第 i 个支承 u、v、s 轴的主刚度；
∆ui 、 ∆vi 、 ∆si 分别为第 i 个支承沿 u、v、s 轴的变形。
将上述用矩阵表示
1 n U = ∑ {∆ui 2 i =1
T
k16 ⎤ k26 ⎥ ⎥ k36 ⎥ ⎥ 为刚度矩阵； k46 ⎥ k56 ⎥ ⎥ k66 ⎥ ⎦
为位移列阵；为加速度列阵；
{q} ＝{ X c 、 Yc 、 Z c 、 α 、 β 、 γ }
、 γ 、 Y 、 Z 、 α } 、 β } ＝{ X {q c c c
由上式得系统在广义坐标系中的刚度矩阵
K = ∑ TiT CiT Di CiTi
i =1
n
2.3.3 发动机悬置系统自由振动微分方程
如图2－2表示动力总成处于静平衡位置
[10]
。以动力总成质心O为坐标原点，设定沿动力
总成曲轴方向并指向前方为X轴正方向，按照右手法则建立直角坐标系OXYZ，如图所示。动力总成的振动可分解为随同它的质心C点沿X，Y，Z的三个平动，和绕质心O点的转动。在微振动条件下，其角位移可用绕X,Y,Z轴的转角 θ x , θ y , θ z 表示。图3.1中，支承动力总成的隔振器(或弹性元件)和动力总成相联接。在对系统做自由振动分析时，忽略橡胶阻尼的影响，隔振器简化为三个互相垂直的直线弹簧u， s， v它们分别沿着隔振器的刚度主轴。ku ，k s ，

汽车动力总成橡胶悬置系统分析与设计

汽车动力总成橡胶悬置系统分析与设计作者：李为青陈庆丰来源：《名城绘》2020年第04期摘要：汽车是人们日常出行中使用的重要逮捕工具，对于人们的生活质量提高和生活便捷性提升有重要的意义。

对汽车的具体使用做分析发现其应用效果的优劣与动力总成的具体价值发挥有显著的作用，所以强调汽车动力总成的分析，优化其设计非常必要。

对现阶段的汽车动力总成做具体的分析发现橡胶悬置系统对动力总成的具体价值发挥有显著的印象分，所以文章对汽车动力总成橡胶悬置系统进行分析并讨论具体的设计，旨在为实践提供指导和帮助。

关键词：汽车;动力总成;橡胶悬置系统;设计从现阶段掌握的资料来看，所谓的汽车动力总成，其是汽车发动机系统和变速器系统的总称，是汽车上使用的最大的总成部件，也是汽车应用中有突出价值的系统部件。

在实践中，为了有效的削减地面振动等对发动机造成不利影响，需要在动力总成和车架之间进行弹性悬置元件的设置，从而构成汽车动力总称悬置系统。

简单来讲，汽车动力总成悬置系统对于汽车的稳定、安全行驶有重要的影响，所以要在分析基础上对其进行设计优化，从而汽车总成的效果发挥更加显著。

一、汽车动力总成悬置系统分析悬置系统对于汽车动力总成的具体作用发挥有显著的作用，所以在实践中必须要进行悬置系统的科学设计。

从目前的设计分析来看，要进一步的优化设计，必须要对悬置系统有更加全面的了解，所以做好悬置系统的分析是非常必要的。

从设计的角度进行悬置系统的分析，一般需要进行系统建模，而要保证建模的有效性，需要做好两方面的设定：1）将动力总成设为刚体。

目前掌握的资料显示动力总成悬置系统的固有频率在5——30Hz之间，而动力总成的弹性模态一般需要大于60Hz，也就是说在悬置系统的固有频率范围内，动力总成的振动只能以刚体模态存在。

2）可以将橡胶悬置视为三维弹性元件。

考虑到悬置安装点的距离以及尺寸，扭转弹性可以不做考虑。

在建模的基础上，进行动力总成悬置系统分析，需要强调两方面。

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。

橡胶密封制品的有限元模拟与结构优化

2、橡胶制品有限元分析具体案例分析
(1)轮胎分析：通过有限元分析，可以对轮胎的力学性能进行精确预测，从而优化其结构设计，提高轮胎的使用性能和安全性。例如，对轮胎进行静力学分析，可确定轮胎在不同工况下的变形和应力分布情况，避免轮胎在极端工况下出现损坏或失稳现象。
(2)传动带分析：传动带是机械系统中重要的元件之一，其性能直接影响到整个系统的稳定性和效率。通过有限元分析，可以对其传动力、传动效率、振动等性能进行评估，进而优化传动带的设计和生产工艺。例如，对传动带进行动力学分析，可确定其在不同转速和负载下的振动和疲劳寿命，提高传动系统的稳定性和效率。
三、橡胶动态性能有限元分析的未来展望
随着科技的不断发展，有限元分析在橡胶动态性能研究中的应用将更加广泛。新的算法和计算能力的提升将使得对橡胶制品的动态性能进行更精细的模拟成为可能。同时，随着材料科学和实验技术的发展，将为有限元模拟提供更准确的材料模型和边界条件，从而进一步提高模拟的准确性。
橡胶密封制品的有限元模拟与结构优化
基本内容
橡胶密封制品在工业和日常生活中应用广泛，如汽车、航空航天、电子产品等领域。它们起着至关重要的作用，不仅可以防止气体和液体的泄漏，还可以防止灰尘和污垢的侵入。为了提高橡胶密封制品的性能和可靠性，有限元模拟和结构优化成为越来越重要的工具。
有限元模拟是利用数学方法模拟真实物理系统的过程，以获得系统在不同条件下的行为和性能。在橡胶密封制品的有限元模拟中，通常选用橡胶材料属性，如弹性模量、泊松比、剪切模量等，来描述其力学行为。同时，有限元模拟可以预测和优化橡胶密封制品的结构，以获得最佳的性能。
结论：
有限元数值模拟已成为工程设计和科学研究的重要工具，对于橡胶制品的动态性能分析具有特别的价值。通过对橡胶动态性能进行有限元模拟，我们可以预测制品在实际工作环境下的行为，优化设计以改善其性能，并提高产品的可靠性和使用寿命。

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。

汽车悬置橡胶结构抗疲劳设计

汽车悬置橡胶结构抗疲劳设计摘要：随着世界工业化的快速发展，汽车更新换代的周期也日益缩短。

但样车制造的每个阶段不能节省，这就要求样车试制速度必须加快，需要在有限时间内完成各项测试，从而减低产品开发风险。

主机厂如果所有样件均自制，在人力、时间、场地及项目协调上会有巨大投入，所以大多主机厂样车制作大多采用以散件打包外发或干脆整车打包外发的策略。

橡胶材料寿命预测的研究主要集中在寻找橡胶疲劳寿命与某种力学参数的一一对应关系。

早期的橡胶材料疲劳研究主要选取应变参数(如工程应变、八面体切应变、最大剪应变等)作为疲劳损伤参量。

从20世纪50年代开始，随着断裂力学理论在橡胶疲劳研究方面的应用，应变能密度逐渐被用作橡胶材料的疲劳损伤参量。

与使用应变或等效应力相比，使用应变能密度在估算多轴疲劳寿命方面具有很大的优势。

动力总成悬置作为发动机与汽车车身的关键连接构件，其系统包括橡胶悬置件和支架连接件两部分，其中起隔振作用的橡胶件，不仅要提供良好的隔振性能，而且要满足其系统的耐久性和安全性等要求。

所以对于动力总成悬置系统中的橡胶结构，其疲劳耐久性能显得尤为重要，如何设计满足疲劳耐久性能目标要求的橡胶减振件成为各生产企业迫切要解决的问题。

基于此，本篇文章对汽车悬置橡胶结构抗疲劳设计进行研究，以供参考。

关键词：汽车；悬置橡胶结构；抗疲劳设计引言汽车是橡胶工业最重要的配套服务对象，销售额占到整个橡胶工业的约2/3，耗胶量则占据70%以上的显赫地位。

多年来，汽车橡胶制品在生产技术上，一直发挥橡胶工业领头羊的作用，象征着行业的发展和进步。

汽车上使用的橡胶制品约占其重量的5%，一辆汽车装配着100~200种、数量达200~500件的各类橡胶零部件，遍及汽车的发动机、车身、车桥、车轮各个部位以及减震、密封、刹车、液压、燃料、润滑和空调等系统。

仅以现代普通轿车来说，每辆即要耗用100kg左右的橡胶材料，几乎涉及所有天然和合成橡胶胶种。

现在，汽车橡胶制品正在走上高性能化、多功能化、安全化、节能化、环保化和低成本化，并成为汽车安全、节能、环保的重要一环。

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。

一种橡胶弹性元件的结构优化研究

一种橡胶弹性元件的结构优化研究本文主要以橡胶衬套这类典型的橡胶弹性元件为研究对象，对其结构优化问题进行探讨。

橡胶衬套广泛应用在轨道交通行业，它主要由橡胶体、金属外套和金属芯轴组成。

由于橡胶材料独特的超弹性和黏弹性，橡胶衬套既可传递载荷，同时在载荷传递过程中还能起到消减冲击和振动的作用。

在橡胶衬套的结构设计中，为了避免产生过大的拉应力，一般在橡胶筒外侧开设凹槽以改善其应力状况。

另外对于设计满足特定的实向和空向刚度之比的橡胶衬套，一般通过开凿来实现，本文研究了其开凿孔的厚度、孤长对刚度的影响。

此外对于橡胶垫的尺寸优化研究也做了一部分工作。

本文的主要研究内容和结果如下：1.对橡胶超弹性本构模型的研究进展进行了简要概述。

根据橡胶标准试样的单轴拉伸、等双轴拉伸和平面拉伸力学行为的试验数据，对几种常用超弹性本构模型进行分析，探讨了各模型对橡胶材料本构行为描述的适用性，给出超弹性本构模型的选取策略。

结果表明，Ogden模型（N=3）能很好地描述各变形模式下的应力-应变行为。

2.运用ABAQUS平台下的ATOM优化模块对橡胶衬套进行了优化计算。

通过计算，在减少橡胶材料用量的同时，有效地降低了最大Mises应力，并且提高了橡胶衬套的刚度。

结果表明，对于橡胶衬套进行开凹槽设计能有效提高新产品的质量并降低成本。

3.运用基于ABAQUS的Python语言针对橡胶垫和橡胶衬套的开孔设计进行了尺寸优化程序的编制。

对橡胶垫，通过计算垂向承载下外轮廓线中点的水平位移，来控制外轮廓线的半径，能为橡胶垫的设计提供有效信息。

对橡胶衬套的开孔设计，通过此程序能获得开孔半径、宽度、弧长及实向与空向刚度比等相关参数之间的关系图谱。

通过修改此程序能为其它橡胶弹性元件的结构优化设计提供有效信息，同时还能将拓展，使其具有面向对象的产品参数化建模、分析和输出的功能。

发动机橡胶悬置的研究与优化_2_3_3发动机悬置系统自由振动微分方程_16_18

第二章发动机悬置系统的振动分析C ＝C si C ui C vi (2.20)式中，1000cos sin 0sin cos ui ui ui ui ui C θθθθ⎡⎤⎢⎥=⎢⎥⎢⎥−⎣⎦； c o s 0sin 0c o s 0sin 0c o s v i v i v i v i v i v i C θθθθθ−⎡⎤⎢⎥=⎢⎥⎢⎥⎣⎦；cos sin 0sin cos 0001si si si si si C θθθθ⎡⎤⎢⎥=−⎢⎥⎢⎥⎣⎦ 将式(2.19)代入式(2.17)得112nT T i i i i i i U X C D C X ==∆∆∑ (2.21) 假设小位移得情况下，按照运动关系，系统中任一点在直角坐标系中得位移和广义坐标中变形之间有如下关系：i i X T Q ∆= (2.22)式中，100001000010i i i ii i i z y T z x y x −⎡⎤⎢⎥=−⎢⎥⎢⎥−⎣⎦(2.23) 式中，x i 、y i 、z i 为第i 个支承在总体坐标系得坐标。

将式(2.22)代如(2.21)得11111222n n T T T T T T T i i i i i i i i i i i i U Q T C D C T Q Q T C D C T Q Q KQ ==⎛⎞===⎜⎟⎝⎠∑∑ 由上式得系统在广义坐标系中的刚度矩阵1n T T i i i i i i K T C D C T ==∑2.3.3 发动机悬置系统自由振动微分方程如图2－2表示动力总成处于静平衡位置[10]。

以动力总成质心O 为坐标原点，设定沿动力总成曲轴方向并指向前方为X轴正方向，按照右手法则建立直角坐标系OXYZ ，如图所示。

动力总成的振动可分解为随同它的质心C点沿X ，Y ，Z 的三个平动，和绕质心O 点的转动。

在微振动条件下，其角位移可用绕X,Y,Z 轴的转角x θ,y θ,z θ表示。

发动机橡胶悬置的研究与优化_5_3_4橡胶阻尼比_40_41

第五章橡胶减振器的研究与优化材料，虽然其基本的物理性能不会由于外表形状而改变，但如按虎克定律://p F E h hσε==∆ (5.57) 去推算其弹性模数时，却会出现差错，这主要是由于外形形状影响了悬置块的刚度。

因此对于具有一定外形的悬置块其应力和应变的比值将不是弹性模，而是表现弹性模数ap E ，两者的关系为：ap E m E =⋅ （5.58）式中的m称为形状系数，其值取决于悬置块的外形特征及约束面与自由面之比，用公式表示为:()m f n =； ()m f n =的关系，可按下列公式给出：231 1.52 2.5m n n n =+−+（适用于n>0.2时）和金属材料不同，橡胶材料在承载变形时，其应力和应变之间有很大的延滞性，因此其动态弹性模数比静态弹性模数大，两者的比值称为动态系数或动静比，常用d 表示。

d 的数值随频率、振幅、温度、橡胶硬度及配合方式而异，还和承载方式有关(如压缩时d =1.5～1.7；剪切时d =1.3～1.5)，因此难于获得正确的数值，一般在计算时丁腈胶可按d =1.5～2.5选取，当邵氏硬度为50度时，d＝1.4。

5.3.4 橡胶阻尼比由于橡胶内部的分子摩擦而产生的衰减特性是减振橡胶的一个突出的特性，正由于存在这种内部摩擦所以才使减振橡胶的动态特性不同于静态特性。

从消除高频振动特别是声振动及吸收较大的冲击载荷来说，通常希望有适当的、以致有足够的内部摩擦－即阻尼的。

但由于有了阻尼就要消耗能量，这部分损失的能量变成了热能，又因橡胶是热的不良导体，所以热量就积蓄起来引起发热现象，橡胶温度升高，刚度下降，耐久性降低。

因此设计时应注意在结构上要保证能易于散热。

同一种减振橡胶胶料，其阻尼特性在各个方向是相同的，但做成一定形状后，由于结构形状、金属粘接等关系，其阻尼系数在三个方向就不一定相等(即x y z C C C ≠=)，且比纯橡胶的要大一些。

同样的整个弹性支承的总的阻尼系数(如xx C 、yy C 以及aa C 、C ββ等)也是各不相等的。

发动机橡胶悬置的研究与优化_6_2测试方法及数据_48_50

第六章发动机橡胶悬置系统实验分析第六章发动机橡胶悬置系统实验分析通过前面几章的理论工作，得出了一个简单可行的发动机悬置优化和改进的方法，下面将利用前几章的结论在派力奥整车上进行实验测试，以验证所得结论，并对该车型改进后的隔振性能进行评价，指出进一步改进方向。

6.1 实验方案介绍（1）实验对象：江苏南亚自动车有限公司提供的装备178E5027型发动机的派力奥整车。

（2）实验地点：江苏南亚自动车有限公司整车车间。

（3）实验仪器：南京安正软件工程有限责任公司：安正CRAS机器振动状态监测系统。

江苏联能电子技术有限公司：CA-YD-141型传感器。

（4）定义振动测试方向：•汽车行驶方向为纵向。

•平行于气缸孔中心线方向为垂直方向。

•垂直于以上两个方向为横向。

（5）测点的布置：1点――引擎盖打开后车架前端上部； 2点――驾驶员车门处外测3点――驾驶员座位下； 4点――车引擎盖中央处6.2 测试方法及数据由于条件和成本等的限制以及前几章原理的分析，可以先不制作出优化过橡胶块的橡胶减振器，而是根据实验条件选购一个和优化刚度参数相近似的橡胶减振器，如果该减振器的实验效果和比较好，则说明该优化方法和结果是合适的，从而可以再按照优化结果制作出橡胶减振器用于整车上。

实际测试数据具体如下：测试转速均为怠速（880rpm），在怠速时测出各振动点对应的频谱图，因为所测的频谱图有24张，故不一一列出，仅列出两幅图以示参考，如图6－1、6－2所示：图6－1改进前测点1的垂向频谱图东南大学硕士学位论文图6－2 改进后测点1垂向频谱图通过对24张所测的频谱图整理，得出各点在三个方向的加速度值对比，从而较为容易的比较出优化改进的效果，如表6－1～6－3所示。

表6－1 车辆垂直向最大振动值对比（单位：m/s2）表6－2 车辆纵向最大振动值对比（单位：m/s2）第六章发动机橡胶悬置系统实验分析6.3 数据分析如表6－1～表6－3所示，优化改进悬置系统后的整车在怠速下振动效果如下：A 垂直方向上在1、4点处振动值改善效果较明显降低，在第2、3点处振动值改善效果不如点1、4处大。

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４５ＫＮ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（ｆｉｒｓｔｏｒｄｅｒ）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。

悬架中橡胶弹性元件隔振设计方法研究

图 2 三种振动系统隔振特性对比 (模型参数见表 1)
的隔振效果[ 图 3 ( b) ] 。较小的刚度有利于共振频段
从图 2 的对比可以看出 ,三种振动系统在低频段的隔振 ;
的隔振特性非常接近 ,但是在高频段系统 ( b) 和系统
(3) 整体输入型橡胶垫中同时传递弹簧力和减振
(c) 的隔振特性明显优于系统 (a) ,系统 (a) 高频段的隔
图 1 研究用悬架振动模型
1 研究用模型的建立
首先简单介绍分离输入型和整体输入型悬架系统橡胶垫。分离输入型是指分别通过两个橡胶垫将弹簧力和减振器阻尼力传递到车身上 ,而整体输入型是指利用一个橡胶垫同时将弹簧力和减振器阻尼力传递到车身上。为此 ,根据两种形式悬架橡胶垫的工作原理 ,建立两种考虑橡胶弹性元件的单自由度悬架模型 ,如图 1 (b) 所示的考虑橡胶元件的单自由度悬架振动模型 (分离输入型) 和 (c) 所示的考虑橡胶元件的单自由度悬架振动模型 (整体输入型) ,图 1 (a) 所示为忽略橡胶元件的单自由度悬架振动模型。图中 m 为
Vol.22No.32003
悬架中橡胶弹性元件隔振设计方法研究 Ξ
张立军余卓平
(同济大学汽车学院 ,上海 200092)
摘要本文利用考虑橡胶弹性元件的 1/4 悬架单自由度模型研究了悬架中橡胶弹性元件的隔振设计方法。文
章通过计算机仿真分析 ,深入讨论了橡胶弹性元件对悬架振动特性的影响 ,研究了橡胶弹性元件与悬架等效刚度、和等效阻尼的匹配设计方法。研究结论对于改善悬架系统的隔振特性和悬架橡胶元件的设计有一定的工程指导意义。
图 3 橡胶元件弹性特性变化对系统传递特性的影响
图 5 共振峰值幅值随橡胶元件刚度变化情况

发动机悬置系统研究与优化设计

而可简化为二自由度悬架振动系统。垂直振动、俯仰振动
与俯仰振动引起的车辆纵向水平振动都是和车辆行驶平
顺性有关。
２．缸体受力
车辆发动机总成由机体组、活塞连杆组和曲轴飞轮组
其结构方式和工作原理可以分为：控制节流孔开度的半主总成位移，ｕ为控制力，对悬架动悬置、电流变液体半主动悬置、磁流变液体半主动悬置的能量输入。
等几种。
由微分变换得出悬置系统
主簧
上液室
解耦膜惯性通道下液室底膜
发动机悬置数学模型，汽车在行驶过程中，发动机正常激励下，对
简单节流孔式
可能影响车辆ＮＶＨ性能的因素进行研究和优化。
一、发动机悬置系统分类和结构组成１．橡胶悬置最初，动力总成不是经弹性元件，而是直接用螺栓刚性
图２液压悬置主要结构形式１．路面激励汽车是一个复杂的振动系统，假定左右车轮受到的路面激励对称于纵向轴线且相等，此种情况下，汽车振动系统可简化为Ｉ／２车辆模型。当质量分配系数接近ｌ时，进
上。其中主要包括有气体作用力、运动质量的惯性力、旋

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车辆悬架系统中使用橡胶材料作为减震和支撑元件的部分。

橡胶悬置系统作为车辆悬架系统的重要组成部分，直接影响着车辆的行驶性能、乘坐舒适度和安全性。

近年来，随着汽车工业的不断发展，车辆橡胶悬置系统也得到了广泛的研究和应用，并取得了一系列的研究进展。

本文将对车辆橡胶悬置系统的研究进展进行综述，介绍其在结构设计、材料选用、性能优化等方面的最新进展，并展望其未来的发展方向。

一、车辆橡胶悬置系统的结构设计橡胶悬置系统的结构设计是影响其性能的关键因素之一。

随着汽车制造技术的进步，现代车辆的悬架系统结构日益复杂，橡胶悬置系统的设计也在不断地进行改进和优化。

传统的橡胶悬置系统主要由弹簧和减震器组成，而现代车辆的橡胶悬置系统不仅包括传统的弹簧和减震器，还结合了主动悬架、空气悬架等新型技术，形成了多种多样的结构形式。

橡胶悬置系统的结构设计还受到车辆类型、用途和性能要求的影响，不同的车辆可能采用不同的橡胶悬置系统结构。

近年来，一些新型的橡胶材料和结构设计方法被引入到橡胶悬置系统中，取得了显著的性能提升。

采用非线性橡胶材料和复合材料设计新型的橡胶减震器，可以显著提高车辆的行驶稳定性和乘坐舒适度。

橡胶悬置系统的性能主要取决于所使用的橡胶材料。

近年来，随着橡胶材料科学的不断发展，新型的橡胶材料被广泛应用于车辆橡胶悬置系统中，取得了显著的研究进展。

传统的天然橡胶和合成橡胶在橡胶悬置系统中仍然占据着重要地位，但由于其本身的性能限制，在一些特殊场合需要具有更高性能的橡胶材料。

近年来，一些新型的橡胶材料如丁腈橡胶、硅橡胶、氟橡胶等开始被应用于车辆橡胶悬置系统中，这些新型的橡胶材料具有更好的耐热性、耐油性、耐老化性等特点，可以有效改善橡胶悬置系统的耐久性和可靠性。

新型的橡胶材料还可以通过调整其分子结构和添加特殊添加剂来实现对橡胶材料性能的调控，使其更好地适应车辆悬架系统的要求。

综合以上分析，车辆橡胶悬置系统的未来发展方向主要包括以下几个方面：加强对新型橡胶材料的研究和开发，开发具有更高弹性模量、更好阻尼特性和更长使用寿命的橡胶材料，以满足汽车悬架系统对橡胶材料性能的更高要求。

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车辆中使用的一种具有弹性的悬架系统，通过橡胶材料的弹性和吸震性能，能够有效减少车辆在行驶过程中受到的颠簸和震动，提升乘坐舒适度，并且对车辆的操控性能和安全性能也有着重要的影响。

近年来，随着汽车工业的发展和技术的不断创新，车辆橡胶悬置系统也在不断进行研究和改进，本文将对车辆橡胶悬置系统的研究进展进行详细的介绍和分析。

一、橡胶材料的应用传统的车辆悬置系统主要采用金属材料，如弹簧和减震器等，这些材料虽然具有一定的弹性和吸震性能，但是在提升乘坐舒适度和降低噪音方面还存在一定的局限性。

而橡胶材料因其优越的弹性和吸振性能，在车辆悬置系统中得到了广泛的应用。

橡胶材料在车辆悬置系统中主要应用于弹簧和减震器两大部分。

在弹簧部分，橡胶材料可以替代传统的金属弹簧，通过其自身的弹性和变形特性，能够更好地吸收和分散车辆在行驶过程中所受到的冲击和振动；在减震器部分，橡胶材料也可以替代传统的液压减震器，通过其内部的橡胶弹簧和阻尼材料，能够有效的减少车辆在通过不平路面时的震动和颠簸，提升车辆的乘坐舒适度和稳定性。

二、橡胶悬置系统的研究方向1. 橡胶材料的改进与创新随着材料科学的不断发展和进步，新型的橡胶材料不断涌现，不仅具有更好的弹性和吸振性能，而且在耐磨性和耐老化性能方面也有了显著的提升。

这些新型的橡胶材料在车辆橡胶悬置系统中得到了广泛的应用，能够更好地满足现代车辆对悬置系统的要求。

2. 橡胶悬置系统的结构优化在橡胶悬置系统的设计和制造过程中，结构优化是一个非常关键的环节。

通过对悬置系统的结构进行优化和改进，能够更好地发挥橡胶材料的性能，提升悬置系统的吸振效果和稳定性能。

目前，许多汽车制造商和悬置系统供应商都在进行橡胶悬置系统的结构优化研究，通过改进悬置系统的结构设计，使其能够更好地适应不同的路况和行驶环境。

随着汽车技术的不断进步，电动化和智能化已经成为了汽车行业的发展趋势。

对于橡胶悬置系统来说，电动化和智能化的发展也将为其带来新的机遇和挑战。

汽车悬置橡胶结构抗疲劳设计

汽车悬置橡胶结构抗疲劳设计摘要：随着断裂力学理论在橡胶疲劳研究方面的应用，应变能密度逐渐被用作橡胶材料的疲劳损伤参量。

与使用应变或等效应力相比，使用应变能密度在估算多轴疲劳寿命方面具有很大的优势。

近些年，国外有学者从微观的连续介质力学出发，构建一些新的疲劳损伤参量对橡胶裂纹萌生寿命进行预测。

关键词：汽车；悬置橡胶；结构；抗疲劳设计引言在车辆设计开发中，合理地设计动力总成的悬置系统，可以降低动力总成激励产生的振动传递到车架和车身，提高乘坐舒适性和降低振动噪声。

1橡胶材料特性1.1橡胶材料静态特性及本构模型与金属材料的线弹性不同，橡胶材料的静态性能表现为应力和应变的非线性，一般称为超弹性。

橡胶材料的力学性能较为复杂，通常采用超弹性模型来描述，超弹性模型大多为唯象模型。

目前，表征超弹性的本构模型主要有Mooney-Ｒivlin模型、VanderWaals模型、Ogden模型、Yeoh模型等。

以上各本构模型可以通过橡胶材料静态基础试验包括单轴拉伸试验、等双轴拉伸试验、平面拉伸试验和体积压缩试验等试验数据拟合得到。

某车型拉杆悬置橡胶采用邵氏硬度55的天然橡胶材料。

选取该悬置橡胶材料，制备成标准试验样件，根据国家标准GB/T528-2009进行橡胶材料静态基础试验，通过拉伸试验获得橡胶材料的单轴拉伸、等双轴拉伸、平面拉伸试件的名义应力及应变曲线。

Abaqus软件提供了丰富的材料本构模型以及较强的非线性分析能力，因此本文选择Abaqus作为橡胶刚度及应变计算工具。

本文悬置橡胶分析涉及的应变范围较大，采用三阶Ogden模型可以得到较好的计算精度，三阶Ogden模型多项式.1.2橡胶材料耐久性能及ε－N疲劳曲线测定橡胶材料的疲劳断裂过程主要可分为两个阶段:第一阶段，从无裂纹到小裂纹的裂纹形成阶段;第二阶段，从小裂纹扩展直至断裂阶段。

基于隔振理论模型冷却模块橡胶悬垫的结构优化

5.1 计算与试验对比分析
根据计算、试验对橡胶悬垫静态特性数据进行对比，数据基本一致，误差范
围小于 10%，在可接受范围内，证明理论模型的可靠性，对比结果如表 6 所示。
表 6 数据对比
序号
参数
理论计算
试验验证
误差
1 静刚度（ N / mm ）
53.95
54.05
0.2%
2
压缩量（ mm ）
1.39
XXXXXX
图 4 静刚度曲线
4.2 整车振动测试验证
利用传感器测量 CRFM 橡胶悬垫的四个安装点、方向盘、座椅导轨的振动。在发动机怠速下、空调开启，对方向盘及座椅导轨进行振动测试。测试布点如图 5 所示，测试数据如表 5 所示。
检测项目
图 5 测试布点
表 5 测试数据
AC ON，P、N 档
X向
3.设计优化
3.1 理论建模
CRFM 经由橡胶悬垫固定在车身横梁上，橡胶悬垫的布置形式为上下各两个，由于下悬垫起支撑及隔振作用，所以只针对 CRFM 橡胶下悬垫进行建模。
首先将 CRFM 简化为单自由度的简谐振动 [1] ，理论模型如图 1 所示。
图 1 理论模型
根据设计输入确定橡胶悬垫的特性参数，设计输入如表 1 所示。
XXXXXX
基于隔振理论模型冷却模块橡胶悬垫的结构优化
崔振华李忠山曾志新龙书成
（广州汽车集团股份有限公司汽车工程研究院，广州 511434）
摘要:根据冷却模块现存隔振难点，提出针对性解决方案。在整车竖直方向上
建立理论模型并结合仿真分析对橡胶悬垫进行结构优化，通过试验测试证明理论
设计的正确性。
0.66
座椅导轨（ ms / s2 ）