橡胶金属环静刚度特性研究

动刚度与静刚度

动刚度与静刚度静载荷下抵抗变形的能力称为静刚度，动载荷下抵抗变形的能力称为动刚度，即引起单位振幅所需要的动态力。静刚度一般用结构的在静载荷作用下的变形多少来衡量，动刚度则是用结构振动的频率来衡量；如果动作用力变化很慢，即动作用力的频率远小于结构的固有频率时，可以认为动刚度和静刚度基本相同。否则，动作用力的频率远大于结构的固有频率时，结构变形比较小，动刚度则比较大。但动作用力的频率与结构的固有频率相近时，有可能出现共振现象，此时动刚度最小，变形最大。金属件的动刚度与静刚度基本一样,而橡胶件则基本上是不一样的,橡胶件的静刚度一般来说是非线性的,也就是在不同载荷下的静刚度值是不一样的;而金属件是线性的,也就是说基本上是各个载荷下静刚度值都是一样的; 橡胶件的动刚度是随频率变化的,基本上是频率越高动刚度越大,在低频时变化较大,到高频是曲线趋于平坦,另外动刚度与振动的幅值也有关系,同一频率下,振动幅值越大,动刚度越小刚度刚度受外力作用的材料、构件或结构抵抗变形的能力。材料的刚度由使其产生单位变形所需的外力值来量度。各向同性材料的刚度取决于它的弹性模量E和剪切模量G(见胡克定律)。结构的刚度除取决于组成材料的弹性模量外，还同其几何形状、边界条件

等因素以及外力的作用形式有关。分析材料和结构的刚度是工程设计中的一项重要工作。对于一些须严格限制变形的结构（如机翼、高精度的装配件等），须通过刚度分析来控制变形。许多结构（如建筑物、机械等）也要通过控制刚度以防止发生振动、颤振或失稳。另外，如弹簧秤、环式测力计等，须通过控制其刚度为某一合理值以确保其特定功能。在结构力学的位移法分析中，为确定结构的变形和应力，通常也要分析其各部分的刚度。刚度是指零件在载荷作用下抵抗弹性变形的能力。零件的刚度（或称刚性）常用单位变形所需的力或力矩来表示，刚度的大小取决于零件的几何形状和材料种类（即材料的弹性模量）。刚度要求对于某些弹性变形量超过一定数值后，会影响机器工作质量的零件尤为重要，如机床的主轴、导轨、丝杠等。工艺系统的刚度 1 ．基本概念刚度的一般概念是指物体或系统抵抗变形的能力。用加到物体的作用力与沿此作用力方向上产生的变形量的比值表示，即（10-5 ）式中——静刚度( N) ； ——作用力（N/mm ）； ——沿作用力方向的变形量（mm ）。越大，物体或系统抵抗变形能力越强，加工精度就越高。

CAE技术在橡胶悬置静刚度设计中的应用

CAE技术在橡胶悬置静刚度设计中的应用橡胶悬置是指动力总成（包括发动机，离合器及变速器）与车架/底盘之间的弹性连接件，不仅可以减少发动机向车架传递的振动，降低整车振动和噪声，改善乘坐舒适性，而且可以喊小路面激励对动力总成的振动破坏，保证动力总成工作安全性，延长其使用寿命。 CAE技术在汽车零部件产品开发中的应用非常广泛，与传统的橡胶悬置设计方法相比，CAE设计不仅可以减少试制开模的次数，缩短产品开发周期，而且可以节约开发成本。 1 产品设计要求图1所示为要求设计的橡胶悬置原模型结构，橡胶主体的内外表面分别与铸铁内管、外管共硫化。橡胶主体的主要尺寸包括高度、内径和外径。产品静刚度(K)性能主要对轴向(K X)和Y向(K Y)有要求，对Z向不作要求，具体数值见表1。点击图片查看大图图1 原悬置模型表1 橡胶悬置静刚度要求点击图片查看大图

2 原模型静刚度的有限元计算 2.1 橡胶主体的网格划分利用HyperMesh中的spin功能将橡胶主体部分划分成六面体单元，如图2所示。将划分好的网格导出inp格式文件，提交ABAQUS作进一步分析。点击图片查看大图图2 原悬置橡胶主体的有限元模型 2.2 静刚度有限元计算在ABAQUS中对有限元模型使用M-R模型描述其超弹性属性，采用邵尔A型硬度为70度的橡胶。

橡胶体内表面与铸铁内管硫化在一起，因此把该表面上所有的节点与所建立的一个参考点（一般取内表面的中心点）通过刚性连接耦合在一起，并以该参考点作为加载点，在加载点施加X方向的位移，通过计算可获得该点的反力。外表面与铸铁外管硫化在一起，且该外管固定在一个安装孔内，因此，在进行边界条件定义时，可令外表面上所有的节点位移为零。有限元计算完成后，可以得出X方向的位移及其对应的反力，得到的刚度曲线如图3所示。经计算K X 为559.3N·mm-1，小于产品该方向的静刚度要求。点击图片查看大图图3 有限元计算原悬置结构X方向刚度曲线同理，计算出K Y为2111.2N·mm-1，大于产品该方向的静刚度要求。有限元计算结果表明，原悬置结构静刚度不能满足产品性能要求，需要进行重新设计。 3 产品设计思路

乘用车驾驶员座椅安装点静刚度分析规范

Q/JLY J711 -2008 乘用车驾驶员座椅安装点静刚度 CAE分析规范编制：校对：审核：审定：标准化：批准：浙江吉利汽车研究院有限公司

二〇〇八年九月

前言为了给新车型开发提供设计依据，指导新车设计，评估新车结构性能，结合本企业实际情况，制定本标准。本规范由浙江吉利汽车研究院有限公司提出。本规范由浙江吉利汽车研究院有限公司综合技术部负责起草。本规范主要起草人：汤志鸿。本规范于2008年9月5日发布并实施。

1 范围本标准规定了乘用车驾驶员座椅安装点静刚度CAE分析的软硬件设施、输入条件、输出物、分析方法、分析数据处理及分析报告。本标准适用于乘用车驾驶员座椅安装点静刚度CAE分析。 2 软硬件设施 a)软件设施：主要用于求解的软件，采用MSC/NASTRAN； b)硬件设施：高性能计算机。 3 输入条件 3.1 白车身有限元模型乘用车驾驶员座椅安装点静刚度分析的输入条件主要指白车身的有限元模型，一个完整的白车身有限元模型中含内容如下： a)白车身各个零件的网格数据； b)白车身焊点数据； c)各个零件的材料数据； d)各个零件的厚度数据。 3.2 白车身3D几何模型乘用车驾驶员座椅安装点静刚度CAE分析的白车身3D几何模型，数据要求如下： a)白车身各个零件的厚度或厚度线； b)白车身几何焊点数据； c)3D CAD数据中无明显的穿透或干涉； d)白车身各个零件的明细表。 4 输出物乘用车驾驶员座椅安装点静刚度分析的输出物为PDF文档格式的分析报告，针对不同的车型统一命名为《车型驾驶员座椅安装点静刚度分析报告》（“车型”用具体车型代号替代如：车型为GC-1，则分析报告命名为《GC-1驾驶员座椅安装点静刚度分析报告》），报告内容的按7规定的内容编制。 5 分析方法 5.1 分析模型

橡胶减震垫刚度计算

橡胶减震垫的刚度计算播雨摘要：橡胶减震器的刚度是非常重要的技术参数，它可以通过实验或检测的方法得到。橡胶减震器的刚度与弹性模量、硬度和尺寸形状等因素有关，可以通过计算方法得到，计算了不同尺寸的橡胶减震垫的刚度。 1前言在噪声治理与隔振工程上经常选用橡胶型减震器和橡胶减震垫进行设备隔振，其最大优点是稳定性好于金属弹簧减震器，且适于高频隔振。橡胶型减震器结构紧凑，能有效利用空间，安装拆卸方便等特点。因此橡胶型减震器在减震降噪工程中得到广泛应用,并取得良好效果[1,2,3,4,8]。橡胶减震器的种类和形式很多，在资料中可以查到通用形状的橡胶减震器（垫）的刚度和计算方法，对于特殊形式的也可以通过实验或检测的方法得到[6,7,8]。本文主要针对wj型橡胶减震器（垫），进行刚度计算，以供参考。 2 橡胶减震器的刚度计算橡胶减震器的动态刚度如下式计算： Ki= E d A L m x/H (1) E d=dλt m i E s (2) 式中,E d、E s-分别为橡胶减震器的动、静态弹性模量,kg/m2;d-动态系数，与橡胶的邵氏硬度有关，对于天然橡胶邵氏硬度H s=40-60°时，d=1.2-1.5；对于丁晴橡胶H s=55-70°时，d=1.5-2.5. m i-为i方向形状系数，与橡胶减震器的具体结构有关。λt-温度影响系数。 3 wj型橡胶减震器的刚度计算 wj型橡胶减震器是由wj型橡胶减震垫组合而成，是减震工程中常用的一种结构。单层wj型橡胶减震器也称减震垫，它是在10mm厚橡胶基板的双面均匀分布着橡胶小园柱体，园柱体直径分别为Ф5×5（高）mm和Ф6×4（高）mm两种，相间分布。这种减震器在载荷作用下，小园柱体受压变形，而基板几乎不变形，因此只考察小园柱体的形状系数即可。轴向形状系数m x用下式计算[6]： m x=1+1.65n2(3) n= A L/ A f(4) 式中, A L=πD2/4，A f=πDH。计算图2所示的橡胶减震器刚度，橡胶垫尺寸为75×80mm，每面各有不同直径的橡胶圆柱体56个，因此单面刚度应是K1x=56K x1，K x1为每个橡胶圆柱的刚度。我们只计算轴向的刚度，且为了简化取平均直径和高度为Ф5.5×4.5 mm 计算。由于三层橡胶垫有6个单面串联，因此总刚度为: K x=56K x1/2N(5) 式中，N为减震器层数，这里N=3 将已知数据代入（3）式得m x=1.154；查机械设计

轿车白车身模态和静刚度的试验和CAE

轿车白车身模态和静刚度的试验和ＣＡＥ东南（福建）汽车工业有限公司研发中心蔡坚勇宋名洋［摘要］本文介绍利用ＡＩｔａｉｒ／ＨｙｐｅｒＭｅｓｈ软件创建某紧凑型轿车白车身有限元模型，运用ＭＳＣ／Ｎａｓｔｒａｎ软件求解白车身结构的固有模态、静态弯曲刚度和扭转刚度。介绍相关试验方法，并把试验值和ＣＡＥ分析值进行比较。验证了ＣＡＥ分析模型的有效性，认为该车型车身具有较好的动态特性和静态扭转刚度。［关键词］白车身；模态；弯曲刚度；扭转刚度当前，ＣＡＥ（计算机辅助工程分析）技术已经成熟，在国外大型汽车企业中得到了广泛应用，在我国一些大型汽车企业为了提升自主研发能力。已将ＣＡＥ技术应用到新车型研发中，且获得了良好的效果。本文分别利用试验方法和ＣＡＥ分析方法求解某紧凑型轿车白车身的模态、静态刚度值，并把试验值和ＣＡＥ分析值进行比较，验证了ＣＡＥ分析值的可靠性。１白车身ＣＡＥ模型创建该车轴距２５ｌＯｍｍ．前轮距ｌ４７２ｍｍ。后轮距１４６５ｍｍ。采用Ａｌｔａｉｒ／ＨｙｐｅｒＭｅｓｈ软件创建白车身ＣＡＥ模型，钣金件用壳单元模拟，共有４４４０３１个，其中三三角形壳单元１４１２４个．占３．２％，单元尺寸５～１５ｍｍ，粘胶和焊点采用实体单元模拟，共５１９５个。烧焊和螺栓采用刚性单元模拟。单元质缱符合企业给定标准。为减少ＣＡＥ建模的工作耸．采用同一个白车身ＣＡＥ模型进行以上所有工况分析。材料属性南企业提供的参数设置，见表１。白车身ＣＡＥ模型如图ｌ所示。表１材料参数图１白车身ＣＡＥ模型２白车身模态试验和ＣＡＥ分析模态分析技术源于２０世纪３０年代提出的将机电进行比拟的机械阻抗技术，是用于对机械系统、土建结构、桥梁等工程结构系统进行分析的现代化方法和手段川。模态试验是通过试验设备，采集激励点信号和测肇点的响应信号，经过软件分析处理后获得结构固有频率和相应振型。它可以验证和校核有限元模型的合理性，为后续进行静刚度或其它ＣＡＥ分析提供一个合理的有限元模型。ＣＡＥ分析是由计算机根据有限元方法，求解有限元模型的固有频率和相应振型。模态试验和ＣＡＥ分析方法具有相同的效果，二者相互辅助。２．１模态试验车辆坐标系的定义：以车辆前进方向为ｘ轴负向，前进方向左侧为ｙ轴负向，竖直向上为ｚ轴正向。为了使试验值和ＣＡＥ分析值能够进行对比，试验时白车身上布置的测量点和ＣＡＥ模型中的观察点应具有相同的位置。测量点布置在车身主要承载件上，发动机舱部分均匀布置在左、右前纵梁，前横梁，前嗣上挡板上，乘员舱部分均匀分布在顶蓬前横梁，顶蓬左、右横梁，左、右前立柱。左、右中立柱．左、右后立柱，后门框，左、中、右地板纵梁，前、后地板横梁，顶蓬加强梁上。ｘ、ｙ、ｚ三个方向信号提取点数目各为１３０个。试验时用四根柔软的橡皮绳将白车身悬挂在刚性的支架上。悬挂点位于前、后悬架与车身的连接点上。车身保持水平。这样．整个车身的约束状态接近于自由状态。本次试验布置两个激励点，分别位于臼车身前部的右纵梁和尾部的左纵梁上，激励信号为猝发随机信号。试验测餐分析系统如图２所示。２０１０年第１２期（总第４８期）１２１

变刚度调平原理

高层建筑有相当比例的上部结构为刚度相对较弱、荷载不均的框剪、框筒结构，其基础采用桩筏、桩箱基础，建成后其沉降呈蝶形分布，桩顶反力呈马鞍形分布。这些工程的基础设计多数沿用传统理念，采用均匀布桩与厚筏（或箱形承台）。这种传统理念可以概括为四点： 1、基桩的总承载力不小于总荷载，桩群形心与荷载重心重合或接近；即满足力和力矩的平衡。 2、桩的布置大体均匀，有的还主张在角部和边部适当加密；因为实测桩顶反力角部最大，边部次之，中部最小； 3、沉降量和整体倾斜满足规范要求； 4、筏板厚度在满足抗冲切的前提下随建筑物层数和高度成正比增大，厚度达3-4m者鲜见，或为增加刚度而采用箱形承台；常规设计计算方法只考虑静力平衡条件，而没有考虑上部结构、筏板、桩土的共同作用。而实际情况中，群桩效应将导致桩的支承刚度由外向内递减；对于框剪、框筒结构，荷载集度是内大外小，而其上部结构的刚度对变形的制约能力相对较弱。若采用传统设计方法，则碟形差异沉降较明显，易引起开裂，影响正常使用的要求。而采用变刚度调平设计理论调整桩基布置，使得基底反力分布模式与上部结构的荷载分布一致，可减小筏板内力，实现差异沉降、承台(基础)内力和资源消耗的最小化。

二、传统设计理念的盲区传统设计理念的盲区归纳起来有以下四个方面： 1、设计中过分追求高层建筑基础利用天然地基将箱基或厚筏应用于荷载与结构刚度极度不均的超高层框筒结构天然地基，由此导致基础的整体弯矩和挠曲变形过大，差异变形超标，甚至出现基础开裂。 2、桩筏基础中，忽视桩的选型应与结构形式、荷载大小相匹配的原则将小承载力挤土桩用于大荷载高层建筑的情况，由此导致超规范密布大面积挤土桩，既不能有效减小差异沉降和承台内力，又极易引发成桩质量事故。 3、桩筏基础中，忽视合理利用复合桩基调整刚度分布、减小差异沉降的作用由于荷载分布不均，布桩必然稀密不一，承台分担荷载作用在疏桩区不予利用，必然导致该部分支承刚度偏高，既不利于调平，又不利于节材。 4、桩筏设计中，对利用筏板刚度“调整荷载、桩反力分布及减小差异沉降”的期望值过高筏板对调整荷载和桩反力、减小差异沉降可起到一定作用，但这是以高投入为代价，且效果不理想。三、基本概念

变刚度调平设计

桩基变刚度调平优化设计一、概述高层建筑有相当比例的上部结构为刚度相对较弱、荷载不均的框剪、框筒结构，其基础采用桩筏、桩箱基础，建成后其沉降呈蝶形分布，桩顶反力呈马鞍形分布。这些工程的基础设计多数沿用传统理念，采用均匀布桩与厚筏（或箱形承台）。这种传统理念可以概括为四点： 1、基桩的总承载力不小于总荷载，桩群形心与荷载重心重合或接近；即满足力和力矩的平衡。 2、桩的布置大体均匀，有的还主张在角部和边部适当加密；因为实测桩顶反力角部最大，边部次之，中部最小； 3、沉降量和整体倾斜满足规范要求； 4、筏板厚度在满足抗冲切的前提下随建筑物层数和高度成正比增大，厚度达3-4m者鲜见，或为增加刚度而采用箱形承台；常规设计计算方法只考虑静力平衡条件，而没有考虑上部结构、筏板、桩土的共同作用。而实际情况中，群桩效应将导致桩的支承刚度由外向内递减；对于框剪、框筒结构，荷载集度是内大外小，而其上部结构的刚度对变形的制约能力相对较弱。若采用传统设计方法，则碟形差异沉降较明显，易引起开裂，影响正常使用的要求。而采用变刚度调平设计理论调整桩基布置，使得基底反力分布模式与上部结构的荷载分布一致，可减小筏板内力，实现差异沉降、承台(基础)内力和资源消耗的最小化。二、传统设计理念的盲区传统设计理念的盲区归纳起来有以下四个方面： 1、设计中过分追求高层建筑基础利用天然地基将箱基或厚筏应用于荷载与结构刚度极度不均的超高层框筒结构天然地基，由此导致基础的整体弯矩和挠曲变形过大，差异变形超标，甚至出现基础开裂。 2、桩筏基础中，忽视桩的选型应与结构形式、荷载大小相匹配的原则将小承载力挤土桩用于大荷载高层建筑的情况，由此导致超规范密布大面积挤土桩，既不能有效减小差异沉降和承台内力，又极易引发成桩质量事故。 3、桩筏基础中，忽视合理利用复合桩基调整刚度分布、减小差异沉降的作用由于荷载分布不均，布桩必然稀密不一，承台分担荷载作用在疏桩区不予利用，必然导致该部分支承刚度偏高，既不利于调平，又不利于节材。 4、桩筏设计中，对利用筏板刚度“调整荷载、桩反力分布及减小差异沉降”的期望值过高筏板对调整荷载和桩反力、减小差异沉降可起到一定作用，但这是以高投入为代价，且效果不理想。三、基本概念住宅建筑多采用剪力墙结构；办公楼等公共高层建筑主要采用框架-核心筒结构，部分采用框架-剪力墙、筒中筒结构、框支剪力墙结构。这两大类结构体系的力学特性有很大差别。第二类结构的整体刚度差，刚度与荷载分布不均，上部结构与基础、基础相互作用特性更复杂。就设计而言，第二类更复杂，工程实际中由于设计不当而引发的问题更多。《建筑桩基技术规范》JGJ94-2008提出变刚度调平设计理念，其基本思路是：考虑地基、基础与上部结构的共同作用，对影响沉降变形场的主导因素——桩土支承刚度分布实施调整，“抑强补弱”，促使沉降趋向均匀。具体包括： 1、高层建筑内部的变刚度调平； 2、主裙房间的变刚度调平。

橡胶与各指标的关系

浅谈橡胶的各种物性与密度的关系前言：在橡胶制品过程中，一般必须测试的物性实验不外乎有：拉伸强度 2、撕裂强度 3、定伸应力与硬度 4、耐磨性 5、疲劳与疲劳破坏 6、弹性 7、扯断伸长率。各种橡胶制品都有它特定的使用性能和工艺配方要求。为了满足它的物性要求需选择最适合的聚合物和配合剂进行合理的配方设计。首先要了解配方设计与硫化橡胶物理性能的关系。硫化橡胶的物理性能与配方的设计有密切关系，配方中所选用的材料品种、用量不同都会产生性能上的差异。 1、拉伸强度：是制品能够抵抗拉伸破坏的根限能力。它是橡胶制品一个重要指标之一。许多橡胶制品的寿命都直接与拉伸强度有关。如输送带的盖胶、橡胶减震器的持久性都是随着拉伸强度的增加而提高的。 A：拉伸强度与橡胶的结构有关：分了量较小时，分子间相互作用的次价健就较小。所以在外力大于分子间作用时、就会产生分子间的滑动而使材料破坏。反之分子量大、分子间的作用力增大，胶料的内聚力提高，拉伸时链段不易滑动，那么材料的破坏程度就小。凡影响分子间作用力的其它因素均对拉伸强度有影响。如NR/CR/CSM这些橡胶主链上有结晶性取代基，分子间的价力大大提高，拉伸强度也随着提高。也就是这些橡胶自补强性能好的主要原因之一。一般橡胶随着结晶度提高，拉伸强度增大。 B：拉伸强度还跟温度有关：高温下拉伸强度远远低于室温下的拉伸强度。 C：拉伸强度跟交联密度有关：随着交联密度的增加，拉伸强度增加，出现最大值后继续增加交联密度，拉伸强度会大幅下降。硫化橡胶的拉伸强度随着交联键能增加而减小。能产生拉伸结晶的天然橡胶，弱键早期断裂，有利于主健的取向结晶，因此会出现较高的拉伸强度。通过硫化体系，采用硫黄硫化，选择并用促进剂，DM/M/D也可以提高拉伸强度，（碳黑补强除外，因为碳黑生热作用）。 D：拉伸强度与填充剂的关系：

车床静刚度测量实验报告

机械制造工艺学实验实验一车床静刚度测量一、实验目的 1.通过本实验，熟悉车床静刚度测量的原理方法和步骤 2.通过对车床静刚度的实测和分析，对机床的静刚度和工艺系统的静刚度的基本概念加深认识 3.了解实验仪器的布置和调整，熟悉其使用方法二、基本概念工艺系统的静刚度是指车床在静止状态下，垂直主轴的切削力P y与工件在y向的位移的比值：三、实验原理 1.由于静刚度仪和模拟车刀的刚度很大，在实验的加载范围内所产生的变形很小可以忽略不计。这样所测得的变形可以完全是车床各部的变形，这样就可以把工艺系统的静刚度和车床的静刚度等同起来。 2.为模拟车床实际切削状态，使之在XYZ三个方向都有切削力载荷，并可以调整到一般切削条件下的P X、P y、P z三个力的比值，采用三向刚度测定仪。该仪器是通过加载机构和测力环，再经过弓形体和模拟车刀，对车床施加载荷，模拟切削力和三向切削分力的关系为： P X= P*sinαβ P y= P*cosα*sinβ P z= P*cosα*cosβ 公式中：P 模拟切削力（由测力环千分表测得） α角为加载螺钉在弓形体上所调整的角度（刻度） β角为弓形体绕X轴（主轴）转动刻度读数的余角 3.为计算方便，模拟车刀的位置调整在弓形体的正中间，这样为简便起见，去表中载荷P的最大值280kgf时，主轴头、刀架及尾座的静刚度代替三个部位的平均静刚度，这样带入下面公式就可以算出车床的静刚度。（公式的推导见教科书）

四、实验设备 1.C616车床一台 2.三向静刚度仪一台 3.千分表4只五、实验步骤 1.消除车床零部件之间的间隙，加预载荷、 2.卸掉预载荷，将此时的各千分表的读数记下来（初始值），测力环千分表调零 3.按实验记录表中给出的测力环变形量和载荷的对应值依次加载，最大加至280kgf然后再逐点依次卸载，每次加载后记录各千分表的读数六、实验注意事项 1.在实验过程中刀架、溜板箱要锁紧 2.主轴锁紧，防止转动 3.机床在实验过程中不许有任何震动，以免影响测量结果七、实验报告要求 1.实验名称 2.实验目的 3.实验所用的仪器设备 4.实验记录表 5.以实验记录数据中Y值做横坐标，计算出得P y为纵坐标，画出刀架在三种受力情况下的静刚度曲线

机床静刚度实验

实验一机床静刚度实验一、实验目的：通过实验，使学生进一步了解由机床（包括夹具）一工件一刀具所组成的工艺系统是一弹性系统，在此系统中因切削力、零件自重及惯性力等的作用，工艺系统各组成环节会产生弹性变形及系统中各元件之间若有接触间隙，在外力的作用下会产生位移，并且熟悉机床静刚度的测量方法和计算方法，从而更深的理解机械制造工艺中的工艺设备及其对零件加工质量的影响，提高学生分析和处理问题的能力。二、实验装置机床一台静刚度测定装置一套图1 机床静刚度测定装置图三、实验方法与步骤 1、如上图所示，在机床的两顶尖间装夹一根刚度很大的光轴1 (光轴受力后变形可忽略不计)。 2、将加力器5固定在刀架上，在加力器与光轴间装一测力环4。 3、在测力环内孔中固定安装一个千分表，当对如图1所示安装的测力环施加外力时，其中的千分表指针就会变动，其变动量与外载荷之间对应关系可在材料试验机上预先测出，千分表2、3、6的指针也会因与之接触部位的位移而变动。 4、实验时用扳手扭转带有方头的螺杆7，以施加外载荷（Fy）。然后读出靠近在车头，尾座和刀架安放的千分表（2）、（3）、（6）的读数，并记录下来填入表1中。表1 外加载荷与千分表读数记录

根据以上数据，计算出床头、刀架和尾座的受力F 头、F 刀和F 尾。为了说明尾座套筒伸出长度对刚度的影响，实验时可将套筒分别伸出5mm 和105mm 。并分别测出千分表读数和计算出刚度的数值，填入表2中。表2 机床静刚度计算三、静刚度的计算为了计算方便，实验时可将测力环抵在刚性轴的中点处。故机床、床头、刀架它们之间的刚度关系可以用下式表示：实验时将测力环对准光轴中间，即X=L/2时，则上式简化为式中：头头头Y F j = ；刀刀刀Y F j = ;尾尾尾Y F j = 四、画出尾座套筒分别伸出为5mm 、105mm 时尾座的刚度曲线图。其中横座标为尾座位移量Y 尾，纵座标为F 尾值。五、实验结果分析及体会六、填写实验报告

变刚度复合材料板弹簧及其刚度控制方法与设计方案

图片简介: 本技术涉及一种变刚度复合材料板弹簧，其包括一纤维增强树脂基复合材料板弹簧体，所述板弹簧体内部植入采用形状记忆合金制作的增强纤维；所述形状记忆合金的增强纤维单独或者与发热元件共同组成刚度驱动器。本技术的变刚度复合材料板弹簧将形状记忆合金作为刚度驱动器植入复合材料板弹簧中，并设计配套的加热装置；车载传感及控制系统根据当前驾驶模式的具体需求，对加热装置输出相应指令；加热装置根据指令对形状记忆合金加热，使形状记忆合金的弹性模量按照预定要求变化，最终实现复合材料板弹簧总成刚度在具体驾驶模式下的匹配控制。技术要求 1.一种变刚度复合材料板弹簧，其特征在于：包括一纤维增强树脂基复合材料板弹簧体，所述板弹簧体内部植入采用形状记忆合金制作的增强纤维；所形状记忆合金的增强纤维单独或者与发热元件共同组成刚度驱动器。 2.如权利要求1所述的变刚度复合材料板弹簧，其特征在于：所述板弹簧体采用纤维增强树脂基复合材料制作。

3.如权利要求1所述的变刚度复合材料板弹簧，其特征在于：所述增强纤维排布方向与板弹簧体的长度方向一致或呈一定的角度；所述增强纤维连续不断，其两端和车载电源组成导电回路。 4.如权利要求1所述的变刚度复合材料板弹簧，其特征在于：所述板弹簧体两端设有接头螺栓；所述刚度驱动器通过接头螺栓和板弹簧体自身树脂的粘接作用来固定和约束。 5.如权利要求2所述的变刚度复合材料板弹簧，其特征在于：所述刚度驱动器采用如下方法得到：将连续的采用形状记忆合金制作的增强纤维布置在铺层上，并使增强纤维在接头螺栓的钻孔区域转向；在簧身固化成型后，通过接头螺栓及树脂粘接作用实现增强纤维的固定；复合材料板弹簧成型模具中设置形状记忆合金的引出空间，使刚度驱动器与外接电源的连接。 6.一种变刚度复合材料板弹簧的刚度控制方法，其特征在于：包括如下步骤： 1)，将刚度驱动器接口与车载电源连接，即与车载电源、车载传感及控制系统构成悬架刚度的主动控制系统； 2)，在汽车行驶过程中，车载传感系统采集汽车的行驶状态参数并将信息传输给车载控制系统； 3)，车载控制系统根据车载传感系统提供的信息，按照预定的控制策略对车载电源输出相应指令； 4)，车载电源根据车载控制系统的指令对复合材料板弹簧内部的刚度驱动器通电加热，刚度驱动器温度达到所需范围后，内部的形状记忆合金发生相变并改变弹性模量，实现复合材料板弹簧刚度在具体工况下的匹配控制。 7.如权利要求7所述的变刚度复合材料板弹簧的刚度控制方法，其特征在于：所述步骤2)中，所述行驶状态参数包括车身加速度、悬架动行程及轮胎动载荷，主动控制系统通过信号处理系统对采集到的状态信号进行滤波、放大等信号处理操作；同时，由车载路面识别系统对汽车行驶路面进行识别。

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 @https://www.360docs.net/doc/d89428453.html, 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 @https://www.360docs.net/doc/d89428453.html, 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)02-0324-06 Influence of rubber bushing stiffness on suspension performance GAO 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。悬架的弹性运动产生于橡胶衬套的变

机床静刚度的测定

实验一机床静刚度一实验目的通过实验理解和掌握： 1. 机床（包括夹具）——工件——刀具所组成的工艺系统是一弹性系统； 2. 力和变形的关系不是直线关系，不符合虎克定律； 3. 当载荷去除后，变形恢复不到起点，加载曲线与卸载曲线不重合； 4. 部件的实际刚度远比我们想象要小； 5.通过测量计算机床的静刚度。二设备与仪器 1.C616,CF6140 车床； 2.单向静刚度仪、三向静刚度仪。机床单向静刚度一实验原理如图1--1所是：在 C616 车床的顶尖间装上一根刚度很大的光轴Ⅰ，其受力后变形可忽略不计，螺旋加力器 5 固定在刀架上，在加力器6 与光轴间装一测力环 7 ，在该环之内孔中固定安装一千分表 3 ，当对如图所安装的测力环加力时，千分表 3 的指针就会转动，其转动量与外载荷的对应关系可在材料实验机上预先测出。本实验中测力环的变形与外载荷（ 0 - 1500N时）的对应关系见表 1 - 1 。实验时，将测力环抵在刚性轴的中点处，在刚性轴靠近主轴端装有千分表 1 ，在刚性轴靠近尾架端装有千分表 2 ，在刀架处装有千分表 4 ，用扳手转动带有方头的加力螺杆 5 施一外载荷（F y），加载大小由千分表 3 的指针转动量所指示，千分表 3 的指针转动量与加载关系如表 1 — 1 所示，每次加载和卸载时，分别记录下千分表 1,2,4 的读数。为了说明机床的静刚度与尾座套筒的伸出长度有关，实验时，可将套筒分别伸出 5mm 和 10mm 后各进行一次实验，可对实验结果进行比较。二实验步骤

1.按图 1 — 1 把单向静刚度仪装在车床上，同时装好千分表。 2.把测力环抵在刚性轴的中点处，使千分表 3 的指针指零，转动加力螺杆 5 预加载荷 500N 后卸载（即千分表 3 的指针旋转 35 微米），然后，重新调整千分表 1,2,4 ，使其指针指零。 3.安照表 1 — 1 所给出的测力环所受载荷与千分表指示数之间的对应关系，千分表 3 的指针每转动 7 微米，等于测力环每次加载 100N ，顺次加至 1500N ，把每次加载后千分表 1,2,4 的位移数值记录到表 1 — 3 中。表1--1 4.加载至 1500N 时，千分表 3 的指针转过 105 小格，这时进行卸载，每次卸载 100N ，直至载荷为零，（千分表的指针每次逆转 7 小格，直至载荷为零），切把每次卸载后千分表 1,2,4 的位移数值记录到表 1 — 3 中。 5.加载、卸载、记录要有专人负责，要严肃、认真。三单向静刚度的计算机床的静刚度是由机床各个部件刚的刚度决定的。实验时把测力环抵在刚性轴的中点处，则机床的静刚度与床头、尾座、刀架它们之间的刚度关系可以用下式表示： k 机1=k 机1+41（k 机1+k 尾1）式中 k 头= y 头头F k 刀= y 刀刀F k 尾= y 尾尾F 式中y 头、y 刀、y 尾为在其所受不同载荷的情况下，床头、尾座、刀架的对应位移值，该值可由千分表 1 、 2 、 4 中读出，即千分表3对应数值，F 头=F 尾= 2 1F 刀，则F 刀等于加载数值。四要求

橡胶刚度和刚度的关系

Q：在做隔振设计的时候,计算出所需要的橡胶刚度值,但是厂家提供的只有邵式硬度值,请问如何对应这两者? A：橡胶硬度和刚度橡胶硬度和刚度没有对应关系，硬度是橡胶经配合、炼胶、硫化后胶料自身的特性，刚度是橡胶产品的特性，但结构尺寸一定，刚度随硬度增加而增大。厂家应该会提供力量－变形的信息．如果没有，可结合硬度＋几何形状（如果规则的话）进行估算．除了估算，估计还得要实测，如静载荷下的压缩量，来判断是否能起作用刚度只能计算静刚度，厂家需要做应力应变测试，通过abaqus可以计算静刚度，误差一般小于10% Ps：胶料的硬度随着硫磺含量的增加而增加。对天然橡胶胶料，硫磺用量若增加1~3份，硬度就会提高5度；对天然/丁笨/顺丁并用胶，硫磺用量增加1.5~4份，提高硬度5度。起初随着硫量的增加，交联程度也增加，其硬度加大，硫添加到一定量后出现过硫，对任何橡胶来说，硫化时不只是产生交联，还由于热及其它因素的作用产生产联链和分子链的断裂。这一现象贯穿整个硫化过程。在过硫阶段，如果交联仍占优势，橡胶就发硬，定伸强度继续上升，反之，橡胶发软，即出现返原。力/位移=橡胶的静刚度。硬度、定伸强度等都和静刚度大小有关系。硬度越大静刚度越大，至于定伸强度数据倒是有就是没有分析，这个你自己可以统计一下数据，进行一下分析，就可以得出结论。静刚度是橡胶的刚度指标，一般通过硬度控制，它和硬度、定伸是成正比关系的 Q：静刚度4kg/mm应该对应橡胶邵氏硬度多少度？ A：静刚度是对产品成品的整体弹性特新来说的，每压缩1毫米需要4公斤力，和产品截面和高度都相关联，而邵氏硬度是描述橡胶材料本身软硬程度的一个测量表述值，如果产品结构确定了，那么可以调整橡胶硬度来满足4Kg/mm，反之如果确定了使用什么硬度的材料，那么可以调整产品的结构尺寸来达到静刚度规定值，显然，把这个试验调试交给橡胶生产厂来做更方便，设计使用方只需要静刚度结果进行验收。一般设计时用邵氏A60度值时的弹性模量来做设计计算，出现不大的偏差由生产来调整。可以向橡胶生产厂索要直径10毫米高10毫米的试粒样品来自行测定该硬度橡胶的弹性模量 Q：刚度、强度、硬度如何区别

43-具有变刚度特性和阻尼功能的NIVOMAT全自动行车高度控制系统

豳匿Ｅ雯甄圈ｌ具有变刚度特性和阻尼功能的ＮＩＶＯＭＡＴ全自动行车高度控制系统具有变冈幢特性和阻尼功能的ＮＩＶＯＭＡＴ全自动行车高度控制系统ＮｌＶｏＭＡＴＶｅｈｉｃＩｅＬｅＶｅｌＣＯｎｔｒＯＩＳｙｓｔｅｍＦｅａｔｕｒｉｎｇＶａｒＩａｂＩｅＳｔｉｆｆｎｅｓｓ＆Ｄａｍｐｉｎｇ撰文／上海汇众萨克斯减振器有限公司工程部严平一７ＦＳａｃｈｓ的Ｎｉｖｏｍａｌ全自动行么一车高度控制系统（下文简称Ｎｉｖｏｍａｔ系统）在悬架中用以替代传统的减振器，实现在任何载重（额定范围内）的情况下自动将车身调整到设计好的最佳姿态（高度），并且同时具备了车高调节、弹性元件和阻尼元件这三者的作用。它由一些必要的功能块（支撑件、泵、蓄能器、储油器、调整器等）组成，并且全部整合在了一个直径为５４—７２ｍｍ的外筒之中。由于车辆后轴载荷变化比较频繁，所以Ｎｉｖｏｍａｔ系统通常被安装在汽车的后桥。Ｎｉｖｏｍａｔ系统除了多功能的特性外，另外一个最显著的特征就是：它用于车身高度调整和平衡的动力完全来自于汽车行驶过程中车桥和车身间的相对运动，完全不需要任何外部能源输入，做到了真正的高度整合、多功能、零功耗、零排放。Ｎｉｖｏｍａｔ系统工作原理图１列出了Ｎｊｖｏｍａｆ系统的内部结构和主要部件。由图可见：控制套管装在空心连杆的内部；控制套管的内部又装着泵杆和两个单向阀，并组成了泵系统；活塞和阀系被安装在连杆的下端（活塞端），它在缸筒内运动并产生阻尼力；高压腔内的液压油和高压气体由一个内隔膜分开。在复原行程，泵腔的体积由小变大，由于单向阀的存在，液压油从低压腔被吸入到泵腔。而在压缩行程时泵腔体积由大变小，同样由于单向阀的存在，液压油从泵腔被泵入到高压腔。如此反复高压腔的压力越来越高把车身顶高至最佳行车高度。一旦达到最佳高度时，系统内部的旁通被打开，油液在泵腔和高压腔内循环。车高就被维持在这一最佳高度。Ｎｉｖｏｍａｔ系统的功能分解１．车高自平衡功能行车高度控制和平衡是Ｎ｜ｖｏｍａｔ系统最重要的一个作用，ＮｊＶＯｌｍａｌ系统可以补偿汽车上由于载荷变化产生的对悬架系统设计要求的变化，从而使汽车在整个载荷变化范围内的动力学特性几乎保持不变，从技术上解决了各种性能提出的对设计要求的矛盾（行车高度、舒适性、操纵稳定性）。同时还可以使车辆具有恒定的离地间隙，提高通过性；使车轮在复原和压缩方向都具有１００％的动行程；优化后的悬架运作位置，减少车桥及车轮的磨损，减少滚动阻力，减少油耗；优化后的车身姿态可以降低整车的气阻系数。减少油耗等优点。由于Ｎｉｖｏｍａｔ系统内部的泵系统是靠车辆行驶时车身与车轴之间的相对运动来提供动力的。所以只有在车辆行驶时它才会起作用。一般一辆满载的装有Ｎｉｖｏｍａｔ系统且运动比为１：１的车辆在行驶５００～１０００ｍ后就可以达到最佳的车身高度。路面越粗糙，Ｎｉｖｏｍａｔ系统的作用速度越快。Ｎｉｖｏｍａｌ系统在出厂前都要进行１００％的泵功能测试，只有在规定的时间内能泵到最高压力的Ｎｊｖｏｍａｔ才能出厂，从而确保每一个Ｎｉｖｏｍａｔ系统都能有良好的性能。２．变刚度弹簧功能Ｎｉｖｏｍａｔ系统在悬架中不仅仅起到高度调节的作用，同时它也是车辆后轴上的承重件。如果可以将一辆汽车的重量分为车身自重与负载两部份的话，那么在装有Ｎｉｖｏｍａｔ的车辆上大部分车身自重仍然由机械弹簧（螺旋弹簧、扭杆或钢板弹簧）支撑。而车辆所装载货物的重量主要由Ｎｉｖｏｍａｔ系统来支撑。因此。当对一个Ｎｉｖｏｍａｔ悬架进行功能展开时，会分解出三个弹性元件。它们是：机械弹簧、Ｎｉｖｏｍａｔ系统（气弹簧．高压腔内的充气反作用力）和缓冲块。在Ｎｉｖｏｍａｔ系统中，机械弹簧的弹力会比传统减振系统的弱一些，因为技术与应用ＡＰＡ（№．９）２∞¨３６　万方数据

白车身静刚度分析的目的及优化方法

白车身静刚度分析的目的及优化方法一、白车身静刚度分析的目的车身刚度主要分为整体刚度和局部刚度，而车身刚度设计是车身NVH 性能的保证基础。车身弯曲及扭转刚度与整车动力学性能、整车NVH 性能、疲劳耐久和操纵稳定性等密切相关。一般来说，通过合理的整车模态匹配和车身刚度设计，特别是车身结构的整体和局部刚度设计，可以为控制和优化整车振动水平和操稳性能提供保障。二、白车身刚度与NVH 的关系 1、一般来说，车身刚度越高， NVH 性能会越好； 2、随着时代的发展，车身的刚度越来越高； 3、高刚度和轻量化指标成为车身开发中日益发展的趋势。三、白车身刚度的目标制定方法 1、白车身弯曲刚度目标制定根据振动力学，我们知道均匀梁的频率可以用如下公式表述，而整车可假设为均匀梁，如图1所示。图1 均匀梁弯曲刚度简化模型整体车身刚度局部车身刚度弯曲刚度扭转刚度

2、白车身扭转刚度目标制定当车身转向时，车辆会发生侧倾，这种侧倾会导致质量从一侧转移至另一侧，并会影响车辆的转向特性。在设计悬架时，车身假设为刚体，而悬架参数是基于此假设设计的，所以我们希望车身的扭转刚度要求足够高，以符合车身刚体假设是正确的，上述假设的正确性，可以通过使车身扭转刚度高于悬架刚度的很多倍来实现。即车身扭转刚度主要是基于操稳确定。图2 汽车操稳侧倾模型图3 悬架侧倾刚度模型

图4 修正后的悬架侧倾刚度四、白车身刚度的常用分析方法通过查阅相关文献及资料，白车身的弯曲及扭转刚度计算方法较多，每个车企不尽相同，对刚度结果的读取及评判也有不同的方法和参考。五、白车身弯曲及扭转刚度优化方法在白车身弯曲和扭转刚度分析过程中，大部分都需要优化，以达到预期的目标或参考值。白车身弯扭刚度提升方法比较多，如接头法、截面法、对标法、应变能法、灵敏度法等。在实际工程中灵敏度法、应变能法应用相对较多，而且效果非常明显。