商用车驾驶室悬置系统筒式橡胶衬套的线性静态刚度特性研究.pdf

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1、汽车制造技术现代制造工程（ＭｏｄｅｒｎＭａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ）２０１４年第１０期商用车驾驶室悬置系统筒式橡胶衬套的线性倡静态刚度特性研究黄文汉，孙大许（河源职业技术学院机电工程学院，广州５１７０００）摘要：筒式橡胶衬套是悬置系统重要的承载结构零件，其三向线性静态刚度特性直接影响着悬架的使用性能。基于某商用车驾驶室悬置系统筒式橡胶衬套，应用非线性有限元分析软件ＡＢＡＱＵＳ对橡胶衬套的径向、轴向与偏摆刚度进行计算分析，采用ＭＴＳ８３１弹性体试验系统对样件进行了刚度试验。探讨了衬套缩颈对橡胶衬套三向线性静态刚度的影响。仿真分析结果与试验结果进行了对比，误差在允许范围内

2、，验证了有限元分析方法在橡胶衬套开发与设计中的有效性。以上仿真计算与分析的方法对商用车驾驶室悬置系统筒式橡胶衬套的设计开发具有重要的工程指导意义。关键词：橡胶衬套；静态刚度；有限元法；试验中图分类号：ＴＰ３９１文献标志码：Ｂ文章编号：１６７１—３１３３（２０１４）１０—００５０—０４StudyofthelinearcharacteristicofthevariablestiffnesssuspensionrubberbushingsＨｕａｎｇＷｅｎｈａｎ，ＳｕｎＤａｘｕ（ＳｃｈｏｏｌｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌａｎｄＥｌｅｃｔｒｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＨｅｙｕａｎＰｏｌｙｔｅｃｈｎｉ

3、ｃＣｏｌｌｅｇｅ，Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ５１７０００，Ｃｈｉｎａ）Abstract：Ａｒｕｂｂｅｒｂｕｓｈｉｎｇｉｓａｎｉｍｐｏｒｔａｎｔｌｏａｄｅｄｓｔｒｕｃｔｕｒｅｐａｒｔｓｏｎｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎ．Ｉｔｓｓｔｉｆｆｎｅｓｓｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｃａｎｉｎｆｌｕｅｎｃｅｔｈｅｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｄｉｒｅｃｔｌｙ．Ｆｉｒｓｔｌｙ，ａｒｕｂｂｅｒｂｕｓｈｉｎｇ’ｓｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｎｄｄｅｓｉｇｎｉｎｇｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓａｒｅｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．Ｔｈｅｎｔｈｅｓｔｉｆｆ-ｎｅｓｓｉｎｅａｃｈｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｒｅｃａｌｃｕｌａｔｅｄｉｎｄｉｆｆｅｒｅ

4、ｎｔｒｅｄｕｃｉｎｇｃｏｎｔｅｎｔｓｗｉｔｈｎｏｎｌｉｎｅａｒｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｓｏｆｔｗａｒｅＡＢＡＱＵＳ．Ｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｒｅｄｕｃｉｎｇｃｏｎｔｅｎｔｓｏｎｓｔｉｆｆｎｅｓｓｉｎｅａｃｈｄｉｒｅｃｔｉｏｎｉｓｃｏｍｐａｒｅｄａｎｄａｎａｌｙｚｅｄ．Ａｔｌａｓｔ，ｔｈｅｒｕｂｂｅｒｂｕｓｈｉｎｇ’ｓｓｔｒｕｃｔｕｒｅｉｓｉｍｐｒｏｖｅｄ，ａｎｄｉｔｓｓｔｉｆｆｎｅｓｓｉｎｅａｃｈｄｉｒｅｃｔｉｏｎｉｓａｎａｌｙｚｅｄｔｏｃｏｍｐａｒｅｄｗｉｔｈｔｈｅｔｅｓｔｉｎｇｒｅｓｕｌｔ．Ｔｈｅｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｍｅｔｈｏｄｉｓｐｒｏｖｅｄｅｆｆｅｃｔｉｖｅｉｎｔｈｅｄｅ

5、ｖｅｌｏｐｍｅｎｔｐｒｏｃｅｓｓｏｆｒｕｂｂｅｒｂｕｓｈｉｎｇｓ．Keywords：ｒｕｂｂｅｒｂｕｓｈｉｎｇ；ｓｔａｔｉｃｓｔｉｆｆｎｅｓｓ；ｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｍｅｔｈｏｄ；ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ［２-４］度决定了其结构特点。一般筒式橡胶衬套的设计０引言原则是重点考虑三向线性静态刚度并兼顾疲劳寿命商用车行驶路况较为复杂，悬置系统橡胶衬套结要求。构的合理设计可以显著改善驾乘人员的乘坐舒适性传统的橡胶衬套在设计过程中对于线性静态刚［１］与汽车的行驶平顺性。所以，橡胶衬套大量应用于度的计算主要依靠简单的经验公式，这种方法计算误商用车驾驶室悬置系统中。筒式橡胶衬套因其具有差大，不利于产品

6、的快速开发与优化设计。文献［５］结构简单、易于制造及性能稳定等特点得以在商用车归纳出驾驶室悬置系统筒式橡胶衬套线性静态刚度驾驶室悬置系统中广泛应用。筒式橡胶衬套结构设的本构模型选择方法，随后对该类橡胶衬套的有限元计主要考虑三向（径向、轴向及偏摆）线性静态刚度、仿真计算方法进行了说明。安装角度及疲劳寿命的要求。橡胶材料特性直接影本文基于某商用车驾驶室悬置系统筒式橡胶衬响着筒式衬套三向线性静态刚度与疲劳寿命，安装角套产品，应用大型有限元分析软件ＡＢＡＱＵＳ对其径倡南沙科技计划资助项目（２０１２０１０１９）５０黄文汉，等：商用车驾驶室悬置系统筒式橡胶衬套的线性静态刚度特性研究２０１４年第１０期

7、向、轴向及偏摆静态刚度进行了仿真计算，应用该模型因其形式简单且在模拟天然橡胶材料的ＭＴＳ８３１弹性体试验系统对样件进行了三向线性静态中、小变形时有足够的精确度而得以广泛应用。刚度试验，仿真计算与试验误差较小，在工程允许范２．２橡胶衬套有限元分析模型的建立与计算围之内，证明了计算方法的合理性。通过计算探讨了首先应用Ｈｙｐｅｒｍｅｓｈ软件对筒式橡胶衬套的橡胶缩颈对橡胶衬套三向线性静态刚度的影响。以上仿筒进行网格划分，四面体单元体积容易因