空气悬架用推力杆球铰结构与特点.doc

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1、空气悬架用推力杆球铰结构与特性李建林张俊荣朱锦荣赵亚彬（株洲时代新材料科技股份有限公司，湖南株洲）摘要：本文主要介绍了空气悬架用推力杆球铰的类型，各类型橡胶球铰的结构和特性，重点介绍了应用最广的轴向预压缩球铰的结构和特性以及其生产和压装工序中的质量控制，并介绍了轴向预压缩球铰的承载能力和选型。为汽车推力杆球铰的选型以及结构设计提供了基本方法。关键词：空气悬架；推力杆；橡胶球铰；轴向预压缩【Abstract】Thearticlemainlyintroducesthetypesofrubberbushing

2、usedontheairsuspension,thestructureandcharacteristicsofvarioustypesofrubberbushing,Itfocusesonstructureandcharacteristicsofaxialpre-compressionbushingwhichisappliedthemostwidelyaswellasitsqualitycontrolintheproductionandpress-fitprocess.Inaddition,theart

3、iclealsointroducestheaxialpre-compressionload-bearingcapacityofbushinganditsselection,itprovidesthebasicmethodsfortheselectionofautomotivethrustbaranditsstructuraldesign.【Keywords】：airsuspension,torquerod,rubberbushing,axialpre-compress1推力杆球铰分类汽车推力杆作为关键传

4、力部件广泛应用于空气悬架系统中。汽车推力杆主要应用于保持车桥位置相对固定，用来传递汽车的纵向力或横向力。同时还可传递其他各方向的力和力矩，保证车轮和车身之间有确定的运动关系，使汽车具有良好的驾驶性能。汽车推力杆主要由球头、球铰和套管组成（如图1所示）。汽车在起动、加速和制动时，橡胶球铰频繁受到拉压。由于橡胶承受拉伸力的能力较差，橡胶球铰在使用过程中，为提高橡胶球铰的使用寿命，在球铰安装使用时，使橡胶处于预压缩状态，预图1压缩量的大小应保证球铰使用过程中承受较小的拉伸力,根据橡胶球铰的预压缩方式，推力杆球

5、铰分为：轴向压缩球铰（图2－1）、径向压缩球铰（图2－2）和两个对T装压缩球铰（图2－3）。两个对装压缩的结构在韩国部分车型中选用，用量很少，本文不做详细讲解。图2－2图2－3图2－1图2推力杆球铰结构2径向预压缩球铰结构与性能特性径向压缩球铰压装简便、结构简单灵活，在各种用途的球铰中应用最为广泛，广泛应用于汽车、铁路机车车辆的各种连接关节结构中。按芯轴与外套的组装方式不同分为四类：整体硫化橡胶球铰、压入式橡胶球铰、分瓣外套型橡胶球铰和无外套橡胶球铰。2.1整体硫化型球铰整体硫化型橡胶球铰芯轴、橡胶和外

6、套硫化成一体（如图3），通常情况下金属外套是一个整圆，产品硫化成型以后，橡胶层受外钢套的约束。为了保证橡胶球铰受拉压力时，橡胶始终处于压缩状态，同时提高橡胶球铰的径向承载能力，对外套进行挤压，使橡胶处于压缩状态，来提高径向刚度。芯轴和外套与橡胶粘结的部位可以是直筒形结构，也可以加工成凹弧或凸弧。直筒形橡胶关节在受轴向力作用时，橡胶部分会受剪切作用，表现为径向刚度较大，而轴向刚度较小，径轴刚图3度比相对较高，约为20:1，并且偏转刚度也较大。相比之下，由于凸球形和凹球形橡胶关节在承受轴向力时，橡胶不仅受到

7、剪切作用，还会受到压缩作用，而橡胶的压缩模量比剪切模量大得多。所以径轴刚度比减小，约为20:1～6:1通过调整圆弧的结构来调整径轴刚度比。汽车推力杆球铰具有结构尺寸小、承载能力大的特点，径向最大载荷都在100kN左右，最大外径不大于φ90，因此要求径向刚度大，整圆外套结构受挤压量的限制，有时不能达到设计要求。目前普遍采用如图5所示的结构，外套开槽来保证有足够大的径向挤压量，这种结构具有结构简单、生产工艺简单，成本低，径向承载能力强的特点。[1]2.2压入式球铰压入式橡胶球铰（见图4）首先将芯轴与橡胶硫化

8、成硫化体，然后通过机械外力将硫化体压人外套，再把外套翻边，扣住橡胶。由于橡胶与外套没有硫化在一起，产品无论承受多大径向载荷时，橡胶不会受到拉伸。为了保证橡胶外型面与外套压装后能够完全紧密贴合，同时橡胶向两侧鼓起量适中，橡胶型面设计成驼峰状，中间向下凹，两侧凸起。为了便于压装，芯轴和外套都加工成直筒形的，在橡胶球铰承受轴向力时，通过外套翻边来防制橡胶从外套中滑移。由于橡胶在挤压过程中挤压力分布的不均匀性，还会产生橡胶挤压后鼓出，产品不对称等质