懸架橡膠襯套靜動特性研究及其應用.pdf

1、橡膠襯套主要用于車輛懸架系統(tǒng)各部件間以及與車身的連接，起到隔振降噪作用，其評價指標—靜、動剛度不僅影響懸架運動特性，也影響平順性等整車性能。本文以麥弗遜懸架的舒適性橡膠襯套與扭力梁懸架的斜置橡膠襯套為對象，開展了如下研究工作:
　　首先，在分析橡膠襯套材料超彈性本構(gòu)關(guān)系特點及其方程的基礎上，先建立兩種襯套有限元模型，再通過對本構(gòu)方程的系數(shù)仿真估算，實現(xiàn)襯套特定材料的單、雙軸拉伸以及平面剪切三種力學性能試驗的擬合，并與相應試驗結(jié)果進

2、行對比以建立襯套材料的合理本構(gòu)關(guān)系;初選襯套材料本構(gòu)方程系數(shù)，進行靜態(tài)特性的三軸向剛度初步仿真并對比結(jié)構(gòu)靜剛度試驗結(jié)果，以仿真逼近試驗的思想構(gòu)建優(yōu)化目標函數(shù)，運用自適應響應面算法識別出較優(yōu)襯套材料本構(gòu)方程系數(shù)以建立精確襯套模型;對此襯套模型進行繞軸向的靜剛度仿真，使襯套特性的評價指標—六向靜剛度得到重構(gòu);為舒適性橡膠襯套設置不同大小的徑縮量，研究軸、徑向靜剛度仿真曲線的變化規(guī)律，并與靜剛度試驗值進行對比以確定合理徑縮量;對含全六向剛度襯

3、套和含剛?cè)狁詈弦r套的扭力梁懸架分別進行結(jié)構(gòu)強度分析，通過對比所得最大位移與最大應力以判定簡單全六向剛度襯套模型的可用性。
　　其次，從時域到頻域分析建立橡膠襯套材料的粘彈性本構(gòu)關(guān)系，確定使用prony級數(shù)來描述，按照襯套動態(tài)特性的受振原理，對襯套模型設定邊界條件并施加頻域內(nèi)軸、徑向位移激勵，為prony級數(shù)賦初值并執(zhí)行襯套動態(tài)特性初步仿真，得到軸、徑向輸出反力的頻率依賴性曲線并與襯套動態(tài)特性試驗結(jié)果進行對比，同樣以仿真逼近試驗的思

4、想構(gòu)建優(yōu)化目標函數(shù)，運用自適應響應面算法識別出較優(yōu)prony級數(shù)系數(shù)以建立精確襯套模型;對此襯套模型進行特定頻率下的動態(tài)特性仿真，得到軸、徑向輸出反力與位移間的關(guān)系曲線，其所圍面積即遲滯環(huán)是計算滯后角指標的關(guān)鍵參數(shù)，能確保襯套動態(tài)特性指標的完全重構(gòu);進一步為舒適性橡膠襯套設置不同大小的徑縮量，分析軸、徑向輸出反力的頻率依賴性曲線變化規(guī)律，將頻率接近零時對應的軸、徑向剛度和靜剛度試驗值進行對比以確定襯套動態(tài)特性研究時的合理徑縮量。

5、　　基于橡膠襯套靜、動態(tài)指標在車輛性能分析中的重要性，列舉懸架運動特性的分析方法，總結(jié)各類試驗和相關(guān)文獻中懸架運動特性評價指標的統(tǒng)計數(shù)據(jù)和運動規(guī)律，以此作為本文研究的準評價標準;通過對含橡膠襯套的麥弗遜與扭力梁懸架進行運動特性仿真，分析所得懸架運動特性主要評價指標變化與運動規(guī)律的合理性;進一步通過扭力梁懸架運動特性的響應分析來確定襯套各向剛度的正負效應即靈敏度，將靈敏度較大的襯套剛度作為設計變量以進行扭力梁懸架運動特性響應的全因子實驗設

6、計，獲得襯套剛度優(yōu)化值并代入懸架模型中后進行再仿真，所得結(jié)果再與準評價標準對比來判定襯套剛度的優(yōu)化效果。
　　最后，建立包含整車動力學模型的平順性仿真系統(tǒng)，以整車平順性評價指標的變化為判定依據(jù)，設定有無橡膠襯套以及舒適性橡膠襯套某向剛度受屏蔽的假設條件，在平順性仿真中進行懸架橡膠襯套對人體主觀反應影響的研究，通過編制Matlab程序來處理所得仿真數(shù)據(jù)，與人體舒適滿意度的范圍表進行比較，分析襯套對單軸向及總加權(quán)加速度均方根值影響的各

7、向剛度靈敏度。
　　論文基于橡膠襯套材料力學性能試驗與結(jié)構(gòu)靜、動態(tài)試驗，通過對麥弗遜和扭力梁懸架的橡膠襯套進行靜、動態(tài)特性研究，優(yōu)化識別了襯套材料超彈及粘彈性本構(gòu)方程系數(shù)以建立精確襯套模型，主要重構(gòu)了襯套各向靜剛度并提出了襯套靜、動特性仿真中合理徑縮量的確定方法，分析了懸架運動特性與整車平順性評價指標響應的襯套各向剛度靈敏度，并在懸架運動特性仿真分析中對襯套靜剛度進行再優(yōu)化，所得結(jié)果較為滿意。論文研究成果為懸架橡膠襯套或車輛其他類