懸架橡膠襯套靜動特性研究及其應(yīng)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(biāo)—靜、動剛度不僅影響懸架運(yùn)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(diǎn)及其方程的基礎(chǔ)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(shí)現(xiàn)襯套特定材料的單、雙軸拉伸以及平面剪切三種力學(xué)性能試驗(yàn)的擬合，并與相應(yīng)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)

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(jìn)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(yàn)結(jié)果，以仿真逼近試驗(yàn)的思想構(gòu)建優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)，運(yùn)用自適應(yīng)響應(yīng)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(jìn)行繞軸向的靜剛度仿真，使襯套特性的評價指標(biāo)—六向靜剛度得到重構(gòu);為舒適性橡膠襯套設(shè)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(yàn)值進(jìn)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(jìn)行結(jié)構(gòu)強(qiáng)度分析，通過對比所得最大位移與最大應(yīng)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(shè)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(yàn)結(jié)果進(jìn)行對比，同樣以仿真逼近試驗(yàn)的思

4、想構(gòu)建優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)，運(yùn)用自適應(yīng)響應(yīng)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(jìn)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(jì)算滯后角指標(biāo)的關(guān)鍵參數(shù)，能確保襯套動態(tài)特性指標(biāo)的完全重構(gòu);進(jìn)一步為舒適性橡膠襯套設(shè)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(yīng)的軸、徑向剛度和靜剛度試驗(yàn)值進(jìn)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(biāo)在車輛性能分析中的重要性，列舉懸架運(yùn)動特性的分析方法，總結(jié)各類試驗(yàn)和相關(guān)文獻(xiàn)中懸架運(yùn)動特性評價指標(biāo)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)和運(yùn)動規(guī)律，以此作為本文研究的準(zhǔn)評價標(biāo)準(zhǔn);通過對含橡膠襯套的麥弗遜與扭力梁懸架進(jìn)行運(yùn)動特性仿真，分析所得懸架運(yùn)動特性主要評價指標(biāo)變化與運(yùn)動規(guī)律的合理性;進(jìn)一步通過扭力梁懸架運(yùn)動特性的響應(yīng)分析來確定襯套各向剛度的正負(fù)效應(yīng)即靈敏度，將靈敏度較大的襯套剛度作為設(shè)計(jì)變量以進(jìn)行扭力梁懸架運(yùn)動特性響應(yīng)的全因子實(shí)驗(yàn)設(shè)

6、計(jì)，獲得襯套剛度優(yōu)化值并代入懸架模型中后進(jìn)行再仿真，所得結(jié)果再與準(zhǔn)評價標(biāo)準(zhǔn)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(xué)模型的平順性仿真系統(tǒng)，以整車平順性評價指標(biāo)的變化為判定依據(jù)，設(shè)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(shè)條件，在平順性仿真中進(jìn)行懸架橡膠襯套對人體主觀反應(yīng)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(jìn)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(xué)性能試驗(yàn)與結(jié)構(gòu)靜、動態(tài)試驗(yàn)，通過對麥弗遜和扭力梁懸架的橡膠襯套進(jìn)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(yùn)動特性與整車平順性評價指標(biāo)響應(yīng)的襯套各向剛度靈敏度，并在懸架運(yùn)動特性仿真分析中對襯套靜剛度進(jìn)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