懸架襯套
關注創建者：匿名 創建時間：2021-10-19
懸架襯套的實例教程
摘要:基于剛度疊加法的原理、非線性有限元分析及優化理論，提出了懸架襯套3 個方向靜剛度的設計方法。以某乘用車懸架橡膠襯套的三向靜剛度設計為例論述了該方法的有效性。該方法對懸架襯套三向靜剛度的設計具有指導意義。
關鍵詞
:橡膠襯套;三向靜剛度;剛度疊加;有限元分析;優化設計
汽車懸架橡膠襯套為懸架系統中重要的彈性元件，三向靜剛度是襯套的重要性能參數，該參數對汽車的操縱穩定性和平順性具有較大影響［1］。
在計算懸架襯套的三向靜剛度時，目前大都采用試湊的方法，或者利用工程中的一些簡單計算公式進行計算［2 － 4］。根據某乘用車懸架系統橡膠襯套的三向靜剛度設計要求，基于剛度疊加法、非線性有限元分析和優化理論，文中提出了懸架襯套3 個方向靜剛度的設計計算方法。首先對襯套進行參數化，利用ABAQUS 軟件計算襯套的三向靜剛度與一系列襯套參數的關系; 然后進行數據擬合，得到襯套的三向靜剛度與襯套參數的關系; 最后通過優化計算，得出滿足襯套三向靜剛度要求的襯套參數。給出了一個計算分析實例，說明了文中論述方法的有效性，該方法可以提高懸架襯套三向靜剛度的設計效率。
1 襯套的參數化和參數的確定
圖1 為要求設計的橡膠襯套安裝圖。橡膠體的內外表面分別與鑄鋁內管、尼龍外管硫化。其中高度H、內徑d 和外徑D 是橡膠體的主要尺寸。襯套三向靜剛度的要求見表1。
由于該懸架襯套2 個徑向剛度( Kx，Ky ) 的要求值不一樣，為此把襯套在xy 平面內的橡膠體設計成如圖2 所示的十字架形狀。襯套的橡膠體用2 個寬度參數b1，b2 進行離散化。
展開 馬自達強化了懸架襯套，還升級了離合器及飛輪。該款車型的限滑差速器(limited-slip differential)及2.0 L直列式四缸發動機，可將該2019款車型的動力輸出提升了26 Hp，其最大動力輸出為181 Hp。
馬自達對內飾件也做了調整，但公司尚未透露明細。目前，該公司官網也只發布了簡單的信息。
目前，該款馬自達Drop-Head Coupe概念車只是一款演示車輛，該車型將于下月亮相東京汽車沙龍(Tokyo Auto Salon)。
（來源：蓋世汽車）
1 試驗準備與試驗設計
為研究各種溫度段內底盤橡膠部件的特性變化，本文中選取一種典型的橡膠襯套，即某轎車后縱臂軸套(見圖1)進行研究，這種懸架襯套主要承受汽車加速和制動時的縱向載荷和轉彎時的側向載荷，對減少汽車運動狀態改變時零部件之間的沖擊起重要作用。
考慮到汽車底盤橡膠部件中含有很多純天然橡膠，其特性與純天然橡膠的特性類似。圖2為純天然橡膠隨著溫度的動態特性變化。由圖可以看出，低溫段屬于從玻璃相遷移到橡膠相的過渡階段，在這個范圍內，動態特性變化非常大。因此本文中在研究底盤橡膠部件在不同溫度下動剛度和相位角的變化特性時將試驗溫度點設為：-40，-35，-30，-25，-20，-15，-10，-5，0，20，40，60和80℃。
每次試驗前，為消除Mullin效應，先用測量范圍1.1倍的力進行3次靜態試驗，然后進入正式測試階段。
為消除傳感器噪聲的影響，提高數據的可靠性和真實性[6]，本文中利用Matlab語言對采集信號進行預處理。
2 靜態特性試驗研究
底盤橡膠部件的主要特性有頻率依賴性?振幅依賴性和溫度依賴性[7-10]。橡膠部件的常規特性試驗有兩種，即靜態特性試驗和動態特性試驗。
靜態特性指的是在靜態載荷作用下橡膠部件的特性，例如汽車在停放狀態下橡膠部件的剛度特性。通過靜剛度的調整可控制整車和各總成的定位參數。
本文中以0.1mm/s的加載速度采用三角波的方式進行試驗，得到后縱臂軸套X方向靜剛度曲線，如圖3所示，相應數據見表1。
圖4為X方向靜剛度隨著溫度的變化曲線。由圖可見，靜剛度基本上隨著溫度的下降而增大，-40℃時的靜剛度約為80℃時靜剛度的1.3倍。
展開 捷豹：輕量化、懸架系統設計及材質
捷豹2018款E-PACE的輕量化表現
該款車型的發動機罩、前護板、車頂及艙蓋式后背門采用全鋁材質打造，相較于鋼制發動機罩，其發動機罩為該款捷豹車型減重22磅，而前護板為車身減重6.6磅。除提升燃油里程，該款輕量化的鋁質發動機罩還降低了車輛的重心，提升了車輛的操控能力與穩定性。而鋁質艙蓋式后背門則實現減重33磅。
該款車型設計先進，采用了鉚接/粘合工藝、對某些選定結縫采用激光焊，進一步優化了車重及品質。
捷豹2018款E-PACE懸架系統設計及材質
前轉向節采用了輕量化的空心鑄鋁組件，旨在提升翹曲度，盡可能降低操縱失靈。E-PACE的前副車架經過特殊調準，該結構硬度高。懸架襯套及橫向平衡桿質地堅固，可提升轉向響應速度，確保在低傾斜角下實現轉向控制。
捷豹的工程師們采用了大量的輕量化鋁質懸架組件，在提升的硬度的同時降低非簧載質量，有助于實現車輛的動態性能。后懸架安全在輕質、堅固的鋼質副車架上，優化轉向響應速度，并進行了工藝細化。
5. 寶馬：碳纖維、成本過高
據外媒報道，寶馬工程師表示，碳纖維材料由于價格極為高昂，成本難以降低，在汽車上的應用將不太樂觀。碳纖維材料應用的主要挑戰在于其成本過高，且該項技術的難度也較大，其用途十分有限，僅被用于一級方程式賽車、價格高昂的超豪華車型的車身及底盤。
寶馬明確表示，下一代寶馬5系車輛將不會再使用碳纖維，但寶馬i3、寶馬i8及寶馬7系尚未放棄該材質。他表示大約在2020年，寶馬旗下車輛將大量采用碳纖維。寶馬的i3和i8的整個車身件均采用了碳纖維，而寶馬7系的白車身則采用多種復合材料，涉及碳纖維板、強化鋼質及鋁質元件。
6.
展開 而其召回的共同原因則是車輛所配備的前懸架控制臂襯套在受到較大外力沖擊時可能會發生變形或脫出，并在極端情況下可能導致車輛失控，存在安全隱患。
9月29日，國家市場監督管理總局發布《上汽通用汽車有限公司召回部分別克、雪佛蘭、凱迪拉克品牌汽車》召回公告。公告稱，日前，上汽通用汽車有限公司根據《缺陷汽車產品召回管理條例》《缺陷汽車產品召回管理條例實施辦法》的要求，向國家市場監督管理總局備案了召回計劃，決定自2018年10月20日起，召回以下別克、雪佛蘭及凱迪拉克品牌車輛，共計3,326,725輛。
本次召回范圍內車輛配備的前懸架下控制臂襯套，在受到較大外力沖擊時可能發生變形或脫出，極端情況下可能導致車輛失控，存在安全隱患。上汽通用汽車有限公司將為召回范圍內的車輛免費安裝下控制臂集成式襯套，以消除安全隱患。
歷經近五年時間，上汽通用終于承認“分體式控制臂襯套”存在設計缺陷。曾經轟轟烈烈的“斷軸門”，與一汽大眾掛上了等號；實際上，上汽通用也是當仁不讓的“斷軸”大戶，各個車型均有斷軸的事實為證，從2014年下半年開始，上汽通用各個車型的斷軸事件層出不窮，一個接著一個，屢見不鮮。然而，在廣大通用車主的不斷維權下，上汽通用采取了既不承認錯誤也不召回，而且2014年以后生產的新車繼續采取了存在安全隱患設計的＂分體式控制臂襯套＂，終究釀成了高達333萬級的歷史性“斷軸門事件”。按照一輛車召回成本300元計算，高達333萬輛搭載“分體式控制臂襯套”的上汽通用“斷軸隱患車輛”，光召回材料的費用就在10億元人民幣左右，不重質量安全的后果代價太重！
涉及召回的車型包括昂科威、威朗、英朗、君越、君威、科魯茲、科沃茲、探界者、邁銳寶XL以及凱迪拉克XT5等十余款車型。如果你是上汽通用車主，并不幸躺槍，電動知家建議您趕緊聯系4S店去維修吧。
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懸架襯套及橫向平衡桿質地堅固，可提升轉向響應速度，確保在低傾斜角下實現轉向控制。
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摘要:基于剛度疊加法的原理、非線性有限元分析及優化理論，提出了懸架襯套3 個方向靜剛度的設計方法。以某乘用車懸架橡膠襯套的三向靜剛度設計為例論述了該方法的有效性。該方法對懸架襯套三向靜剛度的設計具有指導意義。
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為研究各種溫度段內底盤橡膠部件的特性變化，本文中選取一種典型的橡膠襯套，即某轎車后縱臂軸套(見圖1)進行研究，這種懸架襯套主要承受汽車加速和制動時的縱向載荷和轉彎時的側向載荷，對減少汽車運動狀態改變時零部件之間的沖擊起重要作用。
考慮到汽車底盤橡膠部件中含有很多純天然橡膠，其特性與純天然橡膠的特性類似。
馬自達強化了懸架襯套，還升級了離合器及飛輪。該款車型的限滑差速器(limited-slip differential)及2.0 L直列式四缸發動機，可將該2019款車型的動力輸出提升了26 Hp，其最大動力輸出為181 Hp。
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而其召回的共同原因則是車輛所配備的前懸架控制臂襯套在受到較大外力沖擊時可能會發生變形或脫出，并在極端情況下可能導致車輛失控，存在安全隱患。
9月29日，國家市場監督管理總局發布《上汽通用汽車有限公司召回部分別克、雪佛蘭、凱迪拉克品牌汽車》召回公告。
2 整車多體動力學分析
本次分析多體動力學模型包括前懸架系統、動力總成系統、轉向系統、穩定桿、后懸架系統以及車體，其中車體為剛體，動力總成簡化為具有轉動慣量的集中質量，懸架系統彈簧、襯套以及緩沖塊的剛度以及阻尼都是實際樣車測得的數據。
