基于车身虚拟振动台的汽车橡胶衬套特性分析

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1、基于车身虚拟振动台的汽车橡胶衬套特性分析闫鑫，王忠校，于保君一汽技术中心车身部车身试验室，长春【摘要】本文基于技术中心车身虚拟仿真振动台课题，采用LMS公司的VirtualLab软件为多体建模仿真平台，利用Matlab软件自制程序，获得了衬套的非线性刚度曲线和非线性阻尼曲线。对比汽车橡胶衬套试验中得到的线性刚度值，其更加真实的体现了橡胶衬套的非线性特性对于整车多体仿真的重要意义，从而为车身疲劳寿命研究提供更加准确的载荷输入。【关键词】汽车橡胶衬套，非线性特性，多体仿真AnalysisonRubberBushingofCarBodyVirtualTestRigYanXin

2、,WangZhongxiao,YuBaojunChinaFAWGroupCorporationR&DCenterBodyLaboratoryofBodyDepartment，ChangchunAbstract:BasedontheprojectofcarbodyvirtualtestriginRDC,thesoftwareVirtualLabbyLMSisadoptedtobuildtheMBSmodelandaMatlabprogramisexploitedtoacquirethenonlinearstiffnesscurvesanddampcurvesofrubbe

3、rbushing.Comparingtothelinearvalueoftherealtest,itisconcludedthatthenonlinearpropertyoftherubberbushingistremendouslyimportantandallthejobwehavedonecanprovidemoreaccurateloadinputforthestudyofcarbody’sfatiguelife.Keyword:Rubberbushingofthevehicle,Nonlinearproperty,Multi-bodysimulation1引言

4、目前在所有的汽车悬架系统中都可以看到橡胶衬套，悬架部件通过橡胶衬套相互联接或联接到子系统，这些衬套对设计具有理想的准静态和动态特性的悬架系统起着极其重要的作用。因此一个多体模型的优劣从根本上取决于其非线性特性的准确性。所以对衬套特性的研究以及建立新型高精度衬套模型具有很重要的意义。2整车多体模型的建立乘用车整车多体模型的建立是一个复杂的系统工程。需要确定底盘系统硬点位置、部件连接关系、刚体质量质心和转动惯量参数（包括底盘刚体、动力总成以及车身全内饰总成等）以及悬置系统弹性和非线性衬套动态特性等一系列参数。刚体部件、动力总成以及全内饰车身等刚体特性利用LMS模态试验台测量

5、及CAD三维数据计算获得，同时需要对横向稳定杆柔性化处理，对上部转向系统简化处理，并对橡胶衬套和缓冲块作动态非线性分析处理。整车多体模型如图1所示：图1整车多体模型3传统橡胶衬套特性传统的橡胶衬套静刚度曲线如图2所示，可以看出当位移大于2mm和位移小于-3mm时，力的误差很大。图2传统的静刚度曲线传统的橡胶衬套动刚度曲线如图3所示。对于此种动刚度曲线，每一点的动刚度值是由该频率下力--位移曲线的峰值（两个点）确定的，如图4，并没有考虑到该频率下迟滞回线形状的影响，而迟滞回线的形状代表了其能量的损耗即动态阻尼。图3传统的动刚度曲线图430Hz0.8mm幅值下的迟滞回线因此

6、，使用传统的静刚度和动刚度曲线来描述衬套特性是不准确的。因此需要重新设计试验方法来研究橡胶衬套特性，并得到精确的橡胶衬套模型。4橡胶衬套试验目前橡胶衬套动态参数试验采用MTS振动台如图5所示进行，只能输出衬套不同方向下的静态刚度和随频率变化的动刚度（不同幅值）加载方向夹具被试件图5MTS振动台新设计试验方法中橡胶衬套的非线性刚度和阻尼特性通过单轴动态试验得到。试验方案为覆盖一定范s围的振幅和频率的矩阵，如表1所示。振幅值为使用中该自由度方向上最大值max的一个函数。表1衬套特性试验矩阵振幅频率每个方向上的自由度属性都应做试验。典型的圆柱形橡胶衬套的6个方向的自由度如图6

7、所示：图6橡胶衬套的自由度更详细的衬套和悬置测试方案如表2所示。值得注意的是，这些正弦加载试验中的频率值应至少循环10次，以保证迟滞回线的稳定性。表2衬套试验表格**表示如果为轴对称，只需测试径向的一个方向图7所示为橡胶衬套试验100%最大幅度，不同频率下的迟滞回线。图7100%最大幅度不同频率下的迟滞回线5非线性橡胶衬套特性分析原理橡胶衬套非线性动态响应可以用力F和位移s以及通过位移求导得到的速度v函数来表示。其方程如下：F()s,s&=F(s,v)=F(s)+F(v)sv当衬套被应用到汽车悬置上时下列特征是非常典型的：ò从试验结果可见