资源描述：
《车用橡胶悬置减振块的分析与研究.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。
1、设计与计算车用橡胶悬置减振块的分析与研究承德陆上先锋工业责任有限公司 吴宗锟河北工业大学 武一民 陈 健 [摘要]汽车的发动机悬置系统主要采用橡胶减振块,合理地设计橡胶减振块可有效地降低发动机的振动。本文对橡胶减振块的功能及结构形式进行了分析,并分别给出了简单拉压矩形板、简单剪切矩形板及斜向布置的矩形板的刚度特性表达式。叙词: 汽车 发动机 悬置 橡胶 结构 设计3)防止由发动机振动引起的人体的不舒服及疲劳;1前言4)防止部件的疲劳、损坏或误操作,诸如散热器、继随着现代汽车使用性能要求的不断提高,人们对汽电器、仪表等等。车的振动与噪声也提出了更高的要求,为了使
2、汽车具有总的来说,橡胶减振块具有三大功能:支承、限位、良好的舒适性,近年来国内外对发动机悬置系统进行了隔振。大量的分析与研究。由于橡胶弹性元件优越的减振降噪橡胶减振块的结构形式通常为复合型、剪切型和压功能,汽车的结构系统使用了大量形状各异,功能不同缩型3种,如图1所示。的橡胶支承元件;轿车、客车、货车等车辆的发动机悬置系统主要采用橡胶减振块。国外橡胶支承元件的设计开发技术已经比较成熟,国内在这方面则存在较大差距。为了掌握各种橡胶支承元件的设计开发技术,对发动机悬置中的橡胶减振块进行分析,对橡胶材料的特性参数进行研究具有重要的实际意义。图1 橡胶减振块的结构形式
3、2橡胶减振块的功能及结构形式3橡胶减振块参数的设计现代汽车的发动机及其动力总成是通过悬置系统安装在汽车底盘上的,而大量汽车的悬置通常采用橡胶3.1 橡胶的弹性模量减振块。橡胶减振块承受着发动机的重量,在受各种干橡胶是一种高分子物质,是一种非线性材料,橡胶扰力作用的情况下,应能有效地限制其最大位移,以避有弹性滞后现象,即在加载了一定时间以后才会产生最免发生与邻近件的干涉,同时,它应具有良好的隔振作终变形。同样,卸载后,也要经过一些时间才能恢复。由用:既要降低来自发动机的振动与冲击,也要降低来自于橡胶的变形是时间的函数,通常加载瞬时所确定的弹路面的振动与冲击。因此
4、橡胶减振块的功能是:性模量为瞬态弹性模量,而加载后橡胶产生的最终变形1)允许车架或车身扭转而不致给机身造成过大的确定的模量为静态弹性模量。在计算橡胶减振块的静变残余应力,并防止给装置造成过大的残余变形,特别是形时,应采用静态弹性模量。动载荷是随时间变化的载对于四点支承型式;荷,故动态弹性模量将大于静态弹性模量。动态弹性模2)减少由发动机振动引起的结构噪声,并减小声波量Ed与静态弹性模量Es之比值nd=EdöEs是一个重的传播;要参数,它受橡胶品种、工作温度、相对变形大小等多种2002年第3期·29·©1995-2005TsinghuaTongfangOptic
5、alDiscCo.,Ltd.Allrightsreserved.设计与计算因素的影响,在减振设计中,一般取nd=2～2.5。试验表明,在此范围内,弹性模量的变化约为5%。图2 橡胶的温度系数曲线图4 弹性模量随硬度的变化曲线3.2 橡胶减振块的设计公式发动机支承用橡胶减振块总是承受拉压、剪切或它们的复合作用,在设计制作橡胶支承时,应对橡胶件的受力变形特性做出预测。3.2.1 简单的拉、压橡胶减振块常用的承压橡胶振块如图1所示。根据隔振要求,设计橡胶减振块时,应计算橡胶块的高度、受力面积等。简单拉、压的矩形板承受单向拉压作用的矩形板将产生两种变形:受力方向上的拉
6、压变形和周边的胀大变形,图3 橡胶的形状系数曲线其外力—变形关系如下:EsADF=H 综上所述,工作状态下橡胶的静态弹性模量Es为:式中:A——受力面积;Es=NtNFEH——橡胶块厚度;2式中:E——受硬度变化影响的弹性模量,kgöcm。E值D——受力方向的变形;由图4确定(温度15℃,相对变形15%,LFEs——橡胶静态弹性模量。=0.25);Nt——温度影响系数;NF——形状影响系数;A×BDLF=或LF=2(A+B)H4H2A×B——矩形截面橡胶块的长×宽,cm;D——圆形截面橡胶块的直径,cm;H——橡胶块的厚度,cm。图5 承压橡胶减振块工作状态
7、下橡胶的动态弹性模量Ed为:Ed=ndEs=ndNtNFE若被支承的发动机的总重为W,整个系统要求的而动态剪切模量:固有频率为f,则橡胶减振块在垂直方向的动刚度为:Gd=1ö3Ed2Kd=Wög=(2Pf)在减振设计中,一般应控制变形为15%～25%。因每只橡胶减振块的动刚度为:此控制变形D为:KdW2K1d==(2Pf)D=(0.15～0.25)Hnng·30·汽车研究与开发©1995-2005TsinghuaTongfangOpticalDiscCo.,Ltd.Allrightsreserved.设计与计算式中:n——橡胶减振块个数。由上式推导得:每只橡胶
8、减振决的静刚度为:F=(KCcos2A
