汽車橡膠襯套的作用

　　【太平洋汽車】汽車橡膠襯套的作用是連接副車架與車身，減少頻繁震動引起的疲勞破損，在很大程度上改善車輛的NVH性能，機構橡膠襯套，包括內套、橡膠層、外套、內套和橡膠層整體硫化在一起，再將此橡膠體通過工裝將橡膠體壓入外套中，橡膠襯套在壓入配合外套以后，由于駝峰狀突起之間還有空間，有利于橡膠的流動變形，增大了橡膠層。

　　副車架橡膠襯套的作用是連接副車架與車身，減少頻繁震動引起的疲勞破損，在很大程度上改善車輛的NVH性能。

　　橡膠襯套或橡膠支座作為減震元件被廣泛的應用于汽車底盤中，主要集中在發動機、變速器、傳動軸與車架或車身的連接處，以及懸架系統中。主要作用是衰減發動機、傳動系及路面傳遞到車身的振動，可以在很大程度上改善車輛的NVH性能。因此，研究橡膠元件的力學特性及疲勞特性具有非常重要的意義。

　　由于橡膠材料的幾何和材料雙重非線性使得橡膠產品的常規設計非常困難，對橡膠力學特性及疲勞壽命的研究長期以來一直停留在實驗驗證的階段。近些年隨著有限元技術的發展，人們可以利用大型有限元分析軟件來對橡膠產品進行非線性有限元分析，大大縮短了設計周期，提高了產品的設計精度和可靠性。

　　首先，對橡膠襯套的三維實體模型利用HyperMesh軟件進行映射網格劃分，建立橡膠襯套的有限元模型，然后在ABAQUS軟件有限元仿真環境下通過適當的材料、單元、接觸等特性選取，再設置特定的邊界條件，對橡膠襯套進行有限元分析。計算得出在特定載荷下橡膠襯套應力最大值的位置，并與實驗中出現裂紋破壞的零件進行比較，確定橡膠襯套非線性有限元分析的可靠性。

　　其次，完成了橡膠襯套的疲勞試驗，動靜剛度測定試驗，阻尼測定試驗等，試驗結果驗證了有限元分析的正確性。

　　第三，簡單介紹了橡膠襯套結構優化的基本思路和流程，并用HEEDS軟件具體完成了該橡膠襯套結構參數的優化設計（主要針對小位移段的剛度要求），實現了對橡膠襯套結構參數優化流程的自動控制。優化結果完全可以作為橡膠襯套的改進方案，進行深入的設計研究。

　　最后，根據橡膠襯套的最大應力要求，及襯套的靜剛度要求，利用OptiStruct軟件對橡膠襯套進行拓撲優化設計，拓撲優化的結果為橡膠襯套的結構改進設計提供了設計思路。

　　本文在完成橡膠襯套的疲勞試驗、動靜剛度測試試驗及阻尼試驗的基礎上，基于橡膠的超彈性模型，完成了橡膠襯套的非線性有限元分析，并與實驗結果進行對比，研究表明有限元分析中所得到的靜剛度曲線與試驗測定的靜剛度曲線基本一致，有限元分析中模型的應力最大處正是疲勞試驗中發生裂紋破壞的零件的裂紋起始位置。從而說明對橡膠襯套的非線性有限元分析在橡膠襯套的設計中具有很高的實用性。本文對橡膠襯套的參數化優化結果及拓撲優化結果為該襯套的改進設計提供了可行的設計方案。

（圖/文/攝：太平洋汽車 問答叫獸）