襯套在懸架系統(tǒng)應(yīng)用

1、 1 一、橡膠材料一、橡膠材料二、橡膠襯套的組成二、橡膠襯套的組成三、橡膠襯套的分類三、橡膠襯套的分類目目 錄錄四、橡膠襯套的結(jié)構(gòu)及特性四、橡膠襯套的結(jié)構(gòu)及特性五、橡膠襯套作用五、橡膠襯套作用六、橡膠襯套與懸架的關(guān)系六、橡膠襯套與懸架的關(guān)系 一、橡膠材料l 天然橡膠由橡膠樹上流出的膠乳制取，大約有天然橡膠由橡膠樹上流出的膠乳制取，大約有5000個(gè)異戊二個(gè)異戊二 烯（烯（C5H8）單體構(gòu)成的一種鏈狀高分子）單體構(gòu)成的一種鏈狀高分子1.1 1.1 天然橡膠天然橡膠l天然狀態(tài)下分子結(jié)構(gòu)呈線性，由很長(zhǎng)的分子鏈構(gòu)成，分天然狀態(tài)下分子結(jié)構(gòu)呈線性，由很長(zhǎng)的分子鏈構(gòu)成，分子鏈之間相互不產(chǎn)生交聯(lián)，具有較大的柔順

2、性。子鏈之間相互不產(chǎn)生交聯(lián)，具有較大的柔順性。 一、橡膠材料1.1 1.1 天然橡膠天然橡膠在外力作用下在外力作用下:l分子鏈本身的伸張或收縮表現(xiàn)為天然橡膠的超彈性分子鏈本身的伸張或收縮表現(xiàn)為天然橡膠的超彈性l分子鏈之間的相互摩擦表現(xiàn)為天然橡膠的粘性分子鏈之間的相互摩擦表現(xiàn)為天然橡膠的粘性l分子鏈之間的錯(cuò)動(dòng)表現(xiàn)為天然橡膠的塑性。分子鏈之間的錯(cuò)動(dòng)表現(xiàn)為天然橡膠的塑性。因此天然橡膠具有超彈性、粘性阻尼特性、大變形時(shí)的因此天然橡膠具有超彈性、粘性阻尼特性、大變形時(shí)的塑性三個(gè)重要的物理特性，且對(duì)溫度非常敏感。塑性三個(gè)重要的物理特性，且對(duì)溫度非常敏感。這些物理特性使其變得柔軟、膠粘，很少得到實(shí)際應(yīng)用這些

3、物理特性使其變得柔軟、膠粘，很少得到實(shí)際應(yīng)用 一、橡膠材料1.2 1.2 生膠生膠生膠：未硫化的橡膠膠料即沒有加入配合劑且尚未交聯(lián)的橡生膠：未硫化的橡膠膠料即沒有加入配合劑且尚未交聯(lián)的橡 膠。屬于彈粘性體，在去除外力時(shí)不具備恢復(fù)原狀。膠。屬于彈粘性體，在去除外力時(shí)不具備恢復(fù)原狀。l 一般由線型大分子或帶有支鏈的線型大分子構(gòu)成，可以溶一般由線型大分子或帶有支鏈的線型大分子構(gòu)成，可以溶于有機(jī)溶劑。于有機(jī)溶劑。l 可塑性和粘著性是生膠最重要的特性可塑性和粘著性是生膠最重要的特性混煉膠：生膠與配合劑經(jīng)加工混合均勻且未被交聯(lián)的橡膠?；鞜捘z：生膠與配合劑經(jīng)加工混合均勻且未被交聯(lián)的橡膠。常用的配合劑有硫化劑

4、、促進(jìn)劑、活性劑、補(bǔ)強(qiáng)填充劑、常用的配合劑有硫化劑、促進(jìn)劑、活性劑、補(bǔ)強(qiáng)填充劑、防老劑等防老劑等。1.3 1.3 混煉膠混煉膠 一、橡膠材料l 硫化膠：混煉膠在一定的溫度、壓力和時(shí)間作用下，經(jīng)交聯(lián)硫化膠：混煉膠在一定的溫度、壓力和時(shí)間作用下，經(jīng)交聯(lián)由線型大分子變成三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)而得到的橡膠。一般不溶于由線型大分子變成三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)而得到的橡膠。一般不溶于溶劑。溶劑。1.4 1.4 硫化天然橡膠硫化天然橡膠l 橡膠的填充物通常是炭黑微粒橡膠的填充物通常是炭黑微粒(20nm-50m)，炭黑微粒的填，炭黑微粒的填充改善了分子鏈之間相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)對(duì)分子鏈的磨損破壞，且增充改善了分子鏈之間相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)對(duì)分子鏈的磨

5、損破壞，且增強(qiáng)了對(duì)機(jī)械能的耗散能力，使橡膠阻尼特性和彈性特性得到強(qiáng)了對(duì)機(jī)械能的耗散能力，使橡膠阻尼特性和彈性特性得到增強(qiáng)。增強(qiáng)。l 硫化過程中硫原子在分子鏈的交疊處把天然橡膠分子鏈交聯(lián)硫化過程中硫原子在分子鏈的交疊處把天然橡膠分子鏈交聯(lián) 在一起。硫化工藝加強(qiáng)了橡膠的強(qiáng)度和彈性，使之很難發(fā)生在一起。硫化工藝加強(qiáng)了橡膠的強(qiáng)度和彈性，使之很難發(fā)生 塑性變形，且減少了對(duì)溫度的敏感程度。塑性變形，且減少了對(duì)溫度的敏感程度。 一、橡膠材料1.4 1.4 硫化天然橡膠硫化天然橡膠l 橡膠的填充物通常是炭黑微粒橡膠的填充物通常是炭黑微粒(20nm-50m)，炭黑微粒的填，炭黑微粒的填充改善了分子鏈之間相對(duì)運(yùn)動(dòng)

6、時(shí)對(duì)分子鏈的磨損破壞，且增充改善了分子鏈之間相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)對(duì)分子鏈的磨損破壞，且增強(qiáng)了對(duì)機(jī)械能的耗散能力，使橡膠阻尼特性和彈性特性得到強(qiáng)了對(duì)機(jī)械能的耗散能力，使橡膠阻尼特性和彈性特性得到增強(qiáng)。增強(qiáng)。 一、橡膠材料l 橡膠經(jīng)過硫化和填充兩個(gè)工藝后，其力學(xué)性能主要是彈性特橡膠經(jīng)過硫化和填充兩個(gè)工藝后，其力學(xué)性能主要是彈性特 性和阻尼特性，在不同的使用工況下，它們使橡膠件表現(xiàn)為性和阻尼特性，在不同的使用工況下，它們使橡膠件表現(xiàn)為 兩種重要的特性：即靜態(tài)力學(xué)特性和動(dòng)態(tài)力學(xué)特性兩種重要的特性：即靜態(tài)力學(xué)特性和動(dòng)態(tài)力學(xué)特性1.4 1.4 硫化天然橡膠硫化天然橡膠l 橡膠材料的靜態(tài)力學(xué)特性是指在緩慢加載工況下，

7、通常是線橡膠材料的靜態(tài)力學(xué)特性是指在緩慢加載工況下，通常是線 性加載，橡膠應(yīng)力應(yīng)變行為特性。性加載，橡膠應(yīng)力應(yīng)變行為特性。l 橡膠元件的靜態(tài)力學(xué)特性是指在緩慢線性加載工況下，橡膠橡膠元件的靜態(tài)力學(xué)特性是指在緩慢線性加載工況下，橡膠 元件變形元件變形(t)與外力與外力F(t) 的變化關(guān)系，稱為橡膠元件的靜剛度的變化關(guān)系，稱為橡膠元件的靜剛度特性。特性。 一、橡膠材料1.4 1.4 硫化天然橡膠硫化天然橡膠橡膠材料的靜態(tài)特性橡膠材料的靜態(tài)特性 一、橡膠材料l 動(dòng)態(tài)力學(xué)特性是橡膠材料在受到大小和方向不斷變化的外力動(dòng)態(tài)力學(xué)特性是橡膠材料在受到大小和方向不斷變化的外力 作用時(shí)表現(xiàn)出來的力學(xué)行為，是在加載

8、正弦力作用下的應(yīng)力作用時(shí)表現(xiàn)出來的力學(xué)行為，是在加載正弦力作用下的應(yīng)力 應(yīng)變行為特性。應(yīng)變行為特性。1.4 1.4 硫化天然橡膠硫化天然橡膠 二、橡膠襯套的組成2.1 2.1 橡膠襯套組成橡膠襯套組成l 外筒、內(nèi)筒、橡膠部分外筒、內(nèi)筒、橡膠部分 二、橡膠襯套的組成2.1 2.1 橡膠襯套組成橡膠襯套組成l 常見的橡膠襯套很難提供在低頻振動(dòng)控制時(shí)所需要的大常見的橡膠襯套很難提供在低頻振動(dòng)控制時(shí)所需要的大 阻尼。液壓襯套是一種可在一個(gè)較大的頻率范圍內(nèi)提供阻尼。液壓襯套是一種可在一個(gè)較大的頻率范圍內(nèi)提供 大阻尼和大剛度的振動(dòng)控制元件大阻尼和大剛度的振動(dòng)控制元件 三、橡膠襯套的分類l 壓縮型橡膠襯套能

9、夠承受較大的載荷，多用于載荷大或壓縮型橡膠襯套能夠承受較大的載荷，多用于載荷大或 橡膠空間余量小的場(chǎng)合。橡膠空間余量小的場(chǎng)合。 按照橡膠襯套的形狀：壓縮型、剪切型、復(fù)合型按照橡膠襯套的形狀：壓縮型、剪切型、復(fù)合型 14三、橡膠襯套的分類隔振塊隔振塊 15三、橡膠襯套的分類l 剪切型橡膠襯套多用于希望主方向的彈簧常數(shù)特別低的剪切型橡膠襯套多用于希望主方向的彈簧常數(shù)特別低的 場(chǎng)合或載荷輕的場(chǎng)合場(chǎng)合或載荷輕的場(chǎng)合 16三、橡膠襯套的分類控制臂襯套控制臂襯套副車架襯套副車架襯套 17三、橡膠襯套的分類l 復(fù)合型橡膠襯套，在以上兩種橡膠襯套的彈簧常數(shù)比均復(fù)合型橡膠襯套，在以上兩種橡膠襯套的彈簧常數(shù)比均

10、不能達(dá)到要求時(shí)，常采用這種形式的橡膠襯套，這種襯不能達(dá)到要求時(shí)，常采用這種形式的橡膠襯套，這種襯 套能夠承受剪切和壓縮載荷套能夠承受剪切和壓縮載荷 18三、橡膠襯套的分類控制臂襯套控制臂襯套副車架襯套副車架襯套 19四、橡膠襯套的結(jié)構(gòu)和特性l 橡膠變形與剛度特性橡膠變形與剛度特性 20四、橡膠襯套的結(jié)構(gòu)和特性 21四、橡膠襯套的結(jié)構(gòu)和特性l 橡膠筒形襯套與剛度特性橡膠筒形襯套與剛度特性 22四、橡膠襯套的結(jié)構(gòu)和特性(2)對(duì)對(duì)(1)若橡膠厚度增加一倍若橡膠厚度增加一倍P方向剛度為方向剛度為1/2(3)對(duì)對(duì)(2)嵌入中間板只能使嵌入中間板只能使Q方向剛度變硬方向剛度變硬 23四、橡膠襯套的結(jié)構(gòu)和特

11、性(4)若對(duì)端部配置橡膠，便形成如圖所示的特性若對(duì)端部配置橡膠，便形成如圖所示的特性(5)設(shè)計(jì)成有減弱槽結(jié)構(gòu)，可改變彈簧特性設(shè)計(jì)成有減弱槽結(jié)構(gòu)，可改變彈簧特性 24四、橡膠襯套的結(jié)構(gòu)和特性靜剛度特性曲線的非線性是橡膠材料的非線性和金屬約束面的共同作用靜剛度特性曲線的非線性是橡膠材料的非線性和金屬約束面的共同作用動(dòng)剛度以及阻尼頻率隨頻率的增加而增大動(dòng)剛度以及阻尼頻率隨頻率的增加而增大動(dòng)剛度隨溫度增大而減小，隨振幅的增大而減小動(dòng)剛度隨溫度增大而減小，隨振幅的增大而減小靜、動(dòng)剛度隨橡膠材料的彈性模量增加而增加靜、動(dòng)剛度隨橡膠材料的彈性模量增加而增加 25五、橡膠襯套功用l 橡膠的彈性模量較金屬的小，

12、隔振減噪效果顯著橡膠的彈性模量較金屬的小，隔振減噪效果顯著 橡膠橡膠0.28Mpa ；金屬；金屬2.10GPa5.1 5.1 優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)l 橡膠的形狀不受限制，各方向的剛度可在一定范圍內(nèi)橡膠的形狀不受限制，各方向的剛度可在一定范圍內(nèi) 自由的選擇，變更起來也較容易；自由的選擇，變更起來也較容易； 能適當(dāng)?shù)倪x擇三個(gè)方向的彈簧剛度比能適當(dāng)?shù)倪x擇三個(gè)方向的彈簧剛度比 l 能很容易的與金屬件牢固結(jié)合，大大簡(jiǎn)化了固定和支能很容易的與金屬件牢固結(jié)合，大大簡(jiǎn)化了固定和支 撐結(jié)構(gòu)，使整車質(zhì)量降低，另外與金屬容易結(jié)合使得撐結(jié)構(gòu)，使整車質(zhì)量降低，另外與金屬容易結(jié)合使得 襯套可以承受多方向的載荷襯套可以承受多方向的載荷

13、 26五、橡膠襯套功用l 硫化橡膠的內(nèi)部摩擦比金屬內(nèi)部的摩擦大，且具有隨頻硫化橡膠的內(nèi)部摩擦比金屬內(nèi)部的摩擦大，且具有隨頻 率增大而增大的傾向，故在共振時(shí)振幅較小。內(nèi)部摩擦率增大而增大的傾向，故在共振時(shí)振幅較小。內(nèi)部摩擦 產(chǎn)生的阻尼可以吸收振動(dòng)和沖擊能量產(chǎn)生的阻尼可以吸收振動(dòng)和沖擊能量 5.1 5.1 優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn) 27五、橡膠襯套功用l 隔振隔振 緩和從路面?zhèn)鱽淼恼駝?dòng)及沖擊，在不改變低頻段的隔振緩和從路面?zhèn)鱽淼恼駝?dòng)及沖擊，在不改變低頻段的隔振 特性的前提下，能夠大大改善系統(tǒng)在高頻段的隔振效果特性的前提下，能夠大大改善系統(tǒng)在高頻段的隔振效果 隔離高頻固體振動(dòng)，降低路面不平度引起的車內(nèi)噪聲。隔離高頻

14、固體振動(dòng)，降低路面不平度引起的車內(nèi)噪聲。5.2 5.2 功用功用 28五、橡膠襯套功用l 起萬(wàn)向鉸的功能，可以避免一些零件在使用中受彎和早期起萬(wàn)向鉸的功能，可以避免一些零件在使用中受彎和早期 磨損。磨損。 5.2 5.2 功用功用l 通過調(diào)整易改變懸架的特性，實(shí)現(xiàn)懸架的精確設(shè)計(jì)。通過調(diào)整易改變懸架的特性，實(shí)現(xiàn)懸架的精確設(shè)計(jì)。 29六、橡膠襯套與懸架6.1 6.1 橡膠襯套與前懸架橡膠襯套與前懸架l 車輛在起伏路面行駛時(shí)車輛在起伏路面行駛時(shí),可認(rèn)為輸入輪胎的力是上下方向，可認(rèn)為輸入輪胎的力是上下方向，Z方向方向 的剛度小利于車輛的平順性、舒適性。的剛度小利于車輛的平順性、舒適性。l 車輛駛過道路

15、接縫、減速帶車輛駛過道路接縫、減速帶 等小凸起時(shí)，不僅有上下等小凸起時(shí)，不僅有上下 力，還有相當(dāng)大的前后力，力，還有相當(dāng)大的前后力， X方向剛度小利于緩和沖擊。方向剛度小利于緩和沖擊。l Y向剛度大，提高了汽車的橫向剛度，抗側(cè)傾性好，從而提高汽車向剛度大，提高了汽車的橫向剛度，抗側(cè)傾性好，從而提高汽車 的操控性。的操控性。 30六、橡膠襯套與懸架6.1 6.1 橡膠襯套與前懸架橡膠襯套與前懸架l 轉(zhuǎn)彎行駛受側(cè)向力時(shí)（圖中左轉(zhuǎn)）轉(zhuǎn)彎行駛受側(cè)向力時(shí)（圖中左轉(zhuǎn)）襯套襯套A A的變形小的變形小襯套襯套B B的變形大的變形大車輪產(chǎn)生負(fù)前束車輪產(chǎn)生負(fù)前束車輛趨于不足轉(zhuǎn)向車輛趨于不足轉(zhuǎn)向 31六、橡膠襯套與

16、懸架6.1 6.1 橡膠襯套與前懸架橡膠襯套與前懸架 32六、橡膠襯套與懸架l 轉(zhuǎn)彎受側(cè)向力時(shí)轉(zhuǎn)彎受側(cè)向力時(shí)6.1 6.1 橡膠襯套與前懸架橡膠襯套與前懸架 33六、橡膠襯套與懸架Fyl 轉(zhuǎn)彎受側(cè)向力時(shí)轉(zhuǎn)彎受側(cè)向力時(shí)6.1 6.1 橡膠襯套與前懸架橡膠襯套與前懸架 34六、橡膠襯套與懸架l 受縱向力時(shí)受縱向力時(shí)b b點(diǎn)側(cè)向位移大點(diǎn)側(cè)向位移大于于a a點(diǎn)，點(diǎn)，b b點(diǎn)退讓點(diǎn)退讓懸架被向后壓懸架被向后壓車輪前束車輪前束6.1 6.1 橡膠襯套與前懸架橡膠襯套與前懸架 35六、橡膠襯套與懸架6.1 6.1 橡膠襯套與前懸架橡膠襯套與前懸架 36六、橡膠襯套與懸架l 受縱向力時(shí)受縱向力時(shí)6.1 6.1

17、 橡膠襯套與前懸架橡膠襯套與前懸架 37六、橡膠襯套與懸架6.2 6.2 橡膠襯套與后懸架橡膠襯套與后懸架l 車輛在起伏路面行駛時(shí)車輛在起伏路面行駛時(shí),可認(rèn)為輸入輪胎的力是上下方向，可認(rèn)為輸入輪胎的力是上下方向，Z方向方向 （主要是副車架襯套）的剛度小利于車輛的平順性、舒適性。（主要是副車架襯套）的剛度小利于車輛的平順性、舒適性。l 車輛駛過道路接縫、減速帶車輛駛過道路接縫、減速帶 等小凸起時(shí)，不僅有上下等小凸起時(shí)，不僅有上下 力，還有相當(dāng)大的前后力，力，還有相當(dāng)大的前后力， X方向剛度小利于緩和沖擊。方向剛度小利于緩和沖擊。l Y向剛度大，提高了汽車的橫向剛度，抗側(cè)傾性好，從而提高汽車向剛度

18、大，提高了汽車的橫向剛度，抗側(cè)傾性好，從而提高汽車 的操控性。的操控性。 38六、橡膠襯套與懸架l 轉(zhuǎn)彎受側(cè)向力時(shí)（車輛左轉(zhuǎn)）轉(zhuǎn)彎受側(cè)向力時(shí)（車輛左轉(zhuǎn)）6.2 6.2 橡膠襯套與后懸架橡膠襯套與后懸架襯套襯套A A的變形大的變形大襯套襯套B B的變形小的變形小車輪產(chǎn)生前束車輪產(chǎn)生前束車輛趨于不足轉(zhuǎn)向車輛趨于不足轉(zhuǎn)向Fy 39六、橡膠襯套與懸架6.2 6.2 橡膠襯套與后懸架橡膠襯套與后懸架 40六、橡膠襯套與懸架l 制動(dòng)受縱向力時(shí)制動(dòng)受縱向力時(shí)6.2 6.2 橡膠襯套與后懸架橡膠襯套與后懸架X縱臂襯套縱臂襯套X方向軟方向軟制動(dòng)時(shí)車輪后移，制動(dòng)時(shí)車輪后移，緩和沖擊緩和沖擊Fx1.前控制臂拉桿短前控制臂拉桿短 后控制臂長(zhǎng)后控制臂長(zhǎng)