振动与冲击
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悬架中橡胶弹性元件隔振设计方法研究"
张立军余卓平
（同济大学汽车学院，上海!7778!）
摘要本文利用考虑橡胶弹性元件的9:;悬架单自由度模型研究了悬架中橡胶弹性元件的隔振设计方法。文章通过计算机仿真分析，深入讨论了橡胶弹性元件对悬架振动特性的影响，研究了橡胶弹性元件与悬架等效刚度、和等效阻尼的匹配设计方法。研究结论对于改善悬架系统的隔振特性和悬架橡胶元件的设计有一定的工程指导意义。
关键词：悬架，橡胶弹性元件，隔振，设计
中图分类号：%!<769，.-="
7引言
悬架是汽车的最重要结构系统之一，对于汽车的正常行驶非常重要。通常悬架是指保证车轮或车桥与汽车承载系统之间具有弹性连接并能传递载荷、缓和冲击、衰减振动以及调节汽车行驶过程中车身位置和姿态的有关装置的总称。其最主要功能是传递在车轮和车架（或车身）之间的一切力和力矩，并缓和路面不平度引起的冲击，衰减由此引起的车体系统的振动，保证汽车行驶的平顺性。为此，悬架系统中通常利用弹性元件（例如钢板弹簧、螺旋弹簧等）和阻尼元件（例如液压阻尼减振器等）来缓和和衰减振动。正是由于悬架对汽车的重要性，人们对悬架系统的设计已经进行了深入的研究，对于其中的弹性元件和阻尼元件的设计和匹配也形成了比较成熟的方法［9>"］。
目前，在汽车的悬架系统中，尤其是在现代轿车的悬架系统中，还大量应用性状各异的橡胶弹性元件，最主要的应用是导向装置中的橡胶衬套和悬架系统的支撑胶垫［"，;］。它们虽然应用已经很广泛，但是对于其设计方法所进行的研究还很缺乏，见诸于文献的就更少了。在文献［"］中，非常简单地介绍了形状十分简单的橡胶衬套的三个方向的静态刚度的估算方法，以及分离输入型和整体输入性的悬架支撑胶垫的静刚度的测试结果。文献［=］则利用(/(?0分析技术研究了悬架的弹性运动学特性，分析了橡胶衬套的特性对悬架力学特性的影响情况。文献［@>A］则讨论了悬架橡胶衬套对悬架力学特性和顺从性的影响。文献［8］则比较深入地分析了悬架系统中的橡胶弹性元件对悬架振动传递特性，尤其是高频固体振动隔离特性的影响机理。因此，系统深入地进行有关悬架系统元件设计方法的研究非常迫切，也具有重要的工程意义。
本文主要讨论悬架系统中的橡胶弹性元件在隔振方面的设计方法，研究对象是分离输入型和整体输入型悬架橡胶支承垫。为此，研究中首先建立考虑橡胶弹性元件影响的单自由度9:;车振动模型，通过隔振分析讨论橡胶弹性元件影响悬架振动特性的机理，在此基础上，讨论橡胶弹性元件与悬架刚度和阻尼参
数匹配设计的理论和方法。
图9研究用悬架振动模型
9研究用模型的建立
首先简单介绍分离输入型和整体输入型悬架系统橡胶垫。分离输入型是指分别通过两个橡胶垫将弹簧力和减振器阻尼力传递到车身上，而整体输入型是指利用一个橡胶垫同时将弹簧力和减振器阻尼力传递到车身上。为此，根据两种形式悬架橡胶垫的工作原理，建立两种考虑橡胶弹性元件的单自由度悬架模型，如图9（B）所示的考虑橡胶元件的单自由度悬架振动模型（分离输入型）和（C）所示的考虑橡胶元件的单自由度悬架振动模型（整体输入型），图9（D）所示为忽略橡胶元件的单自由度悬架振动模型。图中!为
"高等学校博士点基金资助项目（!7797!;<77@）
收稿日期：!77!>7<>!<修改稿收到日期：!77!>78>!;
第一作者张立军男，在职博士，讲师，98