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汽车悬置产品常见质量问题分析作者：李先洲李建鲁王海林来源：《中国新技术新产品》2019年第14期摘; 要：汽车悬置大批量生产中最常见失效模式为铝合金托臂断裂，断裂会造成车辆无法行走，断裂原因比较多，有设计强度安全系数不足的原因，也有铸件本身就存在缺陷，象裂纹和内部气孔，裂纹通过外观检查可以发现，而内部气孔除非100% 采用X 光检查，否则难以发现，该文以铸造过程中产生的缩孔而造成断裂为例进行了分析。
关键词：悬置断裂;悬置异响;断裂分析中图分类号：U464; ; ; ; ; ; ; 文献标志码：A0 引言近年来，为了改善汽车内的振动情况，在现在汽车动力总成中采用了大量的液压悬置系统。
理想的悬置系统应具备以下2点特性：在5 Hz～20 Hz的低频范围内，为了有效衰减路面不平和发动机怠速燃气压力不均匀引起的低频大振幅的振动，需具有高刚度、大阻尼的特性;而在20 Hz以上的频带范围内，为了降低车内噪声，提高汽车的操纵稳定性，需具有低刚度、小阻尼的特性。
液压悬置克服了传统动力总成橡胶悬置阻尼偏小的局限性，能够更好地满足汽车动力总成隔振的要求。
液压悬置具有低频阻尼大，高频动刚度小，减振降噪更为理想等特点，可有效地衰减汽车动力总成振动，因此，液压悬置因其具有良好的隔振性能而被广泛应用于现在的汽车中。
发动机液压悬置主要零件构成为相互扣合的底座，用于限位内套管在底座上的主簧和上罩壳上的连接架，其技术要点是：主簧两侧与上罩壳之间有X向限位缓冲块，另外一侧设有Z向限位缓冲块，主簧通过底部骨架限位在底座和上罩壳之间，而且主簧与骨架之间有空腔结构;底座为空腔结构，底座外侧通过凸台铆接中空的盖板，底座上设计有一体式孔形流道盖板，下流道盖板与骨架之间由内向外依次设有上流道盖板和解耦膜.这样的设计充分利用了空间，抑制了低频大振幅和高频动态硬化及异响，从而提升整车舒适性。
评价悬置的主要技术参数为XYZ 3个方向的动静刚度、阻尼角和破坏力，从目前技术来看，悬置厂家在满足技术指标方面已经很成熟，而在批量生产阶段，客户主要抱怨为车辆过颠簸路面时悬置异响和断裂。
![液压悬置的结构规范[技巧]](https://img.taocdn.com/s1/m/0c8f88c927fff705cc1755270722192e45365894.png)
动力总成液压悬置的结构规范动力总成液压悬置的结构规范1 范围本标准适用于各系列车型动力总成液压悬置的结构规范；本标准主要说明了动力总成液压悬置的结构规范,并假设输入的布置边界条件满足布置要求；2 规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。
凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。
凡是不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。
无3 术语和定义无4 目标液压悬置的结构目标：在5～20Hz的低频范围内，需具有高刚度、大阻尼的特性，可有效衰减因路面不平和发动机怠速燃气压力不均匀引起的低频大振幅的振动；而在20 Hz以上的频带范围内，需具有低刚度、小阻尼的特性，可降低车内噪声，提高汽车的操纵稳定性。
5 液压悬置的结构设计5.1液压悬置的研究分析因国内的液压悬置研究起步比较晚，目前液压悬置的设计方式主要以消化吸收国外同类轿车的悬置系统布置方式和研究现有悬置产品的动特性为主，然后根据参考样件进行参考设计；目前对参考样件的分析主要有以下两种方式：5.1.1试验分析液压悬置的试验包括悬置元件试验和内部组件试验。
悬置元件试验的目的是获得悬置在不同的激励频率和振幅下的三向动刚度和滞后角特性，为仿真分析的验证和悬置的优化设计提供数据参考。
组件试验的目的是分析单个组件在整个悬置元件中的作用，测试主要组件的特性参数值，如橡胶主簧的弹性系数kr，阻尼系数br，上、下液室体积刚度kv、kb和橡胶主簧的等效泵压面积Ap等。
5.1.2理论分析理论分析的是根据参考样件建立精确的仿真模型，在此基础上通过仿真计算分析液压悬置的动刚度、阻尼的频变特性和幅变特性，找出影响悬置动特性的关键设计参数，进而进行结构参数的优化匹配。
5.2液压悬置的分类液压悬置按控制方式可以分为被动悬置、半主动悬置和主动悬置三种。
半主动悬置和主动悬置在隔振降噪性能方面要优于被动悬置，但它们的结构比较复杂、成本较高、系统稳定性较差。
动力总成悬置系统的结构及类型一、悬置结构及发展历史常见的悬置类型按发展历程来分有橡胶悬置、液压悬置、半主动悬置、主动悬置。
见图1所示。
图1 悬置的结构、性能及发展历程二、橡胶悬置橡胶悬置按结构分，可以分为衬套型悬置，方块形橡胶悬置以及楔形橡胶悬置衬套型橡胶悬置的橡胶元件位于内外两个圆筒形的金属管(内芯和外管)之间，橡胶可以用于承受压力或剪力，或者二者兼而有之。
衬套型橡胶悬置按主簧结构的形状还可以分为八字形，一字型以及X 型（见图2）。
每种类型的衬套型悬置三向刚度比例不一样，适应不同的整车要求。
图2 衬套型橡胶悬置结构图方块形橡胶悬置主要用在前置后驱车的左右悬置上，形成一对V型悬置组，可以通过调整安装角度获得更好的整车状态下的解耦及频率分布效果（见图3）。
具体计算过程的可以参照我发表的在汽车技术杂志上论文《基于动力总成质心位移及转角控制的悬置系统优化设计》。
图3 V型布置悬置系统及块状橡胶悬置结构图楔形橡胶悬置的橡胶元件硫化在金属两侧，主要用于承受剪切力，通常用在前置后驱车的变速器悬置上。
图4展示了两种楔形悬置的结构。
在分析中对于拉得比较开得悬置可以作为两个悬置来计算，相当于又形成了一对V型悬置组。
图4 楔形橡胶悬置结构图三、液压悬置液压悬置按结构分为筒形液压悬置以及梯形液压悬置，一般美系和日系车用筒形液压悬置的较多，欧系喜欢用梯形液压悬置。
液压悬置内部布置有解耦盘/膜,以及形成惯性通道的流道板。
流道板和橡胶主簧之间形成上夜室，底膜（皮碗）与流道板之间形成下液室，用于存储液体。
筒形液压悬置为了降低高频动刚度硬化还装有节流盘。
具体结构见图5所示。
而梯形液压悬置由于结构的限制一般不设节流盘。
被动式液压悬置的发展一共历经了三代，这一部分内容将在后续的文章中做具体的阐述。
图5 筒形液压悬置结构图四、半主动悬置半主动悬置的控体系统由电子控制单元、电磁阀、带有活动阀的悬置主体构成（可以是橡胶悬置或液阻悬置）（见图6），其工作原理为：电子电子控制单元监控发动机转速并在怠速时发出信号开启电磁阀；电磁阀开启后，发动机进气歧管内的负压力促使勾当阀开启，打开节流孔。
车辆橡胶悬置系统的研究进展车辆橡胶悬置系统是指利用橡胶材料作为弹簧来减震和减振的汽车悬挂系统。
随着汽车工业的发展，橡胶悬置系统的研究也在不断深入，以满足人们对舒适性和安全性的需求。
本文将从橡胶材料的优势、系统结构和研究进展三个方面对车辆橡胶悬置系统进行深入探讨。
一、橡胶材料的优势橡胶材料作为车辆悬置系统的主要材料之一，具有许多优势。
橡胶具有良好的弹性和阻尼特性，可以有效地减震和减振。
橡胶材料具有较好的耐疲劳性和耐磨损性，可以满足汽车长时间运行的需求。
橡胶材料的重量轻、成本低、制造工艺简单，可以减轻车辆整体重量，提高燃油效率，并降低生产成本。
橡胶材料在车辆悬置系统中具有独特的优势，为系统的性能提升提供了重要支持。
二、系统结构车辆橡胶悬置系统一般由弹簧、减震器、防倾杆和橡胶支撑等组成。
弹簧承担着支撑车身重量和缓冲路面不平的作用，而橡胶支撑则起到缓冲和隔振的作用。
减震器则主要用于阻尼弹簧振动，提高行车稳定性和乘坐舒适性。
而防倾杆则可以减少车身倾斜，提高车辆操控性。
橡胶材料作为系统的主要弹性元件，起到了至关重要的作用，直接影响着车辆的悬挂性能和舒适性。
三、研究进展随着汽车工业的发展，车辆橡胶悬置系统的研究也在不断深入，涌现出许多新的技术和材料。
在橡胶材料方面，新型的聚合物材料和复合材料被广泛应用于橡胶悬置系统中，具有更高的强度、耐疲劳性和耐磨损性。
在系统结构方面，一些新型的悬挂结构设计被提出，如主动悬挂和半主动悬挂系统，可以根据路况和车速变化实时调节车辆悬挂刚度和减震阻尼，提高行车稳定性和乘坐舒适性。
一些新型的电子控制系统和传感器技术也被应用于车辆悬挂系统中，可以实现对车辆悬挂系统的智能化控制和监测，提高系统的性能。
随着电动汽车的普及和发展，车辆橡胶悬置系统也面临着新的挑战和机遇。
电动汽车的电池重量较大，对悬挂系统的要求更高，需要更高的减震能力和稳定性。
针对电动汽车的橡胶悬置系统研究也日益受到关注，将会有更多的创新技术被应用在此领域。
车辆橡胶悬置系统的研究进展橡胶悬置系统是指通过使用橡胶材料作为车辆悬置系统的核心组件来减震，它是目前主流的乘用车悬挂系统之一。
近年来，随着汽车工业的不断发展，橡胶悬置系统的研究也在不断深入。
本文将从橡胶悬置系统的定义、分类、使用和优势等方面进行探讨。
一、橡胶悬置系统的定义橡胶悬置系统是指利用粘弹性材料，特别是橡胶材料，通过缓冲和减震来实现车辆悬挂系统的一种传统形式。
这种悬挂系统通常由弹簧、减震器、橡胶振动器等组成。
橡胶振动器就是指利用橡胶材料作为主要弹性组件的悬挂系统。
根据橡胶悬置系统的特点，它可以分为以下几种：1、钢层橡胶弹簧悬挂系统钢层橡胶弹簧悬挂系统主要是一种多片式橡胶弹簧的构造形式，具有特殊的簧片形状和弹性特性，可以有效地减小车身脱离地面的冲击和噪声。
橡胶筋悬挂系统主要是一种单片式橡胶弹簧的构造形式，利用特殊的橡胶筋线圈形状来实现车身的悬挂。
3、鼓式橡胶蓄能器悬挂系统鼓式橡胶蓄能器悬挂系统主要是由一个或多个鼓形橡胶蓄能器组成的，通过橡胶蓄能器的膨胀和收缩来实现车辆悬挂和减震。
橡胶悬置系统相比于传统的金属弹簧和减震器悬挂系统，具有如下优势：1、噪音小橡胶弹簧结构简单，摩擦小，摩擦噪音小，减震性能良好，可以有效地降低车辆行驶过程中的噪音。
2、舒适性好橡胶悬置系统减震性能优异，能有效地减轻车身震动，增强乘坐舒适度。
3、可靠性高橡胶材料具有较强的耐热性和耐腐烂性，橡胶悬置系统具有较强的耐用性和可靠性。
4、节能环保橡胶悬置系统不仅能降低车辆能耗，并且在制作过程中不会产生大量的污染物和垃圾，在一定程度上可以做到环保。
综上所述，橡胶悬置系统是一种有很大发展前景的新型汽车悬挂系统。
尽管橡胶悬置系统在某些方面还存在一些问题，但通过不断的研究和改进，相信它将会在未来自动化驾驶等领域得到广泛应用。
液压悬置中的一些问题
1橡胶主簧
一般说来，弹性元件的压缩刚度和剪切刚度存在差别，对橡胶而言，其压缩刚度远比剪切刚度大。
通过合理选择控制橡胶元件的形状和尺寸，能同时调节元件垂、纵、横三个方向的刚度。
如图2-4所示的圆锥形隔振器，其橡胶元件为中空的圆锥体橡胶堆，无论承受哪一个方向的载荷，橡胶元件同时都出现压缩和剪切变形，通过改变橡胶元件的几何尺寸，特别是改变锥角，可以获得合适的垂向和横向刚度。
作为液力悬置的基本弹性元件，橡胶主簧即选用这种垂向加载时受剪切的结构形式，既保证了动力总成悬置系统有足够的垂向和横摇柔度，又有较大的侧向刚度:同时还容易实现液力悬置的橡胶主簧刚度比传统橡胶悬置刚度更小的目的，有利于消减橡胶主簧的高频驻波振动的不良影响??。
这是因为在低频大振幅振动时，液力部分惯性通道的作用，使悬置具有大阻尼和较大的刚度，因而橡胶主簧的刚度可以较小，以提高悬置高频隔振性.
2.惯性通道
上/下液室之间通过惯性通道相连，当悬置在振动激励作用下，上下液室间产生压力波动，通道内液体质量随着上液室的泵动在惯性通道中来回运动而出入下液室，形成振荡液柱。
液柱在运动中产生沿程能量损失和在出口、入口时的局部能量损失，从而达到衰减振动能量的目的。
另外，在振动过程中，上下液室的压力克服液柱的惯性阻力而使液柱具有的动能在入口和出口处被损失掉了，而且这
种损失所表现的外在阻尼远大于由于液体的粘性引起的沿程能量损失所表现的外在阻尼。
很明显，这种带惯性通道的液力悬置的阻尼比普通的带节流孔的液力悬置的阻尼要大得多??。
之所以被称为“惯性通道”，是因为它限制了液体并控制其方向，因为通道内的振荡液柱产生惯性阻力以抵抗上液室的泵动力。
惯性通道能使悬置在低频大振幅的激励下获得大阻尼特性，衰减振动能量。
而在高频小振幅激励下，上液室的体积变化量较小，上下液室间的压力差也较小，由于粘性液体与通道壁之间以及液体分子间的摩擦作用，液体流经惯性通道的阻力较大，此时，惯性通道内液体几乎不再流动，即产生所谓的动态硬化。
这将导致悬置的动刚度上升，高频隔振降噪性能明显恶化。
为了解决此问题，在悬置内部设置了解藕元件。
3.解藕元件
解藕元件是一个至关重要的部件，一方面希望它能消除高频小振幅时的动态硬化带来的不利影响，使悬置具有低刚度特性，同时另一方面又要注意不至于过分降低悬置在低频大振幅时的大阻尼作用。
因此解藕器的功能是作为一受频率限制的浮动活塞。
目前各解祸式液力悬置的解祸元件的形式主要可分为以下两种。
第一种是利用小刚度的解藕盘(或解祸膜片)与解祸间隙的相互作用，如图2-5 (a)所示的悬置。
悬置在大幅振动输入时，上液室的泵动作用导致解祸盘紧贴至其底座上，间隙为零，变形终止，阻止液体流动，此时液体按通常方式全部流经惯性通道，产生大阻尼效应;而在小振幅输入时，上液室泵动有限，不能使解祸盘贴至底座上，于是解祸盘随上液室内压力波动在液室间振动，降低了上室的压力波动，在这种情况下，解祸盘的流动阻力远小于惯性通道内的流阻，只有极少或没有振荡液体通过惯性通道，从而得到所需的低动刚
度。
解祸间隙未关闭的状态称为悬置处于“解祸状态”。
由图2-5 (b)得知，解祸盘与隔板之间的轴向间隙为0.15mm，当振幅为士Im m、士。
.5mm时动刚度值较大:而当振幅为士O.Imm时，动刚度显著降低。
另一种在悬置中实现解祸功能的方法是利用具有变刚度特性的橡胶膜，如图2-6所示。
随着变形量的增加，橡胶膜的刚度值由缓到快地增大，在高频小振幅激励的情况下，橡胶膜在低刚度区工作，上液室的压力波动可引起其动态变形，从而有效地消除动态硬化;在低频大振幅激励下，上液室体积变化较大，使橡胶膜产生较大的变形，从而进入高刚度区工作，保证仍有足够的液体流经惯性通道，实现大阻尼要求。
由此，解祸元件使液力悬置成为一个典型的非线性系统，其动态特性与激励幅值和频率有关。
