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大型矿车发动机橡胶悬置静、动态刚度特性研究胡启国;周亨;罗天洪;彭涛;田振勇【摘要】大型矿车的发动机质量巨大、安装方式独特,对其发动机悬置的静、动态刚度特性进行研究具有重要意义.采用显式有限元计算方法对大型矿车的发动机橡胶悬置进行了静、动态刚度特性分析,并在试验台上进行试验来检测数值仿真的精度,结果表明:大型矿车发动机悬置的静刚度仿真测试相对误差在8％以内、动刚度仿真测试相对误差在15％以内,这说明仿真与测试结果较为吻合,可以在结构设计阶段通过数值模拟的方式预测其静、动态刚度特性.研究结果对大型装备悬置系统的结构设计、缩短研发周期以及预防振动噪声具有参考价值.【期刊名称】《机械设计与制造》【年(卷),期】2015(000)012【总页数】4页(P213-215,220)【关键词】大型矿车;橡胶悬置;静、动态刚度;显式有限元法【作者】胡启国;周亨;罗天洪;彭涛;田振勇【作者单位】重庆交通大学机电与汽车工程学院,重庆 400074;重庆交通大学机电与汽车工程学院,重庆 400074;重庆交通大学机电与汽车工程学院,重庆 400074;重庆交通大学机电与汽车工程学院,重庆 400074;重庆交通大学机电与汽车工程学院,重庆 400074【正文语种】中文【中图分类】TH16;TH114摘.：大型矿车的发动机质量巨大、安装方式独特，对其发动机悬置的静、动态刚度特性进行研究具有重要意义。
采用显式有限元计算方法对大型矿车的发动机橡胶悬置进行了静、动态刚度特性分析，并在试验台上进行试验来检测数值仿真的精度，结果表明：大型矿车发动机悬置的静刚度仿真测试相对误差在8%以内、动刚度仿真测试相对误差在15%以内，这说明仿真与测试结果较为吻合，可以在结构设计阶段通过数值模拟的方式预测其静、动态刚度特性。
研究结果对大型装备悬置系统的结构设计、缩短研发周期以及预防振动噪声具有参考价值。
随着矿用自卸车的不断发展，人们对其平顺性和舒适性的要求不断提高，因此矿用自卸车的NVH性能就显得尤为重要，它是衡量平顺性和舒适性的重要指标之一。
静刚度、动刚度、阻尼系数及动静刚度比的定义以及实际意义减振橡胶制品的主要性能指标有静刚度、阻尼系数及动静刚度比。
减振橡胶制品按载荷速度的不同分为静刚度、动刚度和冲击刚度。
一、刚度-受外力作用的结构抵抗弹性变形的能力，称为刚度；刚度常用单位变形所需的力或力矩来表示。
刚度分析的意义在于控制结构变形，防止发生振动、颤振或失稳。
1.静刚度-当载荷缓慢加于减振器，变形速度在1cm/min左右甚至更低，且橡胶的变形量不超过橡胶受试方向厚度的20%时，测得的力与变形的关系称为静刚度。
2.动刚度-减振器在以一定的振幅（不超过橡胶厚度的5%）和一定频率（一般为在5~ 60Hz）交变载荷作用下，测得的振动刚度称为动刚度。
（1）如果动作用力变化很慢，即动作用力的频率远小于结构的固有频率时，可以认为动刚度与静刚度基本相同。
否则，动作用力的频率远大于结构的固有频率时，结构变形比较小，动刚度则比较大。
（2）但是，当动作用力的频率与结构的固有频率相近时，有可能出现共振现象，此时结构变形最大，刚度最小。
（3）金属件的动刚度与静刚度基本一样（因为一般外界作用力的频率远小于结构的固有频率）。
而橡胶件一般是不一样的，其静刚度一般来说是非线性的。
（4）橡胶件的动刚度是随频率变化的，一般是频率越高，动刚度越大。
另外动刚度与振动的幅值也有关系，同一频率下，振动幅值越大动刚度越小3.冲击刚度-载荷以2~6m/s的速度使减振器变形时.测得的刚度称为冲击刚度。
4.动静刚度比即为测得的动刚度与静刚度的比值。
5.减振橡胶制品使用的橡胶材料，动静刚度比对振动传递和减振效果有较大影响。
动静刚度比越小橡脑材料的回弹性越好，振动传递效果越好。
金属弹簧等理想弹性体的动静刚度比为1，其他非理想弹性体的动刚度都大于静刚度.两者的比值越自近于1，振动传递性能就越好。
橡胶弹性体具有粘弹性，对动载有表现出灵敏的粘弹潜后性，动静刚度比必然大于1，理论上讲橡胶弹性体的粘弹滞后性虽对减振性能有利。
减振橡胶动、静态刚度名词解释刚度又称弹簧常数。
弹簧常数是指弹簧发生单位长度或厚度应变时所需的力。
原来这个概念是来评价金属弹簧的。
用于橡胶时，是指橡胶松弛单位长度所需的力，即橡胶发生单位长度应变所需的力，单位N/mm。
刚度分为静态刚度（Ks）和动态刚度（Kd）。
以下分别进行介绍。
一、静态刚度Ks静态刚度的定义：指减振橡胶在一定的位移范围内,其所受压力(或拉伸力) 变化量与其位移变化量的比值。
静态刚度的测定必须在一定的位移范围内测定,不同的位移范围测定的静态刚度值是不同的,但有的厂家则要求整个位移范围测定的变化曲线.下面以压缩应变试验为例说明减振橡胶与金属弹簧的静态刚度的不同之处：图1 金属弹簧压缩载荷—位移曲线图将金属弹簧压缩到弹簧弹性极限内的一定范围的位移量后，再将压力缓慢匀速卸去，弹簧所受的载荷与位移量的关系如图1所示呈线性关系,在外力卸去后弹簧能够回复到初始位置.图2 减振橡胶压缩载荷—位移曲线图将减振橡胶压缩到一定范围的位移量后，再将压力缓慢匀速卸去，减振橡胶所受的载荷与位移量的关系如图2所示呈非线性关系,在外力卸去后减振橡胶不能够回复到初始位置,出现位移相对于载荷的滞后现象。
从上面的试验可以得出:橡胶的静态刚度是在一定的位移范围内,其所受载荷变化量与其位移变化量的比值,位移范围不同所得到的静态刚度值是不同的,即(F2-F1)/(X2-X1)≠(F3-F2)/(X3-X2) 。
而金属弹簧在任意位移范围内其所受载荷变化量与其位移变化量的比值是一定的,即(F2-F1)/(X2-X1)=(F3-F2)/(X3-X2).将金属弹簧和减振橡胶同时压缩到极限后,金属弹簧的压力会一直保持不变,而减振橡胶的压力会随着时间的推移出现压力松弛的现象,如图3所示,减振橡胶的这种压力松弛的特性使它具有比金属弹簧更好的消振作用。
图3 减振橡胶和金属弹簧压力时间曲线二、动态刚度Kd动态刚度的定义：指减振橡胶在一定的位移范围内, 一定的频率下, 其所受压力(或拉伸力)变化量与其位移变化量的比值.动态刚度的测定必须在一定的位移范围内,一定的频率下测定,不同的位移范围不同的频率下测定的动态刚度值是不同的. 减振橡胶不仅在静态特性上与金属弹簧不同而且在动特性上也与与金属弹簧存在很大的差异,下面以试验为例说明两者的不同之处:图4 减振胶与金属弹簧的振幅---振动时间关系图如图4所示,分别对减振橡胶与金属弹簧施加一个冲击力,来对比冲击后的振幅与振动时间的变化关系(不考虑系统以外力的影响),可以看出减振橡胶的振动很快消减并在很短时间振动停止,而金属弹簧的振动能持续很长时间,振幅的衰减速度很慢,因此减振橡胶与金属弹簧相比具有较大的阻尼,对振动的吸收性能好,能有效地防止振动的传播。
地铁车辆转向架一系弹簧接触及疲劳分析摘要:轨道车辆是城市轨道交通的重要组成部分，是城市公共交通的主要工具。
一系弹簧是保证车辆正常运行的重要部件，也是车辆转向架中最重要的部件之一，其主要作用是传递列车在运行中产生的动力和载荷，并将这些动力和载荷均匀地分布到转向架各部件上。
因此，一系弹簧的工作状态直接影响着车辆的稳定性和安全性。
随着城市轨道交通的快速发展，地铁车辆对一系弹簧提出了更高的要求。
一方面，地铁车辆运行速度快、负载大，对一系弹簧性能要求更高；另一方面，在实际运营中地铁车辆发生故障后，转向架一系弹簧常常发生损坏，导致地铁列车无法继续运行。
因此，研究地铁车辆一系弹簧的疲劳强度及失效机理对保障轨道交通安全运行具有重要意义。
关键词:地铁车辆；转向架；一系弹簧；疲劳分析目前国内对一系弹簧疲劳寿命研究主要集中在对弹簧疲劳强度的分析及设计方面，对于一系弹簧接触应力分析及疲劳寿命预测方面研究较少。
针对这一问题，文章以北京地铁1号线车辆转向架为例，针对转向架一系弹簧进行有限元仿真分析及接触应力测试；建立多体动力学模型并进行仿真计算，通过试验验证仿真分析结果；根据计算结果和试验结果对转向架一系弹簧进行接触应力计算和疲劳寿命预测。
研究成果可为我国地铁车辆转向架一系弹簧设计提供参考。
1.转向架一系弹簧有限元仿真北京地铁1号线车辆转向架一系弹簧安装在转向架上，弹簧两端采用铰接的方式连接到牵引电机和轮对上。
为分析转向架一系弹簧的工作状态，本文基于有限元分析软件Abaqus建立了转向架一系弹簧的三维模型。
转向架一系弹簧在列车运行时起着支撑、导向、传递和缓冲的作用，其载荷工况与车辆运行工况息息相关。
因此，在仿真计算中必须考虑车轮和构架的耦合作用，即轮轨力耦合。
采用壳单元模拟弹簧，采用梁单元模拟轮轨接触。
由于轮轨接触面积很小，且车轮与构架之间存在摩擦作用，因此模型中只考虑弹簧的弹性变形和轮轨间的摩擦力。
该模型中弹簧的弹性模量为1930MPa，泊松比为0.3;而构架的弹性模量为1875MPa，泊松比为0.4。
机车轴箱弹簧强度分析兰州交通大学毕业论文I兰州交通大学毕业论文摘要随着我国铁路进入高速重载的新时代，铁路列车运行的平稳性与安全性越来越重要。
轴箱弹簧是机车转向架的关键部件之一，其性能的稳定性直接影响机车运行的安全及平稳。
弹簧承载情况及工作环境十分复杂，所以，弹簧的强度、疲劳寿命具有非常大的随机性，是广大工程技术研究人员十分关注的问题。
因此，研究弹簧强度、疲劳寿命具有重要的理论及实际意义。
本文对韶山4型电力机车的轴箱弹簧进行了分析，利用三维软件Solidworks进行建模仿真，并利用其Simulation模块对轴箱弹簧进行刚度、静强度、疲劳寿命分析。
通过分析轴箱弹簧强度、寿命，对影响轴箱弹簧强度、寿命的因素做了一定的总结。
通过分析可以发现圆柱螺旋弹簧在其支撑圈与工作圈过渡处最容易发生断裂，弹簧的制作生产工艺也会对弹簧的强度、寿命产生一定的影响。
结合分析结果，为提高轴箱弹簧的强度、寿命，可以采取增加弹簧支撑圈数以及改进弹簧生产工艺等措施。
关键词：轴箱弹簧，圆柱螺旋压缩弹簧，强度，优化II兰州交通大学毕业论文AbstractWith China's railway enter a new era of speed and heavy duty，the smooth and security running of railway trains becomes more important．Spring is oneof the key components in vehicle, the stability of which affect the safety and stabilization of vehicle operation. There is very large randomicity instrength and fatigue life of spring for the complicated status of load andwork environment. For its importance of practical application, the problem catches many engineers to research.The article analyzed the axle spring of the SS4 electric locomotive and used the Solidworks build a model and analyzed the stiffness, static strength and fatigue life of the axle spring. By analysis the strength and life of the axle spring we can make a summary of the factors which influences the strength of the axle spring. By the analysis we can find that the cylindrical spring has a most prone to fracture areas in the transition of the support ring and work coils, the production process also have an impact on the spring strength and life. Combining the results of the analysis improve the strength and fatigue life of the axle spring, the measures must be taken to improve the strength and fatigue life of the axle spring by increase the number of spring support ring as well as improved spring production process. Key word: Axle spring，Helical compression spring，Strength，OptimizationII兰州交通大学毕业论文目录1绪论 ........................................................................... .......................................................... 1 1.1 1.2 1.3背景 ........................................................................... ................................................ 1 电力机车发展及分类 ........................................................................... .................... 1 软件选用及介绍 ........................................................................... ............................ 2 1.3.1 1.3.22软件选用 ........................................................................... ............................. 2 模块介绍 ........................................................................... .. (2)模型建立及有限元分析 ........................................................................... .......................... 4 2.1 2.2三维模型建立 ........................................................................... ................................ 4 静态分析 ........................................................................... ........................................ 7 2.2.1 2.2.2 2.3 2.4刚度分析 ........................................................................... ............................. 7 静强度分析 ........................................................................... . (8)模态分析 ........................................................................... ........................................ 9 疲劳寿命分析 ........................................................................... .............................. 13 2.4.1 2.4.2 2.4.3材料的S-N曲线 ........................................................................... ............... 14 疲劳强度缩减因子 ........................................................................... ........... 15 疲劳寿命估算 ........................................................................... . (16)2.5 3小结： ......................................................................... .. (16)影响弹簧疲劳寿命的因素分析 ........................................................................... ............ 17 3.1 3.2弹簧疲劳寿命影响因素的理论分析 ..................................................................... 17 弹簧疲劳寿命影响因素 ........................................................................... .............. 17 3.2.1 3.2.2 3.2.3 3.2.4 3.2.5 3.2.6 3.2.7 3.2.8 3.2.9表面状态对疲劳强度的影响 (17)表面质量对疲劳强度的影响 (18)表面脱碳对疲劳强度的影响 (18)表面处理对疲劳强度的影响 (18)抛丸处理对疲劳强度的影响 (18)金相组织对疲劳强度的影响 (19)化学成分对疲劳强度的影响 (19)冶金缺陷对疲劳强度的影响 (20)屈服强度对疲劳强度的影响 (21)1兰州交通大学毕业论文3.2.10 腐蚀介质对疲劳强度的影响 (21)3.2.11 热处理工艺质量对疲劳强度的影响 .......................................................... 21 3.3 4弹簧支撑圈参数对疲劳强度的影响 (21)弹簧优化改进 ........................................................................... ........................................ 23 4.1 4.2螺旋圆柱压缩弹簧设计的一般要求 ..................................................................... 23 螺旋圆柱压缩弹簧优化设计 ........................................................................... ...... 23 4.2.1 4.2.2 4.2.3 4.2.4确定设计变量 ........................................................................... ................... 23 建立目标函数 ........................................................................... ................... 24 确定约束条件 ........................................................................... ................... 24 建立数学模型 ........................................................................... . (26)结论 ........................................................................... ............................................................... 28 致谢 ........................................................................... (29)参考文献 ........................................................................... . (30)2感谢您的阅读，祝您生活愉快。
悬架舒适性橡胶衬套静-动态特性研究雷刚;张泽俊【摘要】By taking a comfort rubber bushings used on Macpherson Suspension control arms as the reaearch ob -ject, Yeoh model is selected, based on a strain energy density function of superelasticity constitutive theory and ex-perimental data ,to describe rubber bushings static characteristics .And a hyper-viscoelastic constitutive model is put forward,by superposing general Maxwell model and superelasticity constitutive model ,to describe rubber bushings dynamic characteristics .The static and dynamic characteristic experimental data of rubber bushings was obtained by experiments .In order to get High precision hyper and viscoelastic constitutive parameters matching rubber bush -ings, using Adaptive Response Surface Method ( ARSM) Integrated in HyperStudy and calling ABAQUS solver to Optimize the parameters ,and setting the difference between simulation curve and experimental curve as optimization goal .Using optimized parameters and finite element analysis technology to restructure static and dynamic character -istic of the rubber bushings .%以某车麦弗逊前悬架控制臂舒适性橡胶衬套为对象，依据超弹性本构理论的应变能密度函数与已有的橡胶材料基础试验数据，确定Yeoh本构为该衬套超弹性本构模型来描述衬套静态特性；并采用广义Maxwell模型与已有超弹性本构模型叠加方法，提出了超-黏弹性本构模型来描述衬套动态特性；进行衬套静、动态结构试验并获取衬套轴向与径向部分静、动态特性试验信息，将仿真曲线与试验曲线的一致性作为优化目标，利用HyperStudy集成优化算法—自适应响应面法（ ARSM）并调用ABAQUS求解器对衬套超弹性与黏弹性材料本构系数进行识别优化，以获取匹配该衬套特性精度较高的超弹性与黏弹性本构参数。
平衡悬架橡胶弹簧静刚度特性分析与结构优化王伟张飞（华南理工大学机械与汽车工程学院，广州510641）Static Stiffness Analysis and Structure Optimization of RubberSpring of Tandem SuspensionWANG Wei ，ZHANG Fei（School of Mechanical and Automotive Engineering ，South China Universityof Technology ，Guangzhou 510641，China ）文章编号：1001-3997（2012）12-0042-03【摘要】建立了某款载重汽车平衡悬架系统橡胶弹簧的有限元分析模型，应用非线性分析软件ABAQUS 对其垂向和侧向的非线性刚度进行了计算分析，得到的刚度曲线与试验结果具有很好的一致性，证明了分析方法的有效实用性。
对极限工况下橡胶弹簧内部应力分布进行分析，根据分析结果对现有橡胶弹簧结构进行了结构优化，对优化后新结构进行了应力与应变分析，优化结果理想。
该方法对平衡悬架系统橡胶弹簧的结构优化设计与计算具有很大的指导意义。
关键词：橡胶弹簧；静刚度；结构优化；有限元法【Abstract 】A finite element model of heavy truck tandem suspension rubber spring has been estab －lished.The vertical and lateral non-liner stiffness is analyzed by ABAQUS which is powerful in nonlinearity.The results are compared with experimental figures.The calculation results match with test figures which testify the method.Besides ，the rubber spring internal stress distribution under limited conditions has been analyzed.On the basis of stress distribution ，the structure of the rubber spring is optimized.The new stress and strain distributions verify the validity of the optimization method.The method is meaningful in structure optimization and calculation for rubber spring which is used in tandem suspension system.Key Words ：Rubber Spring ；Static Stiffness ；Optimization ；Finite Element Method中图分类号：TH16文献标识码：A＊来稿日期：2012-02-211引言平衡悬架是现代多轴载重汽车上采用的最主要的悬架结构形式，它能在保证法规允许的范围内提高整车的运输效率，同时在汽车行驶时也可保证其良好的行驶平顺性和安全性。
