橡胶衬套及悬架

两种典型橡胶衬套在不同荷载下的动刚度特性
缪亚东
【期刊名称】《汽车实用技术》
【年(卷),期】2024(49)9
【摘要】驱动电机总成悬置系统的隔振性能对整车噪声、振动与声振粗糙度(NVH)性能有着重要的影响意义。

目前纯电动汽车悬置普遍采用橡胶衬套类结构,结构相对简单,但对其动刚度性能要求高。

文章选取两种典型的橡胶衬套,利用有限元技术详细分析了两种衬套在不同荷载下的动刚度表现形式,并着重分析对比了第一个峰值位置与不同预载的关系。

分析结果表明,同为衬套类结构,因结构不同,其动刚度表现特性差别较大。

【总页数】4页(P6-9)
【作者】缪亚东
【作者单位】无锡威巴克减震器有限公司产品开发部
【正文语种】中文
【中图分类】U463
【相关文献】
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汽车底盘悬架类型与设计的要点摘要：近年来，我国汽车的普及率逐步提高，而且汽车的销量节节攀升，带动我国汽车相关行业发展，同时也促进我国汽车设计显著提升。

汽车作为日常生活中使用的最频繁的代步工具，现在人民们对汽车的舒适性与稳定性提出更高的要求。

通过优化汽车底盘悬架结构设计，能对汽车行驶的舒适性与安全性有很大提高，能让汽车行业发展更好的满足人民对汽车使用的需求。

基于此，本文主要对汽车底盘悬架结构设计要点进行简要介绍，希望对汽车从业人员或者对此方面感兴趣的人员有参考价值。

关键词：汽车底盘；悬架结构；麦弗逊汽车底盘悬架的工作就是让车辆的轮胎与路面的摩擦力最大限度的增加，这样能够提供良好的车辆操纵性与稳定性。

我们平常开车行驶与路面时，路面不是百分百平整的，经常会是去凹凸不平，这种路面作用在车轮上，从而发生车轮的颠簸。

如果此时车轮直接与车身连接一起，车轮的颠簸直接就会传递到车身，造成很糟糕的驾乘体验。

那么我们可以设计一个车轮与车架的中间结构，就是悬架结构，能够起到了吸收竖直方向的车轮加速动能作用。

车轮的垂直加速力先通过悬架结构一部分的吸收与释放，最后一小部分才传到在传到车架上，这样避免车轮在颠簸的路面上出现车轮离开地面的状态。

通常我们常见的悬架系统主要包含减振器、稳定杆、弹簧、导向连接件等零件组成。

一个良好的悬架设计能够很好匹配路面的隔离性能、轮胎的抓地性能、转弯的性能。

一、汽车底盘悬架结构类型我们按照悬架的刚度与阻尼会随着不同的路面情况而改变，悬架系统可以分为被动悬架、半主动悬架和主动悬架三大类。

主动悬架涉及众多的电子感应装置，能够主动地根据路面信息情况自发地调节悬架的刚度与阻尼。

如果悬架系统按照导向机构来分类，可以分成独立悬架系统和非独立悬架系统两大类。

本文主要介绍的是传统车大多数车型采用的被动悬架中的独立悬架和非独立悬架设计。

(一)非独立悬架系统如图1所示，非独立悬架系统简单的理解就是前轮或者后轮的左右两个轮子会相互作用，左边的轮子会受到右边的轮子的影响。

汽车悬架（suspension）专业英语词汇螺纹衬套screw bushing螺旋弹簧coil spring (helicalspring)麦弗逊式MacPherson type膜式空气弹簧diaphragm typeair spring磨擦式减振器frictional shock absorber囊式空气弹簧bellow type air spring扭矩套管torque tube扭矩套管式torque tube drive type平横臂equalizer平衡杆stabilizer bar平衡悬架equalizing type of suspension平衡轴trunnion shaft平衡轴支座trunnion base全椭圆形弹簧full elliptic spring三点悬架three-point suspension上控制臂upper control arm上弯式梁架upswept frame (kick up frame)上悬架臂upper suspension arm上置板簧式over slung type双横臂式double -wishbone type双横臂式double with-bone arm type双气室油气弹簧double chamber hydragas spring 双纵臂式double trailing arm type双纵臂式double-trailing arm type四点悬架four-point suspension四分之三椭圆形弹簧three quarter elliptic spring 四分之一椭圆形弹簧quarter elliptic spring四连杆式four link type筒式减振器telescopic shock absorber下控制臂lower control arm下置板簧式under slung type限位块limiting stopper橡胶衬套rubber bushing橡胶弹簧rubber spring type橡胶弹簧式rubber spring type橡胶液体弹簧式hydro-rubber spring type斜臂oblique arm悬臂弹簧cantilever spring悬架suspension悬架臂suspension arm悬架系suspension system压杆strut bar摇臂式减振器lever type shock absorber液体弹簧hydraulic spring液体弹簧hydraulic spring液体弹簧式hydraulic spring type液压减振器dydraulic shock absorber油气弹簧hydro-pneumatic spring type油气弹簧式hydro-pneumatic spring type油压缓冲器hydraulic buffer整体车架unitized frame支撑杆strut bar支撑梁support beam制动反应杆brake reaction rod烛式sliding pillar type纵臂trailing arm纵向钢板弹簧longitudinal leaf spring纵向推力杆longitudinal rod纵置板簧式parallel leaf spring type组合式悬架combination suspension（车身）高度阀levelling valveU型螺栓U bolt半径杆radius rod半椭圆形弹簧half-elliptic spring(semi-elliptic spring)臂轴arm shaft变截面弹簧tapered spring部件assembly and parts车架auxiliary tank充气减振器gas-filled shock absorber单横臂式singe trailing arm type单横臂式single transverse arm type单片式钢板弹簧single leaf spring单气室油气弹簧single chamber hydragas spring 单斜臂式single oblique arm type弹簧架spring bracket弹簧静挠度spring static deflection弹簧卷耳spring eye弹簧跳动间隙bump clearance of spring弹簧中心距distance between spring centers弹簧主片spring leaf底盘弹簧chassis spring地面弹簧载荷量spring capacity at ground第迪安式De Dion type垫上弹簧载荷量spring capacity at pad动力减振器dynamic shock absorber独立悬架independent suspension短型车架stub frame多片式钢板弹簧muotileaved spring发动机支架engine mounting非独立悬架rigid axle suspension非对称钢板弹簧unsymmetrical leaf spring分开式车身和车架separated body and frame负荷调平式减振器load -levelling shock absorber 副钢板弹簧auxiliary spring钢板弹簧leaf spring(laminated spring)钢板弹簧衬套leaf spring bushing钢板弹簧吊耳leaf spring shackle钢板弹簧销leaf spring pin钢板弹簧中心螺栓leaf spring center bolt横臂transverse arm横向推力杆lateral rod横向稳定器stabilizer anti-roll bar横置板簧式transversal leaf spring type滑板sliding plate滑动座sliding seat缓冲块buffer stopper簧上质量sprung weight簧下质量unsprung weight减振器shock absorber减振器进油阀shock absorber intake valve 减振器示功图damper indicator diagram 减振器卸荷阀shock absorber relief valve 减振器液damper fluid金属弹簧式metal spring type可变刚度悬架variable rate suspension可调减振器adjustable shock absorber空气弹簧air spring空气弹簧式air spring type控制臂control arm拉杆tension rod。

汽车悬架控‎制臂悬架系统是‎现代汽车上的重要总‎成，对汽车的行‎驶平顺性和‎操纵稳定性‎有很大的影‎响。

控制臂( C o n t r o l a r l T l ，也称摆臂) 作为汽车悬‎架系统的导‎向和传力元‎件，将作用在车‎轮上的各种‎力传递给车‎身，同时保证车‎轮按一定轨‎迹运动。

控制臂分别‎通过球铰或‎者衬套把车‎轮和车身弹‎性地连接在‎一起。

控制臂( 包括与之相‎连的衬套及‎球头)应有足够的‎刚度、强度和使用‎寿命。

汽车摆臂分‎为前摆臂和‎下摆臂，前摆臂是悬‎架的向导和‎支撑，其变形影响‎车轮的定位‎，降低行车稳‎定性；而下摆臂主‎要作用是用‎来支撑车身‎，减震器并且‎缓冲行驶中‎的震动。

减速器对下‎悬挂臂能起‎到好的辅助‎作用，它与减震器‎和弹簧的默‎契配合才能‎构成一套出‎色的悬挂系‎统（总成）。

A.控制臂球铰‎总成结构先介绍两种‎常见结构形‎式的控制臂‎球铰总成。

图1中球销‎6装在球碗2‎内，球碗2 为聚乙烯材‎料制成，避免了球销‎6直接与球座‎1接触。

防尘罩4 上端通过卡‎环5装在球销6‎上，下端通过卡‎环3装在球座1‎上，防尘罩4 通常为橡胶‎材料或者聚‎乙烯材料。

图2 中的球座2‎底部为开放‎式，利用铝制挡‎板1锁止球销8‎,和球碗7脱‎出。

球铰总成通‎常通过球座‎与控制臂臂‎体装配，装配方式为‎球座与控制‎臂臂体锻为‎一体，嵌入、焊接、铆接或者螺‎栓联接。

B.汽车控制臂‎的结构：1.横向稳定杆‎连杆2.横拉杆3.纵拉杆4.单控制臂5.叉( V)形臂 6.三角臂1.横向稳定杆‎连杆在悬架安装‎时，稳定杆连杆‎一端通过橡‎胶衬套或球‎铰与横向稳‎定杆连接，另一端通过‎橡胶衬套或‎球铰与控制‎臂或筒式减‎振器连接，横向稳定杆连‎杆在悬架中‎对称使用，起提高操纵‎稳定性的作‎用。

两种横向稳‎定杆连杆的‎结构图，如图3 、图4所示。

图3 为双衬套稳定杆‎。

臂体2 为锻铝件，橡胶衬套1‎，3与臂体2‎装配时为紧‎配合，因此，橡胶衬套1‎,3与臂体2‎无相对运动‎，图4为双球‎铰稳定杆，臂体2为钢‎制拉杆，球铰总成1‎,3的轴线与‎臂体2的相‎对位置根据‎需求可以设‎计为0°，90°，180°。

八种典型客车空气悬架汇总浅析虽然本人并不是做悬架的，但一直对悬架很感兴趣，也多次得到一些博学且大度的客车悬架工程师的指点（有一些看似博学却很害怕你会从他那里学到技术的伪善的人不但不会告诉你什么还会误导你，实在令人遗憾~），也算是小有心得，现在拿出来总结了一下，希望能抛砖引玉，得到更多的指导。

独立悬架对于现在主流的大型客车只有前桥才有独立悬架，而且弹性元件都是空气弹簧，最大轴荷一般为7吨。

就导向机构的型式而言，只有双横臂式悬架一种，而且都是不等长的双叉臂，下横臂较长，而且横臂的铰接点跨距很大，以抵抗较大的纵向力。

如果非要对客车用的双横臂悬架分分的话还真能分出三种不同的结构来：带球副的（BALL JOINT）虚拟主销式双横臂悬架这样的双横臂悬架与轿车上用的双横臂悬架一样，上下横臂分别通过两个球副（BALLJOINT）与转向节相连，可以完成车轮转向和悬架跳动两个自由度的运动，没有实体的主销结构，上下球副的连线即为虚拟的主销。

而空气弹簧一般支撑在上横臂上。

这样的结构优点在于结构紧凑，重量轻；而缺点是球头所能承受的力量有限，容易损坏，而且球头的制造成本较高。

VOLVO的双横臂前悬架使用这样的结构。

VOLVO 9800 带球头副的双横臂独立前悬架KING PIN实体主销式双横臂悬架有了实体的主销，车轮的转向自由度就可以由主销来完成，而悬架跳动的自由度由另外两个联接在上下横臂上的转轴来完成。

因此成本降低，承载能力提高，但是连接主销和上下摆臂的这个家伙体积很大，很笨重，会使得非簧载质量增加，所以不利于操控稳定性和平顺性的提升。

目前大多数双横臂悬架都是采用这样的结构。

空气弹簧除了安装在上摆臂上，还可以安装在连接主销和上下摆臂的这个家伙上。

KINGPIN实体主销式双横臂悬架转向自由度与悬架跳动自由度完全分开这个也是KINGPIN实体主销式双横臂悬架但是其气簧支架过于粗壮，非簧载质量之大可想而知T型节式（TEE JOINT）虚拟主销式双横臂悬架这个名字听上去有点怪，其本质就是用一个T型节（称为TEE JOINT）代替球头副，其他结构都与带球副的双横臂悬架相同，而TEEJOINT可以在它的两个相互垂直轴上有两个相互垂直旋转自由度，以完成悬架的跳动与车轮的转向两个自由度。

汽车设计讲稿-第六章悬架设计第六章悬架设计§6-1 概述：一、功用：传力、缓冲、减振：保证平顺性、操纵稳定性二、组成：弹性元件：传递垂直力，评价指标为单位质量储能等导向装置：车轮运动导向，并传递垂直力以外的力和力矩减振器：减振缓冲块：减轻车轴对车架的撞击，防止弹性元件变形过大横向稳定器：减少转弯时车身侧倾太大和横向角振动三、设计要求：1）良好的行驶平顺性：簧上质量 + 弹性元件的固有频率低；前、后悬架固有频率匹配：乘：前悬架固有频率要低于后悬架尽量避免悬架撞击车架；簧上质量变化时，车身高度变化小。

2）减振性好：衰减振动、抑制共振、减小振幅。

3）操纵稳定性好：车轮跳动时，主销定位参数变化不大；前轮不摆振；稍有不足转向（δ1>δ2）4）制动不点头，加速不后仰，转弯时侧倾角合适5）隔声好6）空间尺寸小。

7）传力可靠、质量小、强度和寿命足够。

§6-2 悬架结构形式分析：一、非独立悬架和独立悬架：二、独立悬架结构形式分析：1、评价指标：1）侧倾中心高度：A、侧倾中心：车身在通过左、右车轮中心的横向垂直平面内发生侧倾时，相对于地面的瞬时转动中心，叫侧倾中心。

B、侧倾中心高度：侧倾中心到地面的距离。

C、侧倾中心位置影响：位置高：侧倾中心到质心的距离缩短，侧向力臂和侧倾力矩↓，车身侧倾角↓；过高：车身倾斜时轮距变化大，加速轮胎车轮外倾角α磨损。

2）车轮定位参数：车轮外倾角α，主销内倾角β，主销后倾角γ，车轮前束等会发生变化。

主销后倾角γ变化大→转向轮摆振车轮外倾角α化大→直线行驶稳定性；轮距变化，轮胎磨损3）悬架侧倾角刚度A、车厢侧倾角：车厢绕侧倾轴线转动的角度B、影响：车厢侧倾角与侧倾力矩和悬架总的侧倾角刚度有关，影响操纵稳定性和平顺性4）横向刚度：影响操纵稳定性转向轴上悬架横向刚度小，转向轮易摆振，5）空间尺寸：占用横向尺寸→影响发动机布置和拆装；占用高度尺寸→影响行李箱大小和油箱布置。

汽车前后悬架系统有哪些种类悬挂系统是汽车的车架与车桥或车轮之间的一切传力连接装置的总称，其作用是传递作用在车轮和车架之间的力和力扭，并且缓冲由不平路面传给车架或车身的冲击力，并衰减由此引起的震动，以保证汽车能平顺地行驶。

它不但影响汽车的乘坐舒适性（平顺性）、还对其他性能诸如通过性、稳定性以及附着性能都有重大影响。

每一个悬架都由弹性元件（起缓冲作用）、导向机构（起传力和稳定作用）以及减震器（起减震作用）组成。

但并非所有的悬挂都必须有上述三种元件。

只要能起到上述三种作用即可。

个别结构则还有缓冲块、横向稳定杆等。

弹性元件又有钢板弹簧、空气弹簧、螺旋弹簧以及扭杆弹簧等形式，而现代轿车悬挂系统多采用螺旋弹簧和扭杆弹簧，个别高级轿车则使用空气弹簧。

悬挂系统是汽车中的一个重要总成，它把车架与车轮弹性地联系起来，关系到汽车的多种使用性能。

从外表上看，轿车悬挂系统仅是由一些杆汽车悬架图、筒以及弹簧组成，但千万不要以为它很简单，相反轿车悬架是一个较难达到完美要求的汽车总成，这是因为悬挂系统既要满足汽车的舒适性要求，又要满足其操纵稳定性的要求，而这两方面又是互相对立的。

比如，为了取得良好的舒适性，需要大大缓冲汽车的震动，这样弹簧就要设计得软些，但弹簧软了却容易使汽车发生刹车“点头”、加速“抬头”以及左右侧倾严重的不良倾向，不利于汽车的转向，容易导致汽车操纵不稳定等。

1、悬挂的分类（l ）非独立式悬挂：两侧车轮安装于一根整体式车桥上，车桥通过悬挂与车架相连。

这种悬挂结构简单，传力可靠，但两轮受冲击震动时互相影响。

而且由于非悬挂质量较重，悬挂的缓冲性能较差，行驶时汽车振动，冲击较大。

该悬挂一般多用于载重汽车、普通客车和一些其他车辆上。

（2）独立式悬挂：每个车轮单独通过一套悬挂安装于车身或者车桥上，车桥采用断开式，中间一段固定于车架或者车身上；此种悬挂两边车轮受冲击时互不影响，而且由于非悬挂质量较经；缓冲与减震能力很强，乘坐舒适。

汽车减震技术应用介绍汽车减震技术应用介绍一、动力总成悬置系统（一）、功能1、降低动力总成振动向车身的传递2、衰减由于路面激励引起的动力总成振动衰减由于路面激励引起的动力总成振动3、控制动力总成位移和转角（二）、设计目标1、系统的最高阶固有振动频率应小于发动机工作中的最小激振频率的动机工作中的最小激振频率的00.717717倍倍2、系统的最低阶固有振动频率应大于发动机怠速动机怠速00.55阶激振频率阶激振频率3、尽可能多的实现各自由度间的解耦4、系统在系统共振频带内应有较大的阻尼值5、动力总成在诸如汽车起步、制动、转向的特殊工况下位移值不能超过允许取值（三）、前驱横置动力总成悬置系统常见布局形式* 三点支承加扭转支撑杆1、优点：悬置布置方便，便于安装2、缺点：跳动与发动机扭矩有关跳动与发动机扭矩有关，纵摇与跳动相关纵摇与跳动相关，悬置载荷变化较大悬置载荷变化较大，对副车架的共振和冲击振动敏感* 低扭矩轴系统1、优点：悬置布置方便，便于安装，跳动与纵摇及扭矩分离良好2、缺点缺点：纵摇模态和发动机转动较难平衡纵摇模态和发动机转动较难平衡，对副车架共振和冲击振动敏感对副车架共振和冲击振动敏感* 平衡扭矩轴系统3在垂直方向上有良好的隔振性能；* Trucuck-Tuuff”液压悬置1自动防故障装置的设计2没有载荷通过卷轴3限位行程更长4为了调节刚度，可以很容易调整悬置的安装角度* 衬套型液压悬置1自动防故障装置的设计2在垂直方向上刚度可调性较好3静态刚度较低4在垂直方向上有良好的隔振性能5动静态性能（同液压拉杆类似液压拉杆衬套）* 液压衬套拉杆1自动防故障装置的设计2在垂直方向上刚度可调性较好在垂直方向上刚度可调性较好3静态刚度较低，其他方向刚度很小4在垂直方向上有良好的隔振性能* 半主动悬置1改变液体流向2单双流道开关机理3静刚度可变型半主动悬置4磁流变半主动悬置半主动悬置半主动悬置-单双流道开关机理-半主动悬置-空气弹簧原理在怠速工况，螺线圈开，空气允许通大气，振动膜变软，刚度减小；在行驶工况，螺线圈关，在振动膜下面形成空气弹簧，振动膜变硬，阻尼加大。