橡胶衬套及悬架

1、 1 一、橡胶材料一、橡胶材料二、橡胶衬套的组成二、橡胶衬套的组成三、橡胶衬套的分类三、橡胶衬套的分类目目 录录四、橡胶衬套的结构及特性四、橡胶衬套的结构及特性五、橡胶衬套作用五、橡胶衬套作用六、橡胶衬套与悬架的关系六、橡胶衬套与悬架的关系 一、橡胶材料l 天然橡胶由橡胶树上流出的胶乳制取，大约有天然橡胶由橡胶树上流出的胶乳制取，大约有5000个异戊二个异戊二 烯（烯（C5H8）单体构成的一种链状高分子）单体构成的一种链状高分子1.1 1.1 天然橡胶天然橡胶l天然状态下分子结构呈线性，由很长的分子链构成，分天然状态下分子结构呈线性，由很长的分子链构成，分子链之间相互不产生交联，具有较大的柔顺

2、性。子链之间相互不产生交联，具有较大的柔顺性。 一、橡胶材料1.1 1.1 天然橡胶天然橡胶在外力作用下在外力作用下:l分子链本身的伸张或收缩表现为天然橡胶的超弹性分子链本身的伸张或收缩表现为天然橡胶的超弹性l分子链之间的相互摩擦表现为天然橡胶的粘性分子链之间的相互摩擦表现为天然橡胶的粘性l分子链之间的错动表现为天然橡胶的塑性。分子链之间的错动表现为天然橡胶的塑性。因此天然橡胶具有超弹性、粘性阻尼特性、大变形时的因此天然橡胶具有超弹性、粘性阻尼特性、大变形时的塑性三个重要的物理特性，且对温度非常敏感。塑性三个重要的物理特性，且对温度非常敏感。这些物理特性使其变得柔软、胶粘，很少得到实际应用这些

3、物理特性使其变得柔软、胶粘，很少得到实际应用 一、橡胶材料1.2 1.2 生胶生胶生胶：未硫化的橡胶胶料即没有加入配合剂且尚未交联的橡生胶：未硫化的橡胶胶料即没有加入配合剂且尚未交联的橡 胶。属于弹粘性体，在去除外力时不具备恢复原状。胶。属于弹粘性体，在去除外力时不具备恢复原状。l 一般由线型大分子或带有支链的线型大分子构成，可以溶一般由线型大分子或带有支链的线型大分子构成，可以溶于有机溶剂。于有机溶剂。l 可塑性和粘着性是生胶最重要的特性可塑性和粘着性是生胶最重要的特性混炼胶：生胶与配合剂经加工混合均匀且未被交联的橡胶。混炼胶：生胶与配合剂经加工混合均匀且未被交联的橡胶。常用的配合剂有硫化剂

4、、促进剂、活性剂、补强填充剂、常用的配合剂有硫化剂、促进剂、活性剂、补强填充剂、防老剂等防老剂等。1.3 1.3 混炼胶混炼胶 一、橡胶材料l 硫化胶：混炼胶在一定的温度、压力和时间作用下，经交联硫化胶：混炼胶在一定的温度、压力和时间作用下，经交联由线型大分子变成三维网状结构而得到的橡胶。一般不溶于由线型大分子变成三维网状结构而得到的橡胶。一般不溶于溶剂。溶剂。1.4 1.4 硫化天然橡胶硫化天然橡胶l 橡胶的填充物通常是炭黑微粒橡胶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链之间相对运动时对分子链的磨损破坏，且增充改善了分子链之间相对运动时对分子链的磨

5、损破坏，且增强了对机械能的耗散能力，使橡胶阻尼特性和弹性特性得到强了对机械能的耗散能力，使橡胶阻尼特性和弹性特性得到增强。增强。l 硫化过程中硫原子在分子链的交叠处把天然橡胶分子链交联硫化过程中硫原子在分子链的交叠处把天然橡胶分子链交联 在一起。硫化工艺加强了橡胶的强度和弹性，使之很难发生在一起。硫化工艺加强了橡胶的强度和弹性，使之很难发生 塑性变形，且减少了对温度的敏感程度。塑性变形，且减少了对温度的敏感程度。 一、橡胶材料1.4 1.4 硫化天然橡胶硫化天然橡胶l 橡胶的填充物通常是炭黑微粒橡胶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链之间相对运动

6、时对分子链的磨损破坏，且增充改善了分子链之间相对运动时对分子链的磨损破坏，且增强了对机械能的耗散能力，使橡胶阻尼特性和弹性特性得到强了对机械能的耗散能力，使橡胶阻尼特性和弹性特性得到增强。增强。 一、橡胶材料l 橡胶经过硫化和填充两个工艺后，其力学性能主要是弹性特橡胶经过硫化和填充两个工艺后，其力学性能主要是弹性特 性和阻尼特性，在不同的使用工况下，它们使橡胶件表现为性和阻尼特性，在不同的使用工况下，它们使橡胶件表现为 两种重要的特性：即静态力学特性和动态力学特性两种重要的特性：即静态力学特性和动态力学特性1.4 1.4 硫化天然橡胶硫化天然橡胶l 橡胶材料的静态力学特性是指在缓慢加载工况下，

7、通常是线橡胶材料的静态力学特性是指在缓慢加载工况下，通常是线 性加载，橡胶应力应变行为特性。性加载，橡胶应力应变行为特性。l 橡胶元件的静态力学特性是指在缓慢线性加载工况下，橡胶橡胶元件的静态力学特性是指在缓慢线性加载工况下，橡胶 元件变形元件变形(t)与外力与外力F(t) 的变化关系，称为橡胶元件的静刚度的变化关系，称为橡胶元件的静刚度特性。特性。 一、橡胶材料1.4 1.4 硫化天然橡胶硫化天然橡胶橡胶材料的静态特性橡胶材料的静态特性 一、橡胶材料l 动态力学特性是橡胶材料在受到大小和方向不断变化的外力动态力学特性是橡胶材料在受到大小和方向不断变化的外力 作用时表现出来的力学行为，是在加载

8、正弦力作用下的应力作用时表现出来的力学行为，是在加载正弦力作用下的应力 应变行为特性。应变行为特性。1.4 1.4 硫化天然橡胶硫化天然橡胶 二、橡胶衬套的组成2.1 2.1 橡胶衬套组成橡胶衬套组成l 外筒、内筒、橡胶部分外筒、内筒、橡胶部分 二、橡胶衬套的组成2.1 2.1 橡胶衬套组成橡胶衬套组成l 常见的橡胶衬套很难提供在低频振动控制时所需要的大常见的橡胶衬套很难提供在低频振动控制时所需要的大 阻尼。液压衬套是一种可在一个较大的频率范围内提供阻尼。液压衬套是一种可在一个较大的频率范围内提供 大阻尼和大刚度的振动控制元件大阻尼和大刚度的振动控制元件 三、橡胶衬套的分类l 压缩型橡胶衬套能

9、够承受较大的载荷，多用于载荷大或压缩型橡胶衬套能够承受较大的载荷，多用于载荷大或 橡胶空间余量小的场合。橡胶空间余量小的场合。 按照橡胶衬套的形状：压缩型、剪切型、复合型按照橡胶衬套的形状：压缩型、剪切型、复合型 14三、橡胶衬套的分类隔振块隔振块 15三、橡胶衬套的分类l 剪切型橡胶衬套多用于希望主方向的弹簧常数特别低的剪切型橡胶衬套多用于希望主方向的弹簧常数特别低的 场合或载荷轻的场合场合或载荷轻的场合 16三、橡胶衬套的分类控制臂衬套控制臂衬套副车架衬套副车架衬套 17三、橡胶衬套的分类l 复合型橡胶衬套，在以上两种橡胶衬套的弹簧常数比均复合型橡胶衬套，在以上两种橡胶衬套的弹簧常数比均

10、不能达到要求时，常采用这种形式的橡胶衬套，这种衬不能达到要求时，常采用这种形式的橡胶衬套，这种衬 套能够承受剪切和压缩载荷套能够承受剪切和压缩载荷 18三、橡胶衬套的分类控制臂衬套控制臂衬套副车架衬套副车架衬套 19四、橡胶衬套的结构和特性l 橡胶变形与刚度特性橡胶变形与刚度特性 20四、橡胶衬套的结构和特性 21四、橡胶衬套的结构和特性l 橡胶筒形衬套与刚度特性橡胶筒形衬套与刚度特性 22四、橡胶衬套的结构和特性(2)对对(1)若橡胶厚度增加一倍若橡胶厚度增加一倍P方向刚度为方向刚度为1/2(3)对对(2)嵌入中间板只能使嵌入中间板只能使Q方向刚度变硬方向刚度变硬 23四、橡胶衬套的结构和特

11、性(4)若对端部配置橡胶，便形成如图所示的特性若对端部配置橡胶，便形成如图所示的特性(5)设计成有减弱槽结构，可改变弹簧特性设计成有减弱槽结构，可改变弹簧特性 24四、橡胶衬套的结构和特性静刚度特性曲线的非线性是橡胶材料的非线性和金属约束面的共同作用静刚度特性曲线的非线性是橡胶材料的非线性和金属约束面的共同作用动刚度以及阻尼频率随频率的增加而增大动刚度以及阻尼频率随频率的增加而增大动刚度随温度增大而减小，随振幅的增大而减小动刚度随温度增大而减小，随振幅的增大而减小静、动刚度随橡胶材料的弹性模量增加而增加静、动刚度随橡胶材料的弹性模量增加而增加 25五、橡胶衬套功用l 橡胶的弹性模量较金属的小，

12、隔振减噪效果显著橡胶的弹性模量较金属的小，隔振减噪效果显著 橡胶橡胶0.28Mpa ；金属；金属2.10GPa5.1 5.1 优点优点l 橡胶的形状不受限制，各方向的刚度可在一定范围内橡胶的形状不受限制，各方向的刚度可在一定范围内 自由的选择，变更起来也较容易；自由的选择，变更起来也较容易； 能适当的选择三个方向的弹簧刚度比能适当的选择三个方向的弹簧刚度比 l 能很容易的与金属件牢固结合，大大简化了固定和支能很容易的与金属件牢固结合，大大简化了固定和支 撑结构，使整车质量降低，另外与金属容易结合使得撑结构，使整车质量降低，另外与金属容易结合使得 衬套可以承受多方向的载荷衬套可以承受多方向的载荷

13、 26五、橡胶衬套功用l 硫化橡胶的内部摩擦比金属内部的摩擦大，且具有随频硫化橡胶的内部摩擦比金属内部的摩擦大，且具有随频 率增大而增大的倾向，故在共振时振幅较小。内部摩擦率增大而增大的倾向，故在共振时振幅较小。内部摩擦 产生的阻尼可以吸收振动和冲击能量产生的阻尼可以吸收振动和冲击能量 5.1 5.1 优点优点 27五、橡胶衬套功用l 隔振隔振 缓和从路面传来的振动及冲击，在不改变低频段的隔振缓和从路面传来的振动及冲击，在不改变低频段的隔振 特性的前提下，能够大大改善系统在高频段的隔振效果特性的前提下，能够大大改善系统在高频段的隔振效果 隔离高频固体振动，降低路面不平度引起的车内噪声。隔离高频

14、固体振动，降低路面不平度引起的车内噪声。5.2 5.2 功用功用 28五、橡胶衬套功用l 起万向铰的功能，可以避免一些零件在使用中受弯和早期起万向铰的功能，可以避免一些零件在使用中受弯和早期 磨损。磨损。 5.2 5.2 功用功用l 通过调整易改变悬架的特性，实现悬架的精确设计。通过调整易改变悬架的特性，实现悬架的精确设计。 29六、橡胶衬套与悬架6.1 6.1 橡胶衬套与前悬架橡胶衬套与前悬架l 车辆在起伏路面行驶时车辆在起伏路面行驶时,可认为输入轮胎的力是上下方向，可认为输入轮胎的力是上下方向，Z方向方向 的刚度小利于车辆的平顺性、舒适性。的刚度小利于车辆的平顺性、舒适性。l 车辆驶过道路

15、接缝、减速带车辆驶过道路接缝、减速带 等小凸起时，不仅有上下等小凸起时，不仅有上下 力，还有相当大的前后力，力，还有相当大的前后力， X方向刚度小利于缓和冲击。方向刚度小利于缓和冲击。l Y向刚度大，提高了汽车的横向刚度，抗侧倾性好，从而提高汽车向刚度大，提高了汽车的横向刚度，抗侧倾性好，从而提高汽车 的操控性。的操控性。 30六、橡胶衬套与悬架6.1 6.1 橡胶衬套与前悬架橡胶衬套与前悬架l 转弯行驶受侧向力时（图中左转）转弯行驶受侧向力时（图中左转）衬套衬套A A的变形小的变形小衬套衬套B B的变形大的变形大车轮产生负前束车轮产生负前束车辆趋于不足转向车辆趋于不足转向 31六、橡胶衬套与

16、悬架6.1 6.1 橡胶衬套与前悬架橡胶衬套与前悬架 32六、橡胶衬套与悬架l 转弯受侧向力时转弯受侧向力时6.1 6.1 橡胶衬套与前悬架橡胶衬套与前悬架 33六、橡胶衬套与悬架Fyl 转弯受侧向力时转弯受侧向力时6.1 6.1 橡胶衬套与前悬架橡胶衬套与前悬架 34六、橡胶衬套与悬架l 受纵向力时受纵向力时b b点侧向位移大点侧向位移大于于a a点，点，b b点退让点退让悬架被向后压悬架被向后压车轮前束车轮前束6.1 6.1 橡胶衬套与前悬架橡胶衬套与前悬架 35六、橡胶衬套与悬架6.1 6.1 橡胶衬套与前悬架橡胶衬套与前悬架 36六、橡胶衬套与悬架l 受纵向力时受纵向力时6.1 6.1

17、 橡胶衬套与前悬架橡胶衬套与前悬架 37六、橡胶衬套与悬架6.2 6.2 橡胶衬套与后悬架橡胶衬套与后悬架l 车辆在起伏路面行驶时车辆在起伏路面行驶时,可认为输入轮胎的力是上下方向，可认为输入轮胎的力是上下方向，Z方向方向 （主要是副车架衬套）的刚度小利于车辆的平顺性、舒适性。（主要是副车架衬套）的刚度小利于车辆的平顺性、舒适性。l 车辆驶过道路接缝、减速带车辆驶过道路接缝、减速带 等小凸起时，不仅有上下等小凸起时，不仅有上下 力，还有相当大的前后力，力，还有相当大的前后力， X方向刚度小利于缓和冲击。方向刚度小利于缓和冲击。l Y向刚度大，提高了汽车的横向刚度，抗侧倾性好，从而提高汽车向刚度

18、大，提高了汽车的横向刚度，抗侧倾性好，从而提高汽车 的操控性。的操控性。 38六、橡胶衬套与悬架l 转弯受侧向力时（车辆左转）转弯受侧向力时（车辆左转）6.2 6.2 橡胶衬套与后悬架橡胶衬套与后悬架衬套衬套A A的变形大的变形大衬套衬套B B的变形小的变形小车轮产生前束车轮产生前束车辆趋于不足转向车辆趋于不足转向Fy 39六、橡胶衬套与悬架6.2 6.2 橡胶衬套与后悬架橡胶衬套与后悬架 40六、橡胶衬套与悬架l 制动受纵向力时制动受纵向力时6.2 6.2 橡胶衬套与后悬架橡胶衬套与后悬架X纵臂衬套纵臂衬套X方向软方向软制动时车轮后移，制动时车轮后移，缓和冲击缓和冲击Fx1.前控制臂拉杆短前控制臂拉杆短 后控制臂长后控制臂长