汽车悬架用层叠式橡胶粘合支撑结构

做底盘结构设计快十年，经手的橡胶减震支撑件少说也有几十款，这次的层叠式橡胶粘合支撑，是针对商用车后悬重载工况做的优化结构，和之前单片式橡胶垫比起来，垂向刚度的线性度好了不止一个档次。先从安装边界说，上下两块安装板都是带安装孔的平板结构，上板开了两个定位孔、两个固定通孔，下板对应位置也预留了安装位，安装时不需要额外做转接支架，直接通过螺栓就能固定在车架与车桥的连接位上，上下板的平面度公差控制在0.1mm以内，避免安装时橡胶层受偏载出现早期撕裂。中间的橡胶层采用多层钢片与橡胶硫化粘合的结构，每层橡胶厚度控制在8mm，中间夹的钢片厚度2mm，层与层之间的粘合面做了喷砂粗化处理，再涂覆开姆洛克粘合剂，保证重载下橡胶与钢片不会出现脱层问题。很多新手做这类减震件容易犯的错是把橡胶硬度选得过高，觉得硬一点承载能力强，实际上商用车空载、满载的轴荷差能到3吨以上，要是橡胶硬度过高，空载时的减震效率不足30%，细碎颠簸会直接传递到车架上，不仅驾乘感受差，车架连接位的焊缝也容易出现疲劳开裂；要是硬度过低，满载时橡胶压缩量超过15%的许用值，会出现橡胶层褶皱、永久变形超差的问题。这次的结构把橡胶邵氏硬度定在62±3度，配合层叠结构的变形特性，垂向额定载荷下压缩量控制在8mm左右，空载时压缩量2mm，既能保证空载时的隔震率，满载时也不会出现触底的情况。再看外形细节，橡胶层的外缘做了圆弧过渡，没有直角棱边，避免应力集中在棱边位置出现初始裂纹，上下安装板的边缘都做了15度的倒角，既避免安装时划伤操作人员，也能防止应力集中导致安装板变形。很多人觉得这类支撑只是个减震垫块，实际上它还要承担横向力与纵向力的传递作用，车辆起步、制动时的纵向冲击力，过弯时的横向载荷，都要通过这个支撑传递，所以在设计时特意把中间钢片的直径做的比橡胶层外径小2mm，让橡胶层在受横向剪切力时，钢片不会直接剐蹭橡胶外缘，同时每层钢片都做了中心定位孔，硫化时能保证钢片与橡胶层同轴度在0.5mm以内，避免受载时各层受力不均。实际装车测试时，这款支撑在颠簸路面的震动传递率比传统单片橡胶垫低42%，连续10万公里可靠性试验后，橡胶层没有出现裂纹、脱层问题，永久变形量不到3%，完全满足商用车悬架的使用要求。做这类结构的三维建模时，要特别注意橡胶层与钢片的配合面不能有干涉，硫化粘合面的拔模斜度控制在1度以内，不然硫化时容易出现缺胶、气泡的问题，安装孔的位置度公差要控制在0.2mm以内，避免现场安装时出现孔位对不上的情况。另外，上下安装板的材质选用Q355热轧钢板，表面做喷塑处理，耐盐雾性能满足720小时不生锈，适合在各类复杂路况下使用，中间的钢片选用08F冷轧钢板，冲压成型后做磷化处理，提升与橡胶的粘合强度。很多设计人员在做这类减震件时，只关注垂向刚度，忽略了横向与纵向的刚度匹配，实际上横向刚度要是过低，车辆过弯时侧倾会过大，横向刚度过高又会影响横向震动的过滤，这款结构的横向刚度设计为垂向刚度的1/3，纵向刚度为垂向刚度的1/2，刚好匹配商用车后悬的刚度匹配要求，既能保证行驶稳定性，又能有效过滤各个方向的震动冲击。