Page 62 - 《橡塑技术与装备》2026年1期

橡塑技术与装备
HINA R&P TECHNOLOGY AND EQUIPMENT

车用橡胶衬套力学特性分析

李新荣，张海庆，王栋，王增辉
( 山东美晨工业集团有限公司 研发中心，山东 潍坊 262200 )
摘要 ： 衬套在汽车减振行业中起着重要作用，本文以空气悬架橡胶衬套为研究对象，分析不同结构衬套在不同方向载荷作用
下的等效应力位移与刚度，最终得出 ：衬套骨架与橡胶连接外漏位置处应力最大，设计时可增大倒角以减小应力集中 ；增加中间
骨架可增大衬套刚度，同时最大等效应力出现于中间骨架上 ；衬套由全橡胶式改为镂空式，可减小衬套刚度与等效应力。
关键词 ： 衬套 ；等效应力 ；等效位移 ；刚度
中图分类号 ： TQ330.7 文章编号 ： 1009-797X(2026)01-0016-06
文献标识码 ： B DOI:10.13520/j.cnki.rpte.2026.01.003

0 概述 数学模型并用遗传算法对结构参数进行优化，最后利
伴随人们对汽车 NVH 要求的不断提高，各种橡 用有限元对优化参数进行验证并建立两者联系。文献 [7]
胶制品被应用于汽车减振领域 ；橡胶作为一种重要的 为了研究橡胶衬套温度依赖性，利用液压试验台与加
高弹非线性工业原料，具有良好的弹性与能量吸收性 热室相结合作为新的测试方法，给出衬套静态与动态
能，由其制作的衬套可有效解决因路面不平而造成的 特性，并改进在考虑温度依赖情况下橡胶衬套的仿真
非舒适性与非稳操性。衬套是由橡胶与内外骨架相互 模型。文献 [8] 依据仿生学原理设计具有代表性的橡胶
叠加后硫化制成的中空弹性体，根据骨架数量不同， 衬套，通过实验数据与有限元仿真，研究橡胶衬套内
可分为全橡胶、单骨架、双骨架、多骨架衬套 ；根据 柔性摩擦副各方向运动特性，确定最佳减阻与耐磨性
骨架结构不同，可分为圆柱、圆筒、异型孔、方形孔 仿生设计。
等类型衬套。衬套初始设计首先要满足客户对胶料性 本文以商用车驾驶室悬架衬套为研究对象，论述
能要求，再者为满足不同车型对各方向动静刚度及耐 橡胶材质超弹性理论，对不同类型衬套进行动刚度与
久性要求，设计不同尺寸、结构。 应力及位移量分析，得出橡胶衬套刚度曲线图及应力
国内学者对车用橡胶衬套研究较多，文献 [1] 论述 与位移云图，所得理论为衬套设计提供理论依据。
车用橡胶衬套种类、作用，概述有限元在衬套研究的
应用，但并未对其有限元结果做进一步研究。文献 [2] 1 橡胶衬套力学模型
通过改变橡胶衬套刚度研究其对汽车行驶过程中的平 1.1 超弹性 Mooney-Rivlin 本构模型
顺性影响，并得出刚度对汽车振动影响较大。文献 [3] 本文所用橡胶本构模型基于连续介质力学理论，
基于 ABAQUS-python 接口开发橡胶衬套独立用户界 以连续介质为基础的超弹本构模型认为橡胶材质各项
面，缩短有限元运行时间，提高分析效率。文献 [4] 研 同性并用单位体积应变能表示，其表达式 ：
究橡胶衬套刚度曲线与试验曲线的相关性，通过增加 N N 1
W = ∑ C ij I ( − i I ( ) 3 2 − ) 3 + ∑ I ( 3 2 − ) 1 2 k （1）
j
1
橡胶块可对橡胶衬套刚度产生影响。文献 [5] 研究不同 i+ j 1 = k D k
1 =
粘合体对胶料与衬套骨架粘合性能影响，并对衬套最 式中应变能由应变偏能量与体积应变能组成，其
I
W = C 10 ( − ) 3 + C 01 (I 2 − ) 3
1
大破坏力进行分析。文献 [6] 介绍了衬套生产工艺流程 中 C ij 与 D k 为材料常数，I 1 、I 2 、I 3 为与主伸长率有关
F − F
2
1
K =
图，利用质量改善工具对衬套开裂分析，并找出失效 的变形张量不变量，主伸长率 λ i 与主应变 ε i 可表示为
X
s
X −
原因为硫化温度。 2 1
国外汽车发展较早，与其配套的汽车衬套研究要
深。文献 [6] 利用优化设计公式建立衬套结构参数设计 作者简介： 李新荣（1990-），男，机械工程师，硕士研究生，
主要从事汽车悬架系统的设计开发方面的工作。
1
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