基于DOE和CAE技术的梯形悬置静刚度分析和优化

姚震　黄年兵　张裕军　潘兵兵

摘要： 针对悬置系统设计过程中需要反复调整结构以满足刚度性能要求的问题，采用DOE和CAE技术对梯形橡胶悬置静刚度进行数值模拟试验，研究主簧的宽度、长度、厚度和角度等结构参数对悬置静刚度的影响，并根据试验结果进行因子分析，获得各结构参数对悬置静刚度的影响规律和相应的回归方程。运用回归方程针对实物样件目标刚度进行优化分析，能够快速获得各结构参数值，表明该方法便捷、有效，可为梯形橡胶悬置的设计制造提供参考。

关键词：梯形悬置； 橡胶； 静刚度； 主簧； 优化

中图分类号： U463.334

文献标志码： B

Abstract：As to the issue that the suspension system structure should be adjusted repeatedly to meet the stiffness performance requirements during the design process， the numerical simulation test on the static stiffness of trapezoidal rubber suspension is carried out using DOE and CAE technologies. The influence of structural parameters of main spring on the suspension static stiffness is studied， such as the width， length， thickness， and angle. The factors of every structural parameter are analyzed according to the results of tests， and the influence of structural parameters on the static stiffness of suspension and the corresponding regression equation are obtained. The regression equations are used to optimize the target stiffness of the sample piece， and the value of each structure parameter can be obtained quickly. It shows that the method is of high conveniency and effectiveness. The result can provide reference for the design and manufacture of wedge rubber suspension.

Key words：wedge suspension； rubber； static stiffness； main spring； optimization

0 引 言

眾所周知，汽车动力总成是提供动力的装置，是汽车的心脏。动力总成通过橡胶悬置安装在汽车底盘或车身上。橡胶悬置不仅可以减少发动机向车架传递振动、降低整车振动和噪声、改善乘坐舒适性，而且还可以减小路面激励对动力总成的振动破坏，延长其使用寿命。[1]在车型设计初期，需要对悬置结构进行优化。利用非线性有限元分析方法预测悬置的静刚度性能，可以有效缩短设计开发周期、降低成本、提高效率。[2]国内外已对悬置刚度性能进行一系列研究[3-5]，但是对于结构参数方面的研究较少。因此，本文以梯形悬置为例，探究不同结构参数对悬置静刚度的影响，为悬置结构设计提供参考。

1 基于Abaqus的有限元模型

在仿真分析中，橡胶悬置静刚度主要受橡胶材料和悬置结构2个方面的影响。……