減震橡膠知識(shí)及應(yīng)用

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1、減震橡膠知識(shí)及應(yīng)用一.緒論現(xiàn)實(shí)生活中振動(dòng)無處不在,振動(dòng)的現(xiàn)象是不容忽視也是不可缺少的,人們一直致力于振動(dòng)的產(chǎn)生,控制和消除的研究,所有的物體的振動(dòng)都會(huì)產(chǎn)生聲音,如果沒有振動(dòng)就不會(huì)有音樂,人類也無法進(jìn)行語言交流了.但是振動(dòng)也會(huì)對人們的生活產(chǎn)生許多不利的影響,如:共振會(huì)導(dǎo)致裝置的損壞,噪音會(huì)影響人類的生活環(huán)境等.怎樣將振動(dòng)對人們產(chǎn)生的不利影響減到最小,是當(dāng)前減震技術(shù)發(fā)展和追求的方向.減震技術(shù)的核心是消除干擾性振動(dòng)或找出解決的方法,現(xiàn)在比較適用和成熟的減震方法是橡膠減震系統(tǒng),早在橡膠應(yīng)用于工業(yè)之初,人們就使用了橡膠隔離來

2、進(jìn)行減震,但當(dāng)時(shí)還沒有有效的橡膠粘接技術(shù),橡膠在減震領(lǐng)域的應(yīng)用沒有獲得成功,隨著橡膠粘接技術(shù)的的發(fā)展和運(yùn)用,于1932年出現(xiàn)了最早的橡膠減震制品,使得減少底盤和引擎系統(tǒng)產(chǎn)生的振動(dòng)成為可能,隨后越來越多的金屬和橡膠粘接的零件應(yīng)用于差速器、后軸等汽車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng),20世紀(jì)50年代起越來越多的發(fā)動(dòng)機(jī)懸置得以應(yīng)用,早在1979年德國大眾成功地將液壓懸置應(yīng)用到發(fā)動(dòng)機(jī)懸置系統(tǒng),使得減震技術(shù)得到很大的發(fā)展,現(xiàn)在人們正在研究可轉(zhuǎn)換裝置和主動(dòng)裝置在工程上的實(shí)際應(yīng)用.二.減震橡膠基礎(chǔ)理論1.減震基礎(chǔ)當(dāng)沿重心軸方向?qū)ο鹉z裝置進(jìn)行碰撞會(huì)產(chǎn)生一

3、定頻率的振動(dòng),如果系統(tǒng)內(nèi)沒有外力作用,激發(fā)振動(dòng)將逐步衰減,衰減的速度取決于橡膠材料的減幅,根據(jù)牛頓定律將得到下面公式:質(zhì)量+阻力+彈力=0若忽略減幅不計(jì),可以得到橡膠的固有頻率如下:f0=1/2πc/mf0:固有頻率;c:彈簧剛度;m:質(zhì)量當(dāng)碰撞力遠(yuǎn)離重心橡膠裝置系統(tǒng)會(huì)在三個(gè)軸中產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)振動(dòng),各自的角頻率為:ωD=cv/JωD:角頻率;cv:扭轉(zhuǎn)剛度;J:慣量彈性體在正常情況下都有將逐漸增強(qiáng)的共振減小到一定水平的特性,橡膠減震器的隔離減震效率等于激振頻率/固有頻率即:η=f/f0,當(dāng)η＞2時(shí),激振力將減少而且遠(yuǎn)不等

4、于固有頻率,橡膠減震器將起到隔離振動(dòng)的效果,當(dāng)η=3時(shí),減震效果將達(dá)到80%,也就是說僅有20%的激振振動(dòng)在傳播.圖1振動(dòng)傳遞示意圖26圖2彈性裝置隔離系統(tǒng)示意圖2.彈性裝置系統(tǒng)和線型彈性裝置系統(tǒng)的單自由度相比,立體系統(tǒng)擁有更多的自由度和可移動(dòng)性,一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)懸置有三個(gè)直移和三個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)的自由度,六個(gè)固有頻率需抵制共振使激振力減少到一定程度,該裝置系統(tǒng)主要是減少重心處的振動(dòng)使之趨向于零,使不同方向的激振不再相互影響.該裝置系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目標(biāo)是根據(jù)客戶的開發(fā)設(shè)想決定懸置布置的位置和懸置的剛度,使得所有的固有頻率遠(yuǎn)不等于干擾頻率

5、,最初的裝置主要是決定臨時(shí)的位置和剛度,最后安裝到車上時(shí)要考慮到發(fā)動(dòng)機(jī)裝置子系統(tǒng)的相互作用,現(xiàn)在人們已能通過有限元分析軟件系統(tǒng)建立汽車整車模型,并通過計(jì)算機(jī)模擬進(jìn)行懸置的優(yōu)化設(shè)計(jì),設(shè)計(jì)時(shí)需考慮找到使舒適性和減少噪音的最好的折中方法,使得零件可以抵擋所有外力并使力的傳遞達(dá)到襖最小化,同時(shí)還需滿足零件的最大運(yùn)動(dòng)和外界環(huán)境的要求.3.減震橡膠概要3.1減震橡膠的作用:代替金屬彈簧起到消振,吸振作用.其主要的性能要求在靜剛度、動(dòng)剛度、耐久性能上.3.2減震橡膠的特點(diǎn):(與金屬彈簧相比膠)①橡膠是由多種材料相組合而成,同一種

6、形狀通過材料調(diào)整可以擁有不同的性能.②橡膠內(nèi)部分子之間的摩擦使它擁有一定的阻尼性能,即運(yùn)動(dòng)的滯后性(受力過程中橡膠的變形滯后于橡膠的應(yīng)力).③橡膠在壓縮、剪切、拉伸過程中都會(huì)產(chǎn)生不同的彈性系數(shù).3.3減震橡膠的工作原理:①吸收振動(dòng):此類減震橡膠件主要是用于發(fā)動(dòng)機(jī)與車身之間的連接,此狀態(tài)下發(fā)動(dòng)機(jī)是振動(dòng)源,減震橡膠的作用是吸收發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的振動(dòng),避免傳遞到車身上,同時(shí)也減輕發(fā)動(dòng)機(jī)自身的振動(dòng).②消減振動(dòng):此類減震橡膠件主要是用于底盤與車身之間的連接,此狀態(tài)下底盤車輪是振動(dòng)源,減震橡膠的作用是將路面與車輪產(chǎn)生的振動(dòng)通過高阻尼

7、作用迅速消減,防止振動(dòng)通過底盤傳遞到車身.4.減震橡膠的性能特征4.1靜剛度264.1.1靜剛度的定義：指減震橡膠在一定的位移范圍內(nèi),其所受壓力(或拉伸力)變化量與其位移變化量的比值.靜剛度的測定必須在一定的位移范圍內(nèi)測定,不同的位移范圍測定的靜剛度值是不同的,但有的廠家則要求整個(gè)位移范圍測定的變化曲線.下面以壓縮變形試驗(yàn)為例說明減震橡膠與今屬彈簧的靜剛度的不同之處：圖3金屬彈簧壓縮載荷—位移曲線圖將金屬彈簧壓縮到彈簧彈性極限內(nèi)的一定范圍的位移量后，再將壓力緩慢勻速卸去，彈簧所受的載荷與位移量的關(guān)系如圖3所示呈線性

8、關(guān)系,在外力卸去后彈簧能夠回復(fù)到初始位置.圖4減震橡膠壓縮載荷—位移曲線圖將減震橡膠壓縮到一定范圍的位移量后，再將壓力緩慢勻速卸去，減震橡膠所受的載荷與位移量的關(guān)系如圖4所示呈非線性關(guān)系,在外力卸去后減震橡膠不能夠回復(fù)到初始位置,出現(xiàn)位移相對于載荷的滯后現(xiàn)象.從上面的試驗(yàn)可以得出:橡膠的靜剛度是在一定的位移范圍內(nèi),其所受載荷變化量與其位移變化量的比值,位移范