1 引言

汽车板簧吊耳衬套一般分为双金属衬套和橡胶复合衬套。双金属衬套是碳钢为基体，表面烧结青铜粉，具有摩擦系数低、耐磨性能好、抗咬合性能好、经济实用等特点；橡胶复合衬套由外钢套、内钢套、中间橡胶等结构组合而成 , 橡胶与内钢套用胶粘接并硫化成一体，橡胶复合衬套在减振、降噪、提升整车舒适性等方面优于普通双金属衬套，已广泛用于汽车钢板弹簧及汽车悬架系统上。汽车在行驶中 , 橡胶复合衬套要承受轴向、径向、扭转、偏摆组合受力，如图 1 所示，所以橡胶复合衬套设计、制造与应用中必须考虑轴向、径向、扭转、偏摆等四种特性曲线及疲劳寿命要求。

目前，国内大多数商用车橡胶复合衬套制造商在产品开发和生产、检验过程中，主要关注衬套结构尺寸、橡胶硬度、疲劳寿命，对轴向、径向、扭转、偏摆等四种刚度特性参数重视不够，缺乏 CAE 分析和相应的性能检测措施。橡胶复合衬套疲劳寿命一般随着汽车板簧总成台架试验和整车道路试路进行验证，试验中常出现橡胶开裂、内外管套与橡胶脱离、吊耳异响等问题。近年来，整车厂越来越重视橡胶复合衬套性能对汽车悬架性能的影响研究，检测试验发现四个方向刚度数据与设计参数不符、疲劳寿命不达标等问题。

2 某进口复合衬套性能检测与问题发现

如图 2 所示为某进口板簧橡胶复合衬套，其主要技术要求：橡胶材料 M170- 60（企标），硬度 HS60。四个方向设计刚度如图 3、4、5、6 所示。经检测、试验发现，进口板簧橡胶复合衬套径向、轴向两方向刚度与原设计要求偏离较大（表 1、表2）；钢板弹簧总成经台架试验检测其疲劳寿命大于 5万次，符合设计要求。

从上表数据看出，原进口橡胶复合衬套径向、轴向实测刚度明显低于设计刚度；相关试验也表明，扭转、偏摆刚度与设计曲线也有较大差异，影响汽车悬架总体性能。

3 CAE 分析与工艺优化

委托橡胶衬套专业厂家对该橡胶复合衬套进行CAE 模拟分析、验证（图 7、8、9、10），寻求工艺优化方案。

CAE 分析表明：按原图纸要求（橡胶材料、结构尺寸）制作的橡胶复合衬套，径向、轴向、偏摆刚度均明显小于图纸设计要求；以天然橡胶 M170 为材料制成的橡胶复合衬套其性能不满足产品设计要求。

在 CAE 分析基础上，对橡胶材料及衬套结构采取以下优化措施：

（1）在天然橡胶 M170 基体上，加碳酸钙强化，升橡胶各向刚度指标，橡胶硬度在 HS60～70；同时增加橡胶内套与金属外套的过盈量，提高扭转、偏摆刚度，以满足衬套四个方向刚度及疲劳寿命等性能要求；

（2）完备衬套径向、轴向、扭转、偏摆四个方向刚度检测设备和专用夹具，统一试验标准和方法 （图11、12）；

（3）通过反复比对衬套性能和台架试验数据，综合分析确定最佳工艺方案，指导生产和交付。

4 总结与建议

（1）通过以上优化措施，对天然橡胶 M170 加钙改性，橡胶硬度控制在 HS65±2；适当增大橡胶内套与金属外套的过盈配合，拨出力控制在 16kN 左右，某板簧橡胶复合衬套获得较理想的刚度性能和疲劳寿命。

（2）建议在橡胶复合衬套各向刚度参数设计中，不能单靠理论计算，应考虑橡胶材料特性，通过 CAE分析与试验数据相结合，综合确定衬套刚度参数。

（3）建议汽车板簧生产厂家配备衬套性能检测试验设备，重视橡胶复合衬套性能检测及台架试验工作，加强供方质量管理。

参考文献：[1] 李晓武.汽车用橡胶衬套介绍[J].特种橡胶制品，2015，36（2）：56- 59.

转载于：陈毛权,黄昌文,朱艺.汽车板簧橡胶复合衬套性能检测与工艺优化[J].锻压装备与制造术,2021,56(03):82-84.