发动机橡胶减振垫的疲劳性能研究

论文摘要

本课题的目的是对橡胶减振的疲劳寿命进行研究,开发出一个具有良好的疲劳性能的发动机橡胶减振垫,以满足客户公司对其新型卡车和客车的减振系统的疲劳性能要求。因此,本文从分析橡胶减振垫的疲劳寿命影响因素入手,结合疲劳失效的判断准则及三种疲劳寿命预测方法,利用有限元仿真分析进行结构优化,辅以加工工艺改进措施,对如何提高发动机橡胶减振垫的疲劳性能进行了研究。同时研究并设计了一套疲劳测试方案,验证了新设计方案优良的疲劳性能。以下是本文的主要研究工作:（1）橡胶减振垫的疲劳寿命影响因素及预测方法—该部分研究工作从“疲劳”的定义入手,分析了橡胶减振垫的各种疲劳失效形式和判断准则,对橡胶减振垫的疲劳寿命影响因素和疲劳寿命预测方法进行了研究。探讨了不同工作情况下的对橡胶材料的疲劳性能的改进方案,并研究了经验法、S-N曲线法和断裂力学法的在不同情况下的适用性和准确性。（2）发动机橡胶减振垫的疲劳性能研究与优化—该部分研究工作主要包括利用有限元分析软件进行仿真分析和研究,对客户汽车上的前减振垫的结构尺寸进行了优化设计,详细介绍了限位结构的设计方法,并运用疲劳寿命预测法对新设计方案的疲劳寿命进行了预测。同时也研究了制造工艺对疲劳性能的影响及改进方案。（3）发动机橡胶减振垫的疲劳试验研究—该部分内容主要研究了疲劳试验机及夹具的选择与设计,各个疲劳试验测试条件和参数的确定,针对实际应用条件研究并指定了整套疲劳试验方案。通过这些研究工作,本文中描述的设计方案现已成功应用于客户的新型卡车及客车的发动机减振系统,证明了文中所述的设计及试验方法是切实可行的。本课题的研究工作对正确分析橡胶减振制品的疲劳性能具有重要的理论和实际意义。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 本课题研究的目的及意义
• 1.3 国内外相关技术发展现状
• 1.4 本文主要研究内容
• 第二章 橡胶材料的疲劳寿命影响因素及预测方法
• 2.1 疲劳的定义
• 2.2 橡胶减振垫的疲劳失效模式及判断准则
• 2.3 影响疲劳寿命的因素
• 2.3.1 工作环境对疲劳寿命的影响
• 2.3.2 温度对疲劳寿命的影响
• 2.3.3 载荷特性对疲劳寿命的影响
• 2.3.4 橡胶材料特性对疲劳寿命的影响
• 2.3.5 形状尺寸对疲劳寿命的影响
• 2.3.6 设计补偿对疲劳寿命的影响
• 2.3.7 制造工艺对疲劳寿命的影响
• 2.4 疲劳寿命预测方法
• 2.4.1 经验法
• 2.4.2 S-N 曲线法
• 2.4.3 断裂力学法
• 第三章 发动机橡胶减振垫的疲劳性能研究与优化
• 3.1 改进前的减振垫的工作原理及结构分析
• 3.2 结构尺寸设计优化
• 3.2.1 设计输入
• 3.2.2 限位结构设计
• 3.2.3 结构的有限元分析与优化
• 3.2.4 疲劳寿命预测
• 3.2.5 疲劳寿命预测的经验法则
• 3.3 制造工艺改进及优化
• 3.3.1 J-26145 的制造工艺流程
• 3.3.2 制造工艺的改进
• 第四章 发动机橡胶减振垫的疲劳试验研究
• 4.1 确定疲劳测试条件
• 4.2 测试机器及工装的选择
• 4.3 室温（22℃）下的疲劳测试
• 4.4 高温（100℃）下和低温（- 40℃）的疲劳测试
• 4.5 比利时路面测试
• 4.6 结论
• 第五章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间发表的学术论文