本發(fā)明涉及一種補(bǔ)強(qiáng)方法，尤其涉及一種整體式空、實(shí)向橡膠節(jié)點(diǎn)的補(bǔ)強(qiáng)方法。

背景技術(shù)：

橡膠節(jié)點(diǎn)應(yīng)用于車輛轉(zhuǎn)向架懸掛系統(tǒng)中，是實(shí)現(xiàn)車輛牽引或者制動(dòng)平穩(wěn)保證車輛動(dòng)力學(xué)舒適性的關(guān)鍵元件之一。在軌道車輛中，橡膠節(jié)點(diǎn)分別安裝在牽引拉桿的兩端作為柔性連接關(guān)節(jié)，牽引拉桿的一端通過橡膠節(jié)點(diǎn)連接在轉(zhuǎn)向架上，其另一端通過橡膠節(jié)點(diǎn)與車體相連，用于傳遞轉(zhuǎn)向架和車體之間的牽引力和制動(dòng)力，從而使軌道車輛在牽引和制動(dòng)以及運(yùn)行時(shí)具有良好的動(dòng)力學(xué)舒適性。橡膠節(jié)點(diǎn)的技術(shù)方案按其結(jié)構(gòu)大體分為三種類型：整體式回轉(zhuǎn)體橡膠節(jié)點(diǎn)、整體式空、實(shí)向橡膠節(jié)點(diǎn)以及組裝式分瓣橡膠節(jié)點(diǎn)。

現(xiàn)有的整體式空、實(shí)向橡膠節(jié)點(diǎn)的結(jié)構(gòu)包括金屬芯軸（或者金屬套筒）、金屬外套以及帶空隙的橡膠彈性體，三者通過特定的硫化過程硫化成型為一整體后，一般再通過徑向擠壓并二次精加工形成成品，在橡膠節(jié)點(diǎn)中，從其中心點(diǎn)往具有空隙的橡膠彈性體延伸的方向?yàn)樵撓鹉z節(jié)點(diǎn)的空向，從其中心點(diǎn)往不具有空隙的橡膠彈性體延伸的方向?yàn)樵撓鹉z節(jié)點(diǎn)的實(shí)向。圖1為一種設(shè)置有兩個(gè)空隙1的整體式空、實(shí)向橡膠節(jié)點(diǎn)，兩個(gè)空隙1關(guān)于金屬芯軸2的軸線對(duì)稱分布，在該圖中，X向代表該橡膠節(jié)點(diǎn)的實(shí)向，Y向代表該橡膠節(jié)點(diǎn)的空向，因此從圖1中可以看出，空、實(shí)向在該橡膠節(jié)點(diǎn)上沿周向依次交替分布。

當(dāng)加工時(shí)對(duì)圖1中的橡膠節(jié)點(diǎn)進(jìn)行徑向擠壓后，橡膠節(jié)點(diǎn)的金屬外套變形程度差異大而形成一個(gè)橢圓，影響橡膠節(jié)點(diǎn)的安裝，這種現(xiàn)象稱為產(chǎn)品橢圓現(xiàn)象。另外，在橡膠節(jié)點(diǎn)的工作過程中，受到工作載荷的影響，橡膠節(jié)點(diǎn)隨著使用時(shí)間的增加，其產(chǎn)品橢圓程度會(huì)更加明顯，這樣，橡膠節(jié)點(diǎn)的橢圓現(xiàn)象一方面會(huì)影響產(chǎn)品的性能及使用壽命，另外一方面，其會(huì)損壞其他與之相關(guān)的裝配件。

公開號(hào)為CN101520076A，公開日為2009年9月2日的中國發(fā)明專利公開了一種彈性元件變剛度方法，包括外套、內(nèi)套和彈性橡膠體，該方法包括在彈性元件的工作方向上對(duì)稱的掏空彈性橡膠體，形成空氣隔離區(qū)，使該方向產(chǎn)生一個(gè)空氣段而形成不連續(xù)結(jié)構(gòu)，通過彈性元件的不同部位提供不同階段的產(chǎn)品徑向剛度，實(shí)現(xiàn)整個(gè)彈性元件不同情況不同徑向剛度的變化。

上述專利文獻(xiàn)中的彈性元件中由于存在空、實(shí)向，在受到徑向擠壓后，其金屬外套在空、實(shí)向上變形程度的差異也會(huì)很大，從而產(chǎn)生上述問題。

圖2為一種設(shè)置有三個(gè)空隙的整體式空、實(shí)向橡膠節(jié)點(diǎn)，其中的兩個(gè)空隙1關(guān)于金屬芯軸2的軸線對(duì)稱分布，在該圖中，X向代表該橡膠節(jié)點(diǎn)的實(shí)向，Y向代表該橡膠節(jié)點(diǎn)的空向，因此從圖2中可以看出，空、實(shí)向在該橡膠節(jié)點(diǎn)上也是沿周向依次交替分布的。

圖2中的整體式空、實(shí)向橡膠節(jié)點(diǎn)在進(jìn)行徑向擠壓后，也會(huì)出現(xiàn)橡膠節(jié)點(diǎn)的金屬外套變形程度差異大，導(dǎo)致產(chǎn)生影響橡膠節(jié)點(diǎn)的安裝、影響產(chǎn)品的性能及使用壽命和損壞其他與之相關(guān)的裝配件的問題。

綜上，如何設(shè)計(jì)一種方法，使其能減小金屬外套在空、實(shí)向上變形程度的差異，以便于安裝，提高橡膠節(jié)點(diǎn)的性能及使用壽命且能避免損壞其他與之相關(guān)的裝配件是急需解決的技術(shù)問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，提供一種整體式空、實(shí)向橡膠節(jié)點(diǎn)的補(bǔ)強(qiáng)方法，其能減小金屬外套在空、實(shí)向上變形程度的差異，以便于安裝，提高了橡膠節(jié)點(diǎn)的性能及使用壽命且能避免損壞其他與之相關(guān)的裝配件。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案為：一種整體式空、實(shí)向橡膠節(jié)點(diǎn)的補(bǔ)強(qiáng)方法，所述補(bǔ)強(qiáng)方法是通過在整體式空、實(shí)向橡膠節(jié)點(diǎn)中金屬外套的內(nèi)壁上且位于應(yīng)力過渡區(qū)內(nèi)設(shè)置補(bǔ)強(qiáng)結(jié)構(gòu)凸塊來對(duì)金屬外套進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)的。

優(yōu)選的，所述補(bǔ)強(qiáng)結(jié)構(gòu)凸塊在應(yīng)力過渡區(qū)內(nèi)具體位置的確定是根據(jù)受到徑向擠壓后的整體式空、實(shí)向橡膠節(jié)點(diǎn)的剛度、作用力和應(yīng)力分布狀況來設(shè)置的，其具體步驟為：

（1）、根據(jù)整體式空、實(shí)向橡膠節(jié)點(diǎn)剛度設(shè)計(jì)要求，先確定整體式空、實(shí)向橡膠節(jié)點(diǎn)的具體結(jié)構(gòu)；

（2）、通過有限元法計(jì)算第（1）步驟中整體式空、實(shí)向橡膠節(jié)點(diǎn)受到徑向擠壓后的作用力及應(yīng)力分布狀況；

（3）、根據(jù)第（2）步驟中的計(jì)算結(jié)果確定出應(yīng)力過渡區(qū)的位置，將補(bǔ)強(qiáng)結(jié)構(gòu)凸塊設(shè)置到金屬外套的內(nèi)壁上且位于應(yīng)力過渡區(qū)內(nèi)的位置處，得到具有補(bǔ)強(qiáng)結(jié)構(gòu)凸塊的整體式空、實(shí)向橡膠節(jié)點(diǎn)；

（4）、通過有限元法計(jì)算具有補(bǔ)強(qiáng)結(jié)構(gòu)凸塊的整體式空、實(shí)向橡膠節(jié)點(diǎn)的剛度、擠壓后的作用力及應(yīng)力分布狀況；

（5）、檢查第（4）步驟中計(jì)算出的剛度、擠壓后的作用力及應(yīng)力分布狀況是否符合要求；如果都符合要求，則完成整個(gè)補(bǔ)強(qiáng)步驟；如果其中有一項(xiàng)不符合要求，則沿周向在金屬外套的內(nèi)壁上且在位于應(yīng)力過渡區(qū)內(nèi)調(diào)整補(bǔ)強(qiáng)結(jié)構(gòu)凸塊的位置，再返回從第（4）步驟開始執(zhí)行直至完成整個(gè)補(bǔ)強(qiáng)步驟。

優(yōu)選的，所述第（2）步驟中有限元法計(jì)算是通過三維軟件建立模型，根據(jù)實(shí)際載荷確定整體式空、實(shí)向橡膠節(jié)點(diǎn)各部件材料屬性進(jìn)行分析計(jì)算，得到金屬外套和金屬芯軸的應(yīng)力應(yīng)變云圖，確定整體式空、實(shí)向橡膠節(jié)點(diǎn)在給定條件下金屬外套和金屬芯軸的變形狀態(tài)，其具體步驟為：

a、使用軟件建立整體式空、實(shí)向橡膠節(jié)點(diǎn)的幾何特征模型，并可在軟件中確定整體式空、實(shí)向橡膠節(jié)點(diǎn)各部件的幾何位置特征；

b、將整體式空、實(shí)向橡膠節(jié)點(diǎn)幾何特征模型轉(zhuǎn)化為網(wǎng)格軟件所支持格式并對(duì)不影響分析的細(xì)部特征進(jìn)行簡化，最后對(duì)所有部件進(jìn)行網(wǎng)格劃分，建立整體式空、實(shí)向橡膠節(jié)點(diǎn)網(wǎng)格模型；

c、對(duì)整體式空、實(shí)向橡膠節(jié)點(diǎn)各部件相應(yīng)表面進(jìn)行關(guān)系定義，根據(jù)關(guān)系定義對(duì)各部件進(jìn)行表面連接；

d、對(duì)所建立整體式空、實(shí)向橡膠節(jié)點(diǎn)網(wǎng)格模型各個(gè)部件進(jìn)行材料及截面屬性定義；

e、根據(jù)整體式空、實(shí)向橡膠節(jié)點(diǎn)的實(shí)際載荷及邊界條件，在整體式空、實(shí)向橡膠節(jié)點(diǎn)網(wǎng)格模型上施加相應(yīng)邊界條件及載荷條件；

f、將所建立分析整體式空、實(shí)向橡膠節(jié)點(diǎn)模型提交有限元分析軟件進(jìn)行求解計(jì)算，獲取各部件應(yīng)力應(yīng)變分布，最終得到金屬外套和金屬芯軸的應(yīng)力應(yīng)變云圖，確定整體式空、實(shí)向橡膠節(jié)點(diǎn)在給定條件下金屬外套和金屬芯軸的變形狀態(tài)。

優(yōu)選的，所述第c步驟中的表面連接是通過共節(jié)點(diǎn)方法來對(duì)各個(gè)部件表面進(jìn)行共節(jié)點(diǎn)處理的。

優(yōu)選的，所述第d步驟中的材料及截面屬性定義需要根據(jù)實(shí)際載荷條件進(jìn)行選擇，即若實(shí)際載荷較小，整體式空、實(shí)向橡膠節(jié)點(diǎn)變形較小，則金屬外套和金屬芯軸只需定義彈性屬性，橡膠彈性體選擇適應(yīng)于小變形的本構(gòu)模型；若實(shí)際載荷大，整體式空、實(shí)向橡膠節(jié)點(diǎn)變形較大，則金屬外套和金屬芯軸定義塑性屬性，橡膠彈性體選擇適應(yīng)于大變形的或者非線性的本構(gòu)模型。

優(yōu)選的，所述第d步驟中，金屬外套或金屬芯軸若其各向尺寸相差較大則應(yīng)選取非協(xié)調(diào)單元。

優(yōu)選的，所述第e步驟中，整體式空、實(shí)向橡膠節(jié)點(diǎn)在徑向預(yù)載荷作用下，其垂直于徑向預(yù)載荷方向約束應(yīng)施加自由約束。

優(yōu)選的，在三維軟件建立模型時(shí)，若在設(shè)計(jì)要求中整體式空、實(shí)向橡膠節(jié)點(diǎn)的安裝配合部件具有剛度則應(yīng)當(dāng)在模型中設(shè)置相應(yīng)具有實(shí)際剛度特性或者相等變形的徑向預(yù)載工裝。

優(yōu)選的，所述具有補(bǔ)強(qiáng)結(jié)構(gòu)凸塊的整體式空、實(shí)向橡膠節(jié)點(diǎn)包括金屬芯軸、金屬外套和設(shè)置有空隙的橡膠彈性體，所述金屬芯軸包括軸體和設(shè)置在所述軸體中部的金屬芯軸凸緣，橡膠彈性體設(shè)置在金屬芯軸凸緣和金屬外套之間，所述橡膠彈性體、金屬芯軸凸緣和金屬外套硫化形成一體，所述應(yīng)力過渡區(qū)位于整體式空、實(shí)向橡膠節(jié)點(diǎn)的空向和實(shí)向相接處；所述補(bǔ)強(qiáng)結(jié)構(gòu)凸塊為三角形、梯形或圓弧形。

優(yōu)選的，所述空隙設(shè)置有兩個(gè)，其關(guān)于金屬芯軸的軸線對(duì)稱分布在橡膠彈性體上；沿實(shí)向在所述金屬外套的內(nèi)壁上設(shè)置有兩個(gè)關(guān)于金屬芯軸對(duì)稱的實(shí)向凹槽，沿空向在所述金屬外套的內(nèi)壁上也設(shè)置有兩個(gè)關(guān)于金屬芯軸對(duì)稱的空向凹槽，使得在金屬外套的內(nèi)壁上且位于相鄰的實(shí)向凹槽和空向凹槽之間形成凸出的補(bǔ)強(qiáng)結(jié)構(gòu)凸塊；當(dāng)所述補(bǔ)強(qiáng)結(jié)構(gòu)凸塊為三角形時(shí)，所述空向凹槽包括弧形空向凹槽底邊和設(shè)置在所述弧形空向凹槽底邊兩側(cè)的空向凹槽直邊，所述實(shí)向凹槽包括弧形實(shí)向凹槽底邊和設(shè)置在所述弧形實(shí)向凹槽底邊兩側(cè)的實(shí)向凹槽直邊；所述金屬芯軸凸緣設(shè)置為一底面為平行四邊形的棱柱，棱柱的四個(gè)棱角呈兩兩相互垂直的狀態(tài)，其一對(duì)相對(duì)的棱角處于空向上，其另外一對(duì)相對(duì)的棱角處于實(shí)向上且沿空向上所述平行四邊形棱柱的一對(duì)相對(duì)的棱角均設(shè)置為圓棱角，沿實(shí)向上所述平行四邊形棱柱的另外一對(duì)相對(duì)的棱角也均設(shè)置為圓棱角。

本發(fā)明的有益效果為：本發(fā)明通過在金屬外套的內(nèi)壁上且位于應(yīng)力過渡區(qū)內(nèi)增設(shè)補(bǔ)強(qiáng)結(jié)構(gòu)凸塊對(duì)金屬外套進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)，從而大大的減小了金屬外套在空、實(shí)向上變形程度的差異，減小了產(chǎn)品橢圓現(xiàn)象的發(fā)生，便于整體式空、實(shí)向橡膠節(jié)點(diǎn)的安裝，提高了整體式空、實(shí)向橡膠節(jié)點(diǎn)的性能及使用壽命且避免了損壞其他與之相關(guān)的裝配件；通過本發(fā)明能夠?qū)⒀a(bǔ)強(qiáng)結(jié)構(gòu)凸塊精確的設(shè)置在應(yīng)力過渡區(qū)內(nèi)合適的位置上，從而使得補(bǔ)強(qiáng)效果更加好。通過本發(fā)明中的有限元法，能夠得到更為精確的金屬外套和金屬芯軸的應(yīng)力應(yīng)變云圖，從而能夠更加精確的確定出應(yīng)力過渡區(qū)，為對(duì)補(bǔ)強(qiáng)結(jié)構(gòu)凸塊的設(shè)置提供更加精確的科學(xué)依據(jù)。

附圖說明

圖1為現(xiàn)有的一種整體式空、實(shí)向橡膠節(jié)點(diǎn)沿徑向的剖視結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為現(xiàn)有的另外一種整體式空、實(shí)向橡膠節(jié)點(diǎn)沿徑向的剖視結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明實(shí)施例1中整體式空、實(shí)向橡膠節(jié)點(diǎn)沿徑向的剖視結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明實(shí)施例1中整體式空、實(shí)向橡膠節(jié)點(diǎn)沿軸向的剖視結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為本發(fā)明實(shí)施例1中整體式空、實(shí)向橡膠節(jié)點(diǎn)的金屬外套的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6為本發(fā)明實(shí)施例2中整體式空、實(shí)向橡膠節(jié)點(diǎn)沿徑向的剖視結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7為圖6中的局部放大結(jié)構(gòu)示意圖；

圖8為本發(fā)明實(shí)施例3中整體式空、實(shí)向橡膠節(jié)點(diǎn)沿徑向的剖視結(jié)構(gòu)示意圖；

圖中：1. 空隙，2. 金屬芯軸，211. 軸體，212. 金屬芯軸凸緣，3. 補(bǔ)強(qiáng)結(jié)構(gòu)凸塊，4. 金屬外套，5. 橡膠彈性體，6. 實(shí)向凹槽,611. 弧形實(shí)向凹槽底邊，612. 實(shí)向凹槽直邊，7. 空向凹槽,711. 弧形空向凹槽底邊,712. 空向凹槽直邊。

具體實(shí)施方式

申請人通過多次試驗(yàn)和分析發(fā)現(xiàn)，因設(shè)置有空隙，使得橡膠彈性體在周向上存在不連續(xù)性，當(dāng)整體式空、實(shí)向橡膠節(jié)點(diǎn)通過徑向擠壓后，這種不連續(xù)性會(huì)使得橡膠彈性體在沿實(shí)向上的反彈較大，而其在沿空向上的反彈較小，從而使得產(chǎn)品的金屬外套在空、實(shí)向上變形程度的差異較大，因此，申請人利用補(bǔ)強(qiáng)結(jié)構(gòu)凸塊對(duì)金屬外套進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)，以減小金屬外套在空、實(shí)向上變形程度的差異。另外，申請人通過多次試驗(yàn)計(jì)算分析發(fā)現(xiàn)，當(dāng)整體式空、實(shí)向橡膠節(jié)點(diǎn)通過徑向擠壓后，這種不連續(xù)性還會(huì)導(dǎo)致在位于空向和實(shí)向相接處（即位于靠近空隙兩端處）的金屬外套位置和金屬芯軸位置出現(xiàn)應(yīng)力過渡區(qū)，在此區(qū)域，應(yīng)力分布極不均勻，這也是導(dǎo)致金屬外套在空、實(shí)向上變形程度的差異較大的一個(gè)重要原因，因此，本發(fā)明通過在上述應(yīng)力過渡區(qū)增設(shè)補(bǔ)強(qiáng)結(jié)構(gòu)凸塊對(duì)金屬外套進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)，從而大大的減小了金屬外套在空、實(shí)向上變形程度的差異。需要說明的是，空、實(shí)向是根據(jù)實(shí)際的工作要求情況來設(shè)置的，即空隙的數(shù)量和位置在設(shè)計(jì)時(shí)是根據(jù)實(shí)際的工作要求來確定的。下面通過對(duì)設(shè)置有兩個(gè)空隙的橡膠節(jié)點(diǎn)（實(shí)施例1和實(shí)施例2）和設(shè)置有三個(gè)空隙的橡膠節(jié)點(diǎn)（實(shí)施例3）的補(bǔ)強(qiáng)方法進(jìn)行描述從而闡述本發(fā)明的設(shè)計(jì)構(gòu)思。

實(shí)施例1：一種整體式空、實(shí)向橡膠節(jié)點(diǎn)中金屬外套的補(bǔ)強(qiáng)方法，所述補(bǔ)強(qiáng)方法是通過在整體式空、實(shí)向橡膠節(jié)點(diǎn)中金屬外套的內(nèi)壁上且位于應(yīng)力過渡區(qū)內(nèi)設(shè)置補(bǔ)強(qiáng)結(jié)構(gòu)凸塊來對(duì)金屬外套進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)的。

所述補(bǔ)強(qiáng)結(jié)構(gòu)凸塊具體位置的確定是根據(jù)受到徑向擠壓后的整體式空、實(shí)向橡膠節(jié)點(diǎn)的剛度、作用力和應(yīng)力分布狀況來設(shè)置的，其具體步驟為：

（1）、根據(jù)整體式空、實(shí)向橡膠節(jié)點(diǎn)剛度設(shè)計(jì)要求，先確定整體式空、實(shí)向橡膠節(jié)點(diǎn)的具體結(jié)構(gòu)，即確定空隙的數(shù)量、大小和其分布在橡膠彈性體上的位置；

（2）、通過有限元法計(jì)算第（1）步驟中整體式空、實(shí)向橡膠節(jié)點(diǎn)受到徑向擠壓后的作用力及應(yīng)力分布狀況；

（3）、根據(jù)第（2）步驟中的計(jì)算結(jié)果確定出應(yīng)力過渡區(qū)的位置，將補(bǔ)強(qiáng)結(jié)構(gòu)凸塊設(shè)置到金屬外套的內(nèi)壁上且位于應(yīng)力過渡區(qū)內(nèi)的位置處，得到具有補(bǔ)強(qiáng)結(jié)構(gòu)凸塊的整體式空、實(shí)向橡膠節(jié)點(diǎn)；

（4）、通過有限元法計(jì)算具有補(bǔ)強(qiáng)結(jié)構(gòu)凸塊的整體式空、實(shí)向橡膠節(jié)點(diǎn)的剛度、擠壓后的作用力及應(yīng)力分布狀況；

（5）、檢查第（4）步驟中計(jì)算出的剛度、擠壓后的作用力及應(yīng)力分布狀況是否符合要求；如果都符合要求，則完成整個(gè)補(bǔ)強(qiáng)步驟；如果其中有一項(xiàng)不符合要求，則沿周向在金屬外套的內(nèi)壁上且在位于應(yīng)力過渡區(qū)內(nèi)調(diào)整補(bǔ)強(qiáng)結(jié)構(gòu)凸塊的位置，再返回從第（4）步驟開始執(zhí)行直至完成整個(gè)補(bǔ)強(qiáng)步驟。

通過上述步驟能夠?qū)⒀a(bǔ)強(qiáng)結(jié)構(gòu)凸塊精確的設(shè)置在合適的位置上，從而使得補(bǔ)強(qiáng)效果更加好。

所述第（2）步驟中有限元法計(jì)算是通過三維軟件建立模型，根據(jù)實(shí)際載荷確定整體式空、實(shí)向橡膠節(jié)點(diǎn)各部件材料屬性進(jìn)行分析計(jì)算，得到金屬外套和金屬芯軸的應(yīng)力應(yīng)變云圖，確定整體式空、實(shí)向橡膠節(jié)點(diǎn)在給定條件下金屬外套和金屬芯軸的變形狀態(tài)，其具體步驟為：

a、使用軟件建立整體式空、實(shí)向橡膠節(jié)點(diǎn)的幾何特征模型，并可在軟件中確定整體式空、實(shí)向橡膠節(jié)點(diǎn)各部件的幾何位置特征；

b、將整體式空、實(shí)向橡膠節(jié)點(diǎn)幾何特征模型轉(zhuǎn)化為網(wǎng)格軟件所支持格式并對(duì)不影響分析的細(xì)部特征進(jìn)行簡化，最后對(duì)所有部件進(jìn)行網(wǎng)格劃分，建立整體式空、實(shí)向橡膠節(jié)點(diǎn)網(wǎng)格模型，其中不影響分析的細(xì)部特征主要有金屬外套的倒角以及金屬外套或金屬芯軸的包膠；

c、對(duì)整體式空、實(shí)向橡膠節(jié)點(diǎn)各部件相應(yīng)表面進(jìn)行關(guān)系定義，根據(jù)關(guān)系定義對(duì)各部件進(jìn)行表面連接；

d、對(duì)所建立整體式空、實(shí)向橡膠節(jié)點(diǎn)網(wǎng)格模型各個(gè)部件進(jìn)行材料及截面屬性定義；

e、根據(jù)整體式空、實(shí)向橡膠節(jié)點(diǎn)的實(shí)際載荷及邊界條件，在整體式空、實(shí)向橡膠節(jié)點(diǎn)網(wǎng)格模型上施加相應(yīng)邊界條件及載荷條件；

f、將所建立分析整體式空、實(shí)向橡膠節(jié)點(diǎn)模型提交有限元分析軟件進(jìn)行求解計(jì)算，獲取各部件應(yīng)力應(yīng)變分布，最終得到金屬外套和金屬芯軸的應(yīng)力應(yīng)變云圖，確定整體式空、實(shí)向橡膠節(jié)點(diǎn)在給定條件下金屬外套和金屬芯軸的變形狀態(tài)。通過上述步驟得到更為精確的金屬外套和金屬芯軸的應(yīng)力應(yīng)變云圖，從而使得第（2）步驟中的計(jì)算結(jié)果更加精確，能夠更加精確的確定出應(yīng)力過渡區(qū)，為對(duì)補(bǔ)強(qiáng)結(jié)構(gòu)凸塊的設(shè)置提供更加精確的科學(xué)依據(jù)。

所述第c步驟中的表面連接是通過共節(jié)點(diǎn)方法來對(duì)各個(gè)部件表面進(jìn)行共節(jié)點(diǎn)處理的。所述第d步驟中的材料及截面屬性定義需要根據(jù)實(shí)際載荷條件進(jìn)行選擇，即若實(shí)際載荷較小，整體式空、實(shí)向橡膠節(jié)點(diǎn)變形較小，則金屬外套和金屬芯軸只需定義彈性屬性，橡膠彈性體選擇適應(yīng)于小變形的本構(gòu)模型；若實(shí)際載荷大，整體式空、實(shí)向橡膠節(jié)點(diǎn)變形較大，則金屬外套和金屬芯軸定義塑性屬性或者該金屬材料包含的在大載荷條件作用下表現(xiàn)的其他屬性，橡膠彈性體選擇適應(yīng)于大變形的或者非線性的本構(gòu)模型。所述第d步驟中，金屬外套或金屬芯軸若其各向尺寸相差較大則應(yīng)選取非協(xié)調(diào)單元。所述第e步驟中，整體式空、實(shí)向橡膠節(jié)點(diǎn)在徑向預(yù)載荷作用下，其垂直于徑向預(yù)載荷方向約束應(yīng)施加自由約束。這樣，能使得第（2）步驟中的計(jì)算結(jié)果進(jìn)一步精確。

在三維軟件建立模型時(shí)，若在設(shè)計(jì)要求中整體式空、實(shí)向橡膠節(jié)點(diǎn)的安裝配合部件具有剛度則應(yīng)當(dāng)在模型中設(shè)置相應(yīng)具有實(shí)際剛度特性或者相等變形的徑向預(yù)載工裝，通過在模型中增加徑向預(yù)載工裝能夠更加逼真的模擬現(xiàn)實(shí)產(chǎn)品環(huán)境，從而使得第（2）步驟中的計(jì)算結(jié)果更加精確。

所述第（4）步驟中的有限元法計(jì)算步驟與第（2）步驟中的有限元法計(jì)算步驟一致，只不過計(jì)算對(duì)象換成了具有補(bǔ)強(qiáng)結(jié)構(gòu)凸塊的整體式空、實(shí)向橡膠節(jié)點(diǎn)。

如圖3至圖5所示，在本實(shí)施例中，所述具有補(bǔ)強(qiáng)結(jié)構(gòu)凸塊3的整體式空、實(shí)向橡膠節(jié)點(diǎn)包括金屬芯軸2（或金屬套筒）、金屬外套4和設(shè)置有空隙1的橡膠彈性體5，所述金屬芯軸2包括軸體211和設(shè)置在所述軸體211中部的金屬芯軸凸緣212，橡膠彈性體5設(shè)置在金屬芯軸凸緣212和金屬外套4之間，所述橡膠彈性體5、金屬芯軸凸緣212和金屬外套4硫化形成一體，所述應(yīng)力過渡區(qū)位于整體式空、實(shí)向橡膠節(jié)點(diǎn)的空向和實(shí)向相接處（即位于靠近空隙兩端處），所述補(bǔ)強(qiáng)結(jié)構(gòu)凸塊3為三角形，在這里，補(bǔ)強(qiáng)結(jié)構(gòu)凸塊3也可以設(shè)置成梯形或圓弧形。

所述空隙1設(shè)置有兩個(gè)，其關(guān)于金屬芯軸2的軸線對(duì)稱分布在橡膠彈性體5上；沿實(shí)向X在所述金屬外套4的內(nèi)壁上設(shè)置有兩個(gè)關(guān)于金屬芯軸2對(duì)稱的實(shí)向凹槽6，沿空向Y在所述金屬外套4的內(nèi)壁上也設(shè)置有兩個(gè)關(guān)于金屬芯軸2對(duì)稱的空向凹槽7，使得在金屬外套4的內(nèi)壁上且位于相鄰的實(shí)向凹槽6和空向凹槽7之間形成凸出的補(bǔ)強(qiáng)結(jié)構(gòu)凸塊3, 補(bǔ)強(qiáng)結(jié)構(gòu)凸塊3與金屬外套4是一體的；當(dāng)所述補(bǔ)強(qiáng)結(jié)構(gòu)凸塊3為三角形時(shí)，所述空向凹槽7包括弧形空向凹槽底邊711和設(shè)置在所述弧形空向凹槽底邊711兩側(cè)的空向凹槽直邊712，所述實(shí)向凹槽6包括弧形實(shí)向凹槽底邊611和設(shè)置在所述弧形實(shí)向凹槽底邊611兩側(cè)的實(shí)向凹槽直邊612；所述金屬芯軸凸緣212為圓柱形。

實(shí)施例2：如圖6和圖7所示，與實(shí)施例1相比，不同之處在于：所述金屬芯軸凸緣212設(shè)置為一底面為平行四邊形的棱柱，棱柱的四個(gè)棱角呈兩兩相互垂直的狀態(tài)，其一對(duì)相對(duì)的棱角處于空向Y上，其另外一對(duì)相對(duì)的棱角處于實(shí)向X上且沿空向Y上所述平行四邊形棱柱的一對(duì)相對(duì)的棱角均設(shè)置為圓棱角，沿實(shí)向X上所述平行四邊形棱柱的另外一對(duì)相對(duì)的棱角也均設(shè)置為圓棱角。這樣設(shè)計(jì)是因?yàn)槿鐖D1所示，現(xiàn)有的整體式空實(shí)向結(jié)構(gòu)橡膠節(jié)點(diǎn)的變剛度實(shí)現(xiàn)過程如下：當(dāng)橡膠節(jié)點(diǎn)沿空向Y在承受載荷F時(shí)，橡膠節(jié)點(diǎn)初始階段的剛度主要來源于實(shí)向X部分橡膠彈性體的剪切變形，該階段的相對(duì)較小。當(dāng)變形超過橡膠彈性體的空隙距離后，橡膠彈性體上面的空隙閉合接觸，此時(shí)即剛度產(chǎn)生突變，剛度拐點(diǎn)出現(xiàn)，再隨著變形的增加，剛度進(jìn)入第二階段，此時(shí)剛度的主要來源是空向Y橡膠彈性體的壓縮變形,因此在第二階段的剛度相對(duì)較大。基于此工作原理，現(xiàn)有整體式空實(shí)向結(jié)構(gòu)的橡膠節(jié)點(diǎn)的非線性剛度會(huì)在較小的區(qū)間內(nèi)突變，因而其剛度的非線性明顯但是緩和程度不高。

而在本實(shí)施例中，所述金屬芯軸凸緣212實(shí)際上由四個(gè)圓棱角面、四個(gè)直邊面圍繞在兩個(gè)平行的底面之間形成的。如圖7所示，當(dāng)橡膠節(jié)點(diǎn)在承受載荷F時(shí)，橡膠彈性體受到金屬芯軸凸緣和金屬外套徑向擠壓，在金屬芯軸凸緣212的直邊面和金屬外套內(nèi)壁上的空向凹槽直邊712作用下，載荷F被分解成與所述金屬芯軸凸緣的直邊面垂直的壓縮承載F1和與所述金屬芯軸凸緣的直邊面平行的剪切承載F2，即上述結(jié)構(gòu)的橡膠節(jié)點(diǎn)中的橡膠彈性體承載方式為橡膠彈性體剪切和壓縮的復(fù)合承載。該種復(fù)合承載方式提供的剛度介于最小的剪切型和最大的壓縮型之間，為橡膠節(jié)點(diǎn)的非線性剛度特性提供了緩和的過渡特性。本實(shí)施例變剛度實(shí)現(xiàn)的過程如下：假設(shè)橡膠彈性體在空向Y方向上的兩個(gè)上、下空隙寬度分別為t1和t2（理想狀態(tài)t1=t2）。在徑向空向載荷作用下，金屬芯軸和金屬外套在工作方向上開始相對(duì)運(yùn)動(dòng)，t1減小t2增大，此時(shí)在一定范圍內(nèi)產(chǎn)品的剛度主要來源于實(shí)向X橡膠彈性體的剪切剛度（即第一階段：小剛度階段）。隨著變形的繼續(xù)增加，t1繼續(xù)減小t2繼續(xù)增大，在一定范圍內(nèi)產(chǎn)品的主要?jiǎng)偠戎饕獊碓从诮饘傩据S和金屬外套之間的橡膠彈性體的復(fù)合承載剛度（即第二階段：剛度緩和過渡階段）。隨著變形的繼續(xù)增加，t1從減小至0時(shí)t2繼續(xù)增大，此時(shí)產(chǎn)品的主要?jiǎng)偠戎饕獊碓从诳障験橡膠彈性體空隙閉合接觸后的剛度以及金屬芯軸和金屬外套之間的橡膠彈性體的復(fù)合承載剛度的疊加（即第三階段：大剛度）。

因此，現(xiàn)有的整體式空實(shí)向結(jié)構(gòu)橡膠節(jié)點(diǎn)中的橡膠節(jié)點(diǎn)的變剛度過程是通過兩個(gè)階段來實(shí)現(xiàn)的，而本實(shí)施例的變剛度過程是通過上述的三個(gè)階段緩和實(shí)現(xiàn)的，所以，本實(shí)施例的剛度在具備明顯的非線性剛度特性的同時(shí)還具有非線性剛度緩和過渡的特性，滿足了機(jī)車車輛具備更高的運(yùn)行速度以及更佳的乘坐舒適性的要求。

實(shí)施例3：如圖8所示，與實(shí)施例1相比，不同之處在于：根據(jù)整體式空、實(shí)向橡膠節(jié)點(diǎn)剛度設(shè)計(jì)要求，該橡膠節(jié)點(diǎn)中，所述空隙1設(shè)置有三個(gè)，其沿周向依次分布在橡膠彈性體5上，其中兩個(gè)空隙1關(guān)于金屬芯軸2的軸線對(duì)稱分布，空向Y和實(shí)向X沿周向依次交替分布在橡膠節(jié)點(diǎn)上；沿空向Y在所述金屬外套的內(nèi)壁上設(shè)置有三個(gè)空向凹槽，所述三個(gè)空向凹槽沿周向依次分布在金屬外套的內(nèi)壁上，使得在金屬外套的內(nèi)壁上且位于相鄰的空向凹槽之間形成凸出的補(bǔ)強(qiáng)結(jié)構(gòu)凸塊3，所述補(bǔ)強(qiáng)結(jié)構(gòu)凸塊3與金屬外套4是一體的。本實(shí)施例中的補(bǔ)強(qiáng)結(jié)構(gòu)凸塊3為圓弧形，在這里，也可以設(shè)置為三角形、梯形或圓弧形,補(bǔ)強(qiáng)結(jié)構(gòu)凸塊共設(shè)置有三個(gè)。

綜上所述，本發(fā)明通過在金屬外套的內(nèi)壁上且位于應(yīng)力過渡區(qū)內(nèi)增設(shè)補(bǔ)強(qiáng)結(jié)構(gòu)凸塊對(duì)金屬外套進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)，從而大大的減小了金屬外套在空、實(shí)向上變形程度的差異，減小了產(chǎn)品橢圓現(xiàn)象的發(fā)生，便于整體式空、實(shí)向橡膠節(jié)點(diǎn)的安裝，提高了整體式空、實(shí)向橡膠節(jié)點(diǎn)的性能及使用壽命且避免了損壞其他與之相關(guān)的裝配件；通過本發(fā)明能夠?qū)⒀a(bǔ)強(qiáng)結(jié)構(gòu)凸塊精確的設(shè)置在應(yīng)力過渡區(qū)內(nèi)合適的位置上，從而使得補(bǔ)強(qiáng)效果更加好。通過本發(fā)明中的有限元法，能夠得到更為精確的金屬外套和金屬芯軸的應(yīng)力應(yīng)變云圖，從而能夠更加精確的確定出應(yīng)力過渡區(qū)，為對(duì)補(bǔ)強(qiáng)結(jié)構(gòu)凸塊的設(shè)置提供更加精確的科學(xué)依據(jù)。

以上實(shí)施例僅供說明本發(fā)明之用，而非對(duì)本發(fā)明的限制，有關(guān)技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，還可以做出各種變化或變換。因此，所有等同的技術(shù)方案也應(yīng)該屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該由各權(quán)利要求限定。