科创中国
新能源车空气悬架弹性元件开发
发布时间: 2022-08-11
基本信息
合作方式：
技术服务
成果类型：
新技术
行业领域：
新能源及节能技术
成果介绍
在全球“双碳”需求背景下，近几年新能源汽车呈现出爆发式的增长，据统计2021年全球新能源汽车销售量达658万辆，相比2020年增长了120%左右。在快速充电和换电商业模式的双重推动下重卡、轻卡、客车等商用汽车也逐渐向新能源汽车方向发展。随着能源车的快速发展汽车轻量化（续航里程）和安全性成为了车企和消费者最关心的问题。
成果亮点
空气弹簧和弹性铰链是汽车悬架上起到隔振、缓冲、降噪及提高舒适性的核心部件，也是易损部件。因高性能空气弹簧和弹性铰链技术门槛较高，目前高端车型上使用的空气弹簧和弹性铰链多被国外厂商垄断。针对这一问题，本项目进行了全生命周期空气弹簧及长寿命耐疲劳弹性铰链的开发研究，从配方设计方面入手，创新型的采用了天然橡胶+杜仲胶模式，利用杜仲橡胶高模量、高耐疲劳性能、结晶性提高弹性构件的刚度、疲劳性能和抗裂纹扩展性能；同时，通过高精度非线性有限元，建立了空气弹簧和弹性铰链用橡胶纳米复合材料的超弹性和粘弹性本构方程，对弹性构件在不同服役工况下的应力和应变场分布进行了深入的剖析。结合临界平面法和疲劳裂纹扩展理论，明晰了球铰构件在不同工况条件下疲劳寿命和失效机制。揭示了橡胶纳米复合材料动静态力学性能与球铰结构设计和疲劳寿命的关系规律，建立了球铰寿命预测模型。依据工况条件，设计出刚度和受力平衡的空气弹簧和弹性铰链科学结构。本项目开发的空气弹簧在9bar压力条件下疲劳次数超过400万次，开发的推力杆球铰产品疲劳寿命达120万次以上，达到国际一流水平。
团队介绍
研究中心以中国工程院院士，北京化工大学副校长张立群教授为学术带头人，现有教师33人，其中教授15人，博士生导师13人。中心现有博士后6人，在读博士研究生70余人，硕士研究生300余人。研究中心围绕能源、资源、环境、生命健康等领域的重大需求和传统橡胶产业的技术升级，从基础科学研究、关键技术创新和重大工程应用等方面展开全链条研究，培养高水平创新人才，推动弹性体材料领域基础科学和技术水平的提高。
研究中心承担了包括973项目、973课题、国家科技支撑计划、863课题、国家重点研发计划项目、国家自然科学基金项目、教育部基础科研项目、北京市自然科学基金重点项目等百余项国家级和省部级的重要研究课题。研究中心承担了数百项企业技术开发课题。与国内大中型企业建立了30余家产学研联合研究中心。
研究中心获国家技术发明二等奖2项、国家科技进步二等奖3项；省部级科技奖励20项；授权中国发明专利300余项。研究中心在中英文核心期刊上发表学术研究论文1000余篇，其中SCI收录文章600余篇；
专家点评
“科创中国”技术路演——先进材料（德阳）专场 | 2022-08-11
成果资料
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刘冲
北京中联浩科技成果评价中心—副主任