CN106257087B - 一种整体式空、实向橡胶节点的补强方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种整体式空、实向橡胶节点的补强方法，所述补强方法是通过在整体式空、实向橡胶节点中金属外套的内壁上且位于应力过渡区内设置补强结构凸块来对金属外套进行补强的。本发明通过在金属外套的内壁上且位于应力过渡区内增设补强结构凸块对金属外套进行补强，从而大大的减小了金属外套在空、实向上变形程度的差异，减小了产品椭圆现象的发生，便于整体式空、实向橡胶节点的安装，提高整体式空、实向橡胶节点的性能及使用寿命且避免了损坏其他与之相关的装配件。
Description
技术领域
本发明涉及一种补强方法，尤其涉及一种整体式空、实向橡胶节点的补强方法。
背景技术
橡胶节点应用于车辆转向架悬挂***中，是实现车辆牵引或者制动平稳保证车辆动力学舒适性的关键元件之一。在轨道车辆中，橡胶节点分别安装在牵引拉杆的两端作为柔性连接关节，牵引拉杆的一端通过橡胶节点连接在转向架上，其另一端通过橡胶节点与车体相连，用于传递转向架和车体之间的牵引力和制动力，从而使轨道车辆在牵引和制动以及运行时具有良好的动力学舒适性。橡胶节点的技术方案按其结构大体分为三种类型：整体式回转体橡胶节点、整体式空、实向橡胶节点以及组装式分瓣橡胶节点。
现有的整体式空、实向橡胶节点的结构包括金属芯轴（或者金属套筒）、金属外套以及带空隙的橡胶弹性体，三者通过特定的硫化过程硫化成型为一整体后，一般再通过径向挤压并二次精加工形成成品，在橡胶节点中，从其中心点往具有空隙的橡胶弹性体延伸的方向为该橡胶节点的空向，从其中心点往不具有空隙的橡胶弹性体延伸的方向为该橡胶节点的实向。图1为一种设置有两个空隙1的整体式空、实向橡胶节点，两个空隙1关于金属芯轴2的轴线对称分布，在该图中，X向代表该橡胶节点的实向，Y向代表该橡胶节点的空向，因此从图1中可以看出，空、实向在该橡胶节点上沿周向依次交替分布。
当加工时对图1中的橡胶节点进行径向挤压后，橡胶节点的金属外套变形程度差异大而形成一个椭圆，影响橡胶节点的安装，这种现象称为产品椭圆现象。另外，在橡胶节点的工作过程中，受到工作载荷的影响，橡胶节点随着使用时间的增加，其产品椭圆程度会更加明显，这样，橡胶节点的椭圆现象一方面会影响产品的性能及使用寿命，另外一方面，其会损坏其他与之相关的装配件。
公开号为CN101520076A，公开日为2009年9月2日的中国发明专利公开了一种弹性元件变刚度方法，包括外套、内套和弹性橡胶体，该方法包括在弹性元件的工作方向上对称的掏空弹性橡胶体，形成空气隔离区，使该方向产生一个空气段而形成不连续结构，通过弹性元件的不同部位提供不同阶段的产品径向刚度，实现整个弹性元件不同情况不同径向刚度的变化。
上述专利文献中的弹性元件中由于存在空、实向，在受到径向挤压后，其金属外套在空、实向上变形程度的差异也会很大，从而产生上述问题。
图2为一种设置有三个空隙的整体式空、实向橡胶节点，其中的两个空隙1关于金属芯轴2的轴线对称分布，在该图中，X向代表该橡胶节点的实向，Y向代表该橡胶节点的空向，因此从图2中可以看出，空、实向在该橡胶节点上也是沿周向依次交替分布的。
图2中的整体式空、实向橡胶节点在进行径向挤压后，也会出现橡胶节点的金属外套变形程度差异大，导致产生影响橡胶节点的安装、影响产品的性能及使用寿命和损坏其他与之相关的装配件的问题。
综上，如何设计一种方法，使其能减小金属外套在空、实向上变形程度的差异，以便于安装，提高橡胶节点的性能及使用寿命且能避免损坏其他与之相关的装配件是急需解决的技术问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在的缺陷，提供一种整体式空、实向橡胶节点的补强方法，其能减小金属外套在空、实向上变形程度的差异，以便于安装，提高了橡胶节点的性能及使用寿命且能避免损坏其他与之相关的装配件。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案为：一种整体式空、实向橡胶节点的补强方法，所述补强方法是通过在整体式空、实向橡胶节点中金属外套的内壁上且位于应力过渡区内设置补强结构凸块来对金属外套进行补强的。
优选的，所述补强结构凸块在应力过渡区内具***置的确定是根据受到径向挤压后的整体式空、实向橡胶节点的刚度、作用力和应力分布状况来设置的，其具体步骤为：
（1）、根据整体式空、实向橡胶节点刚度设计要求，先确定整体式空、实向橡胶节点的具体结构；
（2）、通过有限元法计算第（1）步骤中整体式空、实向橡胶节点受到径向挤压后的作用力及应力分布状况；
（3）、根据第（2）步骤中的计算结果确定出应力过渡区的位置，将补强结构凸块设置到金属外套的内壁上且位于应力过渡区内的位置处，得到具有补强结构凸块的整体式空、实向橡胶节点；
（4）、通过有限元法计算具有补强结构凸块的整体式空、实向橡胶节点的刚度、挤压后的作用力及应力分布状况；
（5）、检查第（4）步骤中计算出的刚度、挤压后的作用力及应力分布状况是否符合要求；如果都符合要求，则完成整个补强步骤；如果其中有一项不符合要求，则沿周向在金属外套的内壁上且在位于应力过渡区内调整补强结构凸块的位置，再返回从第（4）步骤开始执行直至完成整个补强步骤。
优选的，所述第（2）步骤中有限元法计算是通过三维软件建立模型，根据实际载荷确定整体式空、实向橡胶节点各部件材料属性进行分析计算，得到金属外套和金属芯轴的应力应变云图，确定整体式空、实向橡胶节点在给定条件下金属外套和金属芯轴的变形状态，其具体步骤为：
a、使用软件建立整体式空、实向橡胶节点的几何特征模型，并可在软件中确定整体式空、实向橡胶节点各部件的几何位置特征；
b、将整体式空、实向橡胶节点几何特征模型转化为网格软件所支持格式并对不影响分析的细部特征进行简化，最后对所有部件进行网格划分，建立整体式空、实向橡胶节点网格模型；
c、对整体式空、实向橡胶节点各部件相应表面进行关系定义，根据关系定义对各部件进行表面连接；
d、对所建立整体式空、实向橡胶节点网格模型各个部件进行材料及截面属性定义；
e、根据整体式空、实向橡胶节点的实际载荷及边界条件，在整体式空、实向橡胶节点网格模型上施加相应边界条件及载荷条件；
f、将所建立分析整体式空、实向橡胶节点模型提交有限元分析软件进行求解计算，获取各部件应力应变分布，最终得到金属外套和金属芯轴的应力应变云图，确定整体式空、实向橡胶节点在给定条件下金属外套和金属芯轴的变形状态。
优选的，所述第c步骤中的表面连接是通过共节点方法来对各个部件表面进行共节点处理的。
优选的，所述第d步骤中的材料及截面属性定义需要根据实际载荷条件进行选择，即若实际载荷较小，整体式空、实向橡胶节点变形较小，则金属外套和金属芯轴只需定义弹性属性，橡胶弹性体选择适应于小变形的本构模型；若实际载荷大，整体式空、实向橡胶节点变形较大，则金属外套和金属芯轴定义塑性属性，橡胶弹性体选择适应于大变形的或者非线性的本构模型。
优选的，所述第d步骤中，金属外套或金属芯轴若其各向尺寸相差较大则应选取非协调单元。
优选的，所述第e步骤中，整体式空、实向橡胶节点在径向预载荷作用下，其垂直于径向预载荷方向约束应施加自由约束。
优选的，在三维软件建立模型时，若在设计要求中整体式空、实向橡胶节点的安装配合部件具有刚度则应当在模型中设置相应具有实际刚度特性或者相等变形的径向预载工装。
优选的，所述具有补强结构凸块的整体式空、实向橡胶节点包括金属芯轴、金属外套和设置有空隙的橡胶弹性体，所述金属芯轴包括轴体和设置在所述轴体中部的金属芯轴凸缘，橡胶弹性体设置在金属芯轴凸缘和金属外套之间，所述橡胶弹性体、金属芯轴凸缘和金属外套硫化形成一体，所述应力过渡区位于整体式空、实向橡胶节点的空向和实向相接处；所述补强结构凸块为三角形、梯形或圆弧形。
优选的，所述空隙设置有两个，其关于金属芯轴的轴线对称分布在橡胶弹性体上；沿实向在所述金属外套的内壁上设置有两个关于金属芯轴对称的实向凹槽，沿空向在所述金属外套的内壁上也设置有两个关于金属芯轴对称的空向凹槽，使得在金属外套的内壁上且位于相邻的实向凹槽和空向凹槽之间形成凸出的补强结构凸块；当所述补强结构凸块为三角形时，所述空向凹槽包括弧形空向凹槽底边和设置在所述弧形空向凹槽底边两侧的空向凹槽直边，所述实向凹槽包括弧形实向凹槽底边和设置在所述弧形实向凹槽底边两侧的实向凹槽直边；所述金属芯轴凸缘设置为一底面为平行四边形的棱柱，棱柱的四个棱角呈两两相互垂直的状态，其一对相对的棱角处于空向上，其另外一对相对的棱角处于实向上且沿空向上所述平行四边形棱柱的一对相对的棱角均设置为圆棱角，沿实向上所述平行四边形棱柱的另外一对相对的棱角也均设置为圆棱角。
本发明的有益效果为：本发明通过在金属外套的内壁上且位于应力过渡区内增设补强结构凸块对金属外套进行补强，从而大大的减小了金属外套在空、实向上变形程度的差异，减小了产品椭圆现象的发生，便于整体式空、实向橡胶节点的安装，提高了整体式空、实向橡胶节点的性能及使用寿命且避免了损坏其他与之相关的装配件；通过本发明能够将补强结构凸块精确的设置在应力过渡区内合适的位置上，从而使得补强效果更加好。通过本发明中的有限元法，能够得到更为精确的金属外套和金属芯轴的应力应变云图，从而能够更加精确的确定出应力过渡区，为对补强结构凸块的设置提供更加精确的科学依据。
附图说明
图1为现有的一种整体式空、实向橡胶节点沿径向的剖视结构示意图；
图2为现有的另外一种整体式空、实向橡胶节点沿径向的剖视结构示意图；
图3为本发明实施例1中整体式空、实向橡胶节点沿径向的剖视结构示意图；
图4为本发明实施例1中整体式空、实向橡胶节点沿轴向的剖视结构示意图；
图5为本发明实施例1中整体式空、实向橡胶节点的金属外套的结构示意图；
图6为本发明实施例2中整体式空、实向橡胶节点沿径向的剖视结构示意图；
图7为图6中的局部放大结构示意图；
图8为本发明实施例3中整体式空、实向橡胶节点沿径向的剖视结构示意图；
图中：1. 空隙，2. 金属芯轴，211. 轴体，212. 金属芯轴凸缘，3. 补强结构凸块，4. 金属外套，5. 橡胶弹性体，6. 实向凹槽,611. 弧形实向凹槽底边，612. 实向凹槽直边，7. 空向凹槽,711. 弧形空向凹槽底边,712. 空向凹槽直边。
具体实施方式
申请人通过多次试验和分析发现，因设置有空隙，使得橡胶弹性体在周向上存在不连续性，当整体式空、实向橡胶节点通过径向挤压后，这种不连续性会使得橡胶弹性体在沿实向上的反弹较大，而其在沿空向上的反弹较小，从而使得产品的金属外套在空、实向上变形程度的差异较大，因此，申请人利用补强结构凸块对金属外套进行补强，以减小金属外套在空、实向上变形程度的差异。另外，申请人通过多次试验计算分析发现，当整体式空、实向橡胶节点通过径向挤压后，这种不连续性还会导致在位于空向和实向相接处（即位于靠近空隙两端处）的金属外套位置和金属芯轴位置出现应力过渡区，在此区域，应力分布极不均匀，这也是导致金属外套在空、实向上变形程度的差异较大的一个重要原因，因此，本发明通过在上述应力过渡区增设补强结构凸块对金属外套进行补强，从而大大的减小了金属外套在空、实向上变形程度的差异。需要说明的是，空、实向是根据实际的工作要求情况来设置的，即空隙的数量和位置在设计时是根据实际的工作要求来确定的。下面通过对设置有两个空隙的橡胶节点（实施例1和实施例2）和设置有三个空隙的橡胶节点（实施例3）的补强方法进行描述从而阐述本发明的设计构思。
实施例1：一种整体式空、实向橡胶节点中金属外套的补强方法，所述补强方法是通过在整体式空、实向橡胶节点中金属外套的内壁上且位于应力过渡区内设置补强结构凸块来对金属外套进行补强的。
所述补强结构凸块具***置的确定是根据受到径向挤压后的整体式空、实向橡胶节点的刚度、作用力和应力分布状况来设置的，其具体步骤为：
（1）、根据整体式空、实向橡胶节点刚度设计要求，先确定整体式空、实向橡胶节点的具体结构，即确定空隙的数量、大小和其分布在橡胶弹性体上的位置；
（2）、通过有限元法计算第（1）步骤中整体式空、实向橡胶节点受到径向挤压后的作用力及应力分布状况；
（3）、根据第（2）步骤中的计算结果确定出应力过渡区的位置，将补强结构凸块设置到金属外套的内壁上且位于应力过渡区内的位置处，得到具有补强结构凸块的整体式空、实向橡胶节点；
（4）、通过有限元法计算具有补强结构凸块的整体式空、实向橡胶节点的刚度、挤压后的作用力及应力分布状况；
（5）、检查第（4）步骤中计算出的刚度、挤压后的作用力及应力分布状况是否符合要求；如果都符合要求，则完成整个补强步骤；如果其中有一项不符合要求，则沿周向在金属外套的内壁上且在位于应力过渡区内调整补强结构凸块的位置，再返回从第（4）步骤开始执行直至完成整个补强步骤。
通过上述步骤能够将补强结构凸块精确的设置在合适的位置上，从而使得补强效果更加好。
所述第（2）步骤中有限元法计算是通过三维软件建立模型，根据实际载荷确定整体式空、实向橡胶节点各部件材料属性进行分析计算，得到金属外套和金属芯轴的应力应变云图，确定整体式空、实向橡胶节点在给定条件下金属外套和金属芯轴的变形状态，其具体步骤为：
a、使用软件建立整体式空、实向橡胶节点的几何特征模型，并可在软件中确定整体式空、实向橡胶节点各部件的几何位置特征；
b、将整体式空、实向橡胶节点几何特征模型转化为网格软件所支持格式并对不影响分析的细部特征进行简化，最后对所有部件进行网格划分，建立整体式空、实向橡胶节点网格模型，其中不影响分析的细部特征主要有金属外套的倒角以及金属外套或金属芯轴的包胶；
c、对整体式空、实向橡胶节点各部件相应表面进行关系定义，根据关系定义对各部件进行表面连接；
d、对所建立整体式空、实向橡胶节点网格模型各个部件进行材料及截面属性定义；
e、根据整体式空、实向橡胶节点的实际载荷及边界条件，在整体式空、实向橡胶节点网格模型上施加相应边界条件及载荷条件；
f、将所建立分析整体式空、实向橡胶节点模型提交有限元分析软件进行求解计算，获取各部件应力应变分布，最终得到金属外套和金属芯轴的应力应变云图，确定整体式空、实向橡胶节点在给定条件下金属外套和金属芯轴的变形状态。通过上述步骤得到更为精确的金属外套和金属芯轴的应力应变云图，从而使得第（2）步骤中的计算结果更加精确，能够更加精确的确定出应力过渡区，为对补强结构凸块的设置提供更加精确的科学依据。
所述第c步骤中的表面连接是通过共节点方法来对各个部件表面进行共节点处理的。所述第d步骤中的材料及截面属性定义需要根据实际载荷条件进行选择，即若实际载荷较小，整体式空、实向橡胶节点变形较小，则金属外套和金属芯轴只需定义弹性属性，橡胶弹性体选择适应于小变形的本构模型；若实际载荷大，整体式空、实向橡胶节点变形较大，则金属外套和金属芯轴定义塑性属性或者该金属材料包含的在大载荷条件作用下表现的其他属性，橡胶弹性体选择适应于大变形的或者非线性的本构模型。所述第d步骤中，金属外套或金属芯轴若其各向尺寸相差较大则应选取非协调单元。所述第e步骤中，整体式空、实向橡胶节点在径向预载荷作用下，其垂直于径向预载荷方向约束应施加自由约束。这样，能使得第（2）步骤中的计算结果进一步精确。
在三维软件建立模型时，若在设计要求中整体式空、实向橡胶节点的安装配合部件具有刚度则应当在模型中设置相应具有实际刚度特性或者相等变形的径向预载工装，通过在模型中增加径向预载工装能够更加逼真的模拟现实产品环境，从而使得第（2）步骤中的计算结果更加精确。
所述第（4）步骤中的有限元法计算步骤与第（2）步骤中的有限元法计算步骤一致，只不过计算对象换成了具有补强结构凸块的整体式空、实向橡胶节点。
如图3至图5所示，在本实施例中，所述具有补强结构凸块3的整体式空、实向橡胶节点包括金属芯轴2（或金属套筒）、金属外套4和设置有空隙1的橡胶弹性体5，所述金属芯轴2包括轴体211和设置在所述轴体211中部的金属芯轴凸缘212，橡胶弹性体5设置在金属芯轴凸缘212和金属外套4之间，所述橡胶弹性体5、金属芯轴凸缘212和金属外套4硫化形成一体，所述应力过渡区位于整体式空、实向橡胶节点的空向和实向相接处（即位于靠近空隙两端处），所述补强结构凸块3为三角形，在这里，补强结构凸块3也可以设置成梯形或圆弧形。
所述空隙1设置有两个，其关于金属芯轴2的轴线对称分布在橡胶弹性体5上；沿实向X在所述金属外套4的内壁上设置有两个关于金属芯轴2对称的实向凹槽6，沿空向Y在所述金属外套4的内壁上也设置有两个关于金属芯轴2对称的空向凹槽7，使得在金属外套4的内壁上且位于相邻的实向凹槽6和空向凹槽7之间形成凸出的补强结构凸块3, 补强结构凸块3与金属外套4是一体的；当所述补强结构凸块3为三角形时，所述空向凹槽7包括弧形空向凹槽底边711和设置在所述弧形空向凹槽底边711两侧的空向凹槽直边712，所述实向凹槽6包括弧形实向凹槽底边611和设置在所述弧形实向凹槽底边611两侧的实向凹槽直边612；所述金属芯轴凸缘212为圆柱形。
实施例2：如图6和图7所示，与实施例1相比，不同之处在于：所述金属芯轴凸缘212设置为一底面为平行四边形的棱柱，棱柱的四个棱角呈两两相互垂直的状态，其一对相对的棱角处于空向Y上，其另外一对相对的棱角处于实向X上且沿空向Y上所述平行四边形棱柱的一对相对的棱角均设置为圆棱角，沿实向X上所述平行四边形棱柱的另外一对相对的棱角也均设置为圆棱角。这样设计是因为如图1所示，现有的整体式空实向结构橡胶节点的变刚度实现过程如下：当橡胶节点沿空向Y在承受载荷F时，橡胶节点初始阶段的刚度主要来源于实向X部分橡胶弹性体的剪切变形，该阶段的相对较小。当变形超过橡胶弹性体的空隙距离后，橡胶弹性体上面的空隙闭合接触，此时即刚度产生突变，刚度拐点出现，再随着变形的增加，刚度进入第二阶段，此时刚度的主要来源是空向Y橡胶弹性体的压缩变形,因此在第二阶段的刚度相对较大。基于此工作原理，现有整体式空实向结构的橡胶节点的非线性刚度会在较小的区间内突变，因而其刚度的非线性明显但是缓和程度不高。
而在本实施例中，所述金属芯轴凸缘212实际上由四个圆棱角面、四个直边面围绕在两个平行的底面之间形成的。如图7所示，当橡胶节点在承受载荷F时，橡胶弹性体受到金属芯轴凸缘和金属外套径向挤压，在金属芯轴凸缘212的直边面和金属外套内壁上的空向凹槽直边712作用下，载荷F被分解成与所述金属芯轴凸缘的直边面垂直的压缩承载F1和与所述金属芯轴凸缘的直边面平行的剪切承载F2，即上述结构的橡胶节点中的橡胶弹性体承载方式为橡胶弹性体剪切和压缩的复合承载。该种复合承载方式提供的刚度介于最小的剪切型和最大的压缩型之间，为橡胶节点的非线性刚度特性提供了缓和的过渡特性。本实施例变刚度实现的过程如下：假设橡胶弹性体在空向Y方向上的两个上、下空隙宽度分别为t1和t2（理想状态t1=t2）。在径向空向载荷作用下，金属芯轴和金属外套在工作方向上开始相对运动，t1减小t2增大，此时在一定范围内产品的刚度主要来源于实向X橡胶弹性体的剪切刚度（即第一阶段：小刚度阶段）。随着变形的继续增加，t1继续减小t2继续增大，在一定范围内产品的主要刚度主要来源于金属芯轴和金属外套之间的橡胶弹性体的复合承载刚度（即第二阶段：刚度缓和过渡阶段）。随着变形的继续增加，t1从减小至0时t2继续增大，此时产品的主要刚度主要来源于空向Y橡胶弹性体空隙闭合接触后的刚度以及金属芯轴和金属外套之间的橡胶弹性体的复合承载刚度的叠加（即第三阶段：大刚度）。
因此，现有的整体式空实向结构橡胶节点中的橡胶节点的变刚度过程是通过两个阶段来实现的，而本实施例的变刚度过程是通过上述的三个阶段缓和实现的，所以，本实施例的刚度在具备明显的非线性刚度特性的同时还具有非线性刚度缓和过渡的特性，满足了机车车辆具备更高的运行速度以及更佳的乘坐舒适性的要求。
实施例3：如图8所示，与实施例1相比，不同之处在于：根据整体式空、实向橡胶节点刚度设计要求，该橡胶节点中，所述空隙1设置有三个，其沿周向依次分布在橡胶弹性体5上，其中两个空隙1关于金属芯轴2的轴线对称分布，空向Y和实向X沿周向依次交替分布在橡胶节点上；沿空向Y在所述金属外套的内壁上设置有三个空向凹槽，所述三个空向凹槽沿周向依次分布在金属外套的内壁上，使得在金属外套的内壁上且位于相邻的空向凹槽之间形成凸出的补强结构凸块3，所述补强结构凸块3与金属外套4是一体的。本实施例中的补强结构凸块3为圆弧形，在这里，也可以设置为三角形、梯形或圆弧形,补强结构凸块共设置有三个。
综上所述，本发明通过在金属外套的内壁上且位于应力过渡区内增设补强结构凸块对金属外套进行补强，从而大大的减小了金属外套在空、实向上变形程度的差异，减小了产品椭圆现象的发生，便于整体式空、实向橡胶节点的安装，提高了整体式空、实向橡胶节点的性能及使用寿命且避免了损坏其他与之相关的装配件；通过本发明能够将补强结构凸块精确的设置在应力过渡区内合适的位置上，从而使得补强效果更加好。通过本发明中的有限元法，能够得到更为精确的金属外套和金属芯轴的应力应变云图，从而能够更加精确的确定出应力过渡区，为对补强结构凸块的设置提供更加精确的科学依据。
以上实施例仅供说明本发明之用，而非对本发明的限制，有关技术领域的技术人员在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化或变换。因此，所有等同的技术方案也应该属于本发明的保护范围。本发明的保护范围应该由各权利要求限定。
Claims (9)
1.一种整体式空、实向橡胶节点的补强方法，其特征在于：所述补强方法是通过在整体式空、实向橡胶节点中金属外套的内壁上且位于应力过渡区内设置补强结构凸块来对金属外套进行补强的；所述补强结构凸块在应力过渡区内具***置的确定是根据受到径向挤压后的整体式空、实向橡胶节点的刚度、作用力和应力分布状况来设置的，其具体步骤为：
（1）、根据整体式空、实向橡胶节点刚度设计要求，先确定整体式空、实向橡胶节点的具体结构；
（2）、通过有限元法计算第（1）步骤中整体式空、实向橡胶节点受到径向挤压后的作用力及应力分布状况；
（3）、根据第（2）步骤中的计算结果确定出应力过渡区的位置，将补强结构凸块设置到金属外套的内壁上且位于应力过渡区内的位置处，得到具有补强结构凸块的整体式空、实向橡胶节点；
（4）、通过有限元法计算具有补强结构凸块的整体式空、实向橡胶节点的刚度、挤压后的作用力及应力分布状况；
（5）、检查第（4）步骤中计算出的刚度、挤压后的作用力及应力分布状况是否符合要求；如果都符合要求，则完成整个补强步骤；如果其中有一项不符合要求，则沿周向在金属外套的内壁上且在位于应力过渡区内调整补强结构凸块的位置，再返回从第（4）步骤开始执行直至完成整个补强步骤。
2.根据权利要求1所述的补强方法，其特征在于：所述第（2）步骤中有限元法计算是通过三维软件建立模型，根据实际载荷确定整体式空、实向橡胶节点各部件材料属性进行分析计算，得到金属外套和金属芯轴的应力应变云图，确定整体式空、实向橡胶节点在给定条件下金属外套和金属芯轴的变形状态，其具体步骤为：
a、使用软件建立整体式空、实向橡胶节点的几何特征模型，并可在软件中确定整体式空、实向橡胶节点各部件的几何位置特征；
b、将整体式空、实向橡胶节点几何特征模型转化为网格软件所支持格式并对不影响分析的细部特征进行简化，最后对所有部件进行网格划分，建立整体式空、实向橡胶节点网格模型；
c、对整体式空、实向橡胶节点各部件相应表面进行关系定义，根据关系定义对各部件进行表面连接；
d、对所建立整体式空、实向橡胶节点网格模型各个部件进行材料及截面属性定义；
e、根据整体式空、实向橡胶节点的实际载荷及边界条件，在整体式空、实向橡胶节点网格模型上施加相应边界条件及载荷条件；
f、将所建立分析整体式空、实向橡胶节点模型提交有限元分析软件进行求解计算，获取各部件应力应变分布，最终得到金属外套和金属芯轴的应力应变云图，确定整体式空、实向橡胶节点在给定条件下金属外套和金属芯轴的变形状态。
3.根据权利要求2所述的补强方法，其特征在于:所述第c步骤中的表面连接是通过共节点方法来对各个部件表面进行共节点处理的。
4.根据权利要求2所述的补强方法，其特征在于:所述第d步骤中的材料及截面属性定义需要根据实际载荷条件进行选择，即若实际载荷较小，整体式空、实向橡胶节点变形较小，则金属外套和金属芯轴只需定义弹性属性，橡胶弹性体选择适应于小变形的本构模型；若实际载荷大，整体式空、实向橡胶节点变形较大，则金属外套和金属芯轴定义塑性属性，橡胶弹性体选择适应于大变形的或者非线性的本构模型。
5.根据权利要求2所述的补强方法，其特征在于：所述第d步骤中，金属外套或金属芯轴若其各向尺寸相差较大则应选取非协调单元。
6.根据权利要求2所述的补强方法，其特征在于：所述第e步骤中，整体式空、实向橡胶节点在径向预载荷作用下，其垂直于径向预载荷方向约束应施加自由约束。
7.根据权利要求2所述的补强方法，其特征在于：在三维软件建立模型时，若在设计要求中整体式空、实向橡胶节点的安装配合部件具有刚度则应当在模型中设置相应具有实际刚度特性或者相等变形的径向预载工装。
8.根据权利要求1所述的补强方法，其特征在于：所述具有补强结构凸块的整体式空、实向橡胶节点包括金属芯轴、金属外套和设置有空隙的橡胶弹性体，所述金属芯轴包括轴体和设置在所述轴体中部的金属芯轴凸缘，橡胶弹性体设置在金属芯轴凸缘和金属外套之间，所述橡胶弹性体、金属芯轴凸缘和金属外套硫化形成一体，所述应力过渡区位于整体式空、实向橡胶节点的空向和实向相接处；所述补强结构凸块为三角形、梯形或圆弧形。
9.根据权利要求8所述的补强方法，其特征在于：所述空隙设置有两个，其关于金属芯轴的轴线对称分布在橡胶弹性体上；沿实向在所述金属外套的内壁上设置有两个关于金属芯轴对称的实向凹槽，沿空向在所述金属外套的内壁上也设置有两个关于金属芯轴对称的空向凹槽，使得在金属外套的内壁上且位于相邻的实向凹槽和空向凹槽之间形成凸出的补强结构凸块；当所述补强结构凸块为三角形时，所述空向凹槽包括弧形空向凹槽底边和设置在所述弧形空向凹槽底边两侧的空向凹槽直边，所述实向凹槽包括弧形实向凹槽底边和设置在所述弧形实向凹槽底边两侧的实向凹槽直边；所述金属芯轴凸缘设置为一底面为平行四边形的棱柱，棱柱的四个棱角呈两两相互垂直的状态，其一对相对的棱角处于空向上，其另外一对相对的棱角处于实向上且沿空向上所述平行四边形棱柱的一对相对的棱角均设置为圆棱角，沿实向上所述平行四边形棱柱的另外一对相对的棱角也均设置为圆棱角。
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