稳定杆设计参数
悬架设计指南
设计指南（弹簧、稳定杆）不管悬架的类型如何演变，从结构功能而言，它都是有弹性元件、减振装置和导向机构三部分组成。
一 弹性元件弹性元件主要作用是传递车轮或车桥与车架或车身之间的垂直载荷，并依靠其变形来吸收能量，达到缓冲的目的。
在现用的弹性元件中主要有三种；（1）钢板弹簧，（2）扭杆弹簧，（3）螺旋弹簧。
钢板弹簧设计板弹簧具有结构简单，制造、维修方便；除作为弹性元件外，还兼起导向和传递侧向、纵向力和力矩的作用；在车架或车身上两点支承，受力合理；可实现变刚度，应用广泛。
(一) 钢板弹簧布置方案1.1钢板弹簧在整车上布置(1) 横置；这种布置方式必须设置附加的导向传力装置，使结构复杂，质量加大，只在少数轻、微车上应用。
(2) 纵置；这种布置方式的钢板弹簧能传递各种力和力矩，结构简单，在汽车上得到广泛应用。
1.2 纵置钢板弹簧布置(1) 对称式；钢板弹簧中部在车轴（车桥）上的固定中心至钢板弹簧两端卷耳中心之间的距离相等，多数汽车上采用对称式钢板弹簧。
(2) 非对称式；由于整车布置原因，或者钢板弹簧在汽车上的安装位置不动，又要改变轴距或通过变化轴荷分配的目的时，采用非对称式钢板弹簧。
(二)钢板弹簧主要参数确定初始条件：1G ~满载静止时汽车前轴（桥）负荷2G ~满载静止时汽车后轴（桥）负荷1U G ~前簧下部分荷重2U G ~后簧下部分荷重1W F =(G 1-G 1U )/2 ~前单个钢板弹簧载荷2W F =(G 2-G 2U )/2 ~后单个钢板弹簧载荷c f ～悬架的静挠度；d f －悬架的动挠度1L ～汽车轴距；1、 满载弧高a f满载弧高指钢板弹簧装在车轴（车桥）上，汽车满载时钢板弹簧主片上表面与两端（不包括卷耳孔半径）连线间的最大高度差。
a f 用来保证汽车具有给定的高度。
当a f =0时，钢板弹簧在对称位置上工作。
为在车架高度已确定时得到足够的动挠度，常取a f = 10～20mm 。
2、 钢板弹簧长度L 的确定L —指弹簧伸直后两卷耳中心间的距离（1）钢板弹簧长度对整车影响当L 增加时：能显著降低弹簧应力，提高使用寿命；降低弹簧刚度，改善汽车平顺性；在垂直刚度C 给定的条件下，明显增加钢板弹簧纵向角刚度；减少车轮扭转力矩所引起的弹簧变形；原则上在总布置可能的条件下，尽可能将钢板弹簧取长些。
重型汽车稳定杆的计算和分析
重型汽车稳定杆的计算和分析陈太荣;杨佳睿【摘要】横向稳定杆是汽车悬架的重要部件,稳定杆刚度的设计以及在前后悬架上的分配,对整车操纵稳定性能具有重要影响.本文针对某款牵引车横向稳定杆进行了刚度的设计和匹配,同时对稳定杆连接装置进行了有限元分析和试验验证,确保了结构的可靠性.【期刊名称】《汽车实用技术》【年(卷),期】2015(000)011【总页数】3页(P70-72)【关键词】横向稳定杆;侧倾角刚度;有限元分析【作者】陈太荣;杨佳睿【作者单位】南京徐工汽车制造有限公司,江苏南京210021;南京徐工汽车制造有限公司,江苏南京210021【正文语种】中文【中图分类】U461.7前言横向稳定杆在保证汽车行驶平顺性的前提下，能提高悬架的侧倾角刚度，减小汽车在不平路况或转弯时车身的侧倾角。
合理的调整前后悬架侧倾角刚度比值，能使车辆具有一定不足转向特性，提高整车操纵稳定性。
对于重型汽车，前后桥轴荷以及轮胎侧偏刚度相差大，前后桥横向稳定杆的刚度以及侧倾角刚度的分配过程比较复杂，它由整车的操纵稳定性和车身的受力情况两种因素决定的。
在稳定杆的设计过程中，可以从这两方面出发，推算出前后悬架的总侧倾角刚度及其在前后桥上的分配，进而求得前后桥稳定杆的侧倾角刚度；再结合整车布置的要求，进行横向稳定杆的结构设计。
本文针对某款牵引车进行横向稳定杆的刚度设计和匹配，以期对相关设计提供参考和帮助。
1 、稳定杆刚度的计算和匹配为了提高车辆行驶平顺性，板簧刚度一般适当降低，这会降低车辆侧倾稳定性，给车辆增加稳定杆可以解决这一矛盾。
商用车侧倾稳定性的一般要求是，车辆在0.4g的侧向加速度下，整车侧倾角小于6°。
车辆侧倾角和悬架侧倾角刚度可以用下式表示[1]：式中，φr为车辆侧倾角；Mφ为整车侧倾力矩，对于非独立悬架，该力矩包括由重力和离心力引起的力矩；Fs为车身离心力；h为簧载质心距离侧倾轴线的距离；Σk为总侧倾角刚度；kf为前悬侧倾角刚度；kr为后悬侧倾角刚度；kw为稳定杆侧倾角刚度；kφ为非独立悬架的侧倾角刚度；kl为一侧悬架的线刚度；B为板簧安装距；kwf为前稳定杆侧倾角刚度；kwr为后稳顶杆侧倾角刚度。
螺旋弹簧横向稳定杆减振器设计指南
减振器储油缸直径 Dc = (1.35 ~ 1.57)D ，工作缸与储油缸壁厚一般取 1.5～2.0 mm 。
选择减振器尺寸时主要考虑一下两点：在工作速度范围内油液压力适当，能够得到稳定的阻力值，
8
容易保证油封的可靠性；减振器具有足够的散热面积，防止因温度过高引起阻力衰减或减振器早期失效。 作缸径的确定：
可根据减振器最大拉伸阻力和最大允许压力近似求出工作缸径。
( ) D = 4Fmax (mm) πp 1 − λ2 式中： D －作缸径， mm ； p －工作缸允许最大压力，一般为 3～4 N / mm2 ； F max －减振器最大拉伸阻力， N ; λ －减振器杆直径与工作缸之比，双筒减振器为 0.4～0.5，单筒减振器为 0.3～0.35。
Cϕb
=
1 2
⋅
P f
L2
=
3 EIL2
(6)
l l 2⎢⎣⎡
3 − a3 + L (a + b)2 + 4
1
2
2 2
(b
+
c
)⎥⎦⎤
当角钢度给定时，可求得所需要的稳定杆直径 d 为
l l d
=
4
128 3π
⋅
Cϕb L2 E
⎡ ⎢⎣
3 − a3 + 1 (a + b)2 + 4
1
2
2 2
(b
+
c
)⎥⎦⎤
（7） 按弹簧指数 C = Dm / d 及 K ' 的表达式（见式 24 下的说明求得 K ' ，运用式（24）求出载荷 P1 ，
横向稳定杆的参数计算与设计报告
稳定杆安装位置到对称面距离 c/mm 稳定杆安装位置到拐点距离 b/mm 未注中心线弯曲半径 /mm
由图 1 中稳定杆各参数间的几何关系和表 2 的相关数据，可确定稳定杆端点到拐点距离
H L= c b m 2 ；夹角 =PI-arcsin(m/L) 2
横向稳定杆的材料多选用 50CrVA，其相关应力参数如表 3 所示 表 3 材料参数 弹性模量 E/GPa 剪切弹性模量 G/GPa 许用扭转应力 [ ]/MPa 泊松比μ 206 79 740 0.29
稳定杆端点受力 F=2K 1 。 至此，确定横向稳定杆的 H、L、 、b、c、m，完成稳定杆的几何尺寸设计计算工作。
横向稳定杆的参数计算与设计报告
1、初选整车参数如表 1 所示： 表1 簧载质量 ms/kg 簧载质心到侧倾轴线的距离 hs/mm 侧向加速度 ay/N/㎡ 轮距 B/m 前悬架侧倾角刚度 Kf/ N/m 后悬架侧倾角刚度 Kr/ N/m 所用整车参数 687.5 450 4.9 1.25 13643.35 9095.57
=
B 2
（式 2）
利用横向稳定杆与悬架系统的几何关系，可得横向稳定杆端点的位移量
1 =
（ 为比例因子，取值为 0.பைடு நூலகம்） 3、简化横向稳定杆结构为一个等臂梯形，如图 1 所示
（式 3）
图1
横向稳定杆简化结构
表2 稳定杆横向跨度 H/mm 稳定杆纵向跨度 m/mm
所需横向稳定杆参数 1049.1 213.6 315.5 51.6 30
F 1 U 1 2U 2 U 3 2
F m2 2(c b) 2F 2 L3 =
4G Jp
F2 H c 2c 6 E J 12 E J 2
空心稳定杆结构设计与性能研究
AUTOMOBILE DESIGN | 汽车设计空心稳定杆结构设计与性能研究林少辉 姜子敬 杨文叶 杨磊 李振兴 郭秋彦吉利汽车研究院（宁波）有限公司 浙江省宁波市 315336摘 要： 稳定杆是悬架系统中的重要零件，直接影响汽车的行驶平顺性、操纵稳定性和安全性能。
基于整车各系统轻量化的需求，本文以某车型实心稳定杆为研究基准，应用空心管材代替实心材料设计了一种空心结构的稳定杆，介绍了空心结构稳定杆的设计开发思路，分析空心结构的外观尺寸、刚度、强度和疲劳性能。
研究结果表明，通过合理的内外径和壁厚设计，空心结构稳定杆可满足实心结构同等的使用性能需求，同时可实现23%的轻量化。
关键词：空心稳定杆 结构设计 性能分析 轻量化1 前言随着汽车工业的飞速发展，消费者对汽车的各项性能的要求越来越高，其中汽车的操纵稳定性、驾驶平顺性和乘坐舒适性均已成为衡量汽车性能的主要标准，也是客户重点关注的性能指标。
为改善汽车行驶平顺性，悬架的垂向刚度设计通常比较低；当载荷变化时，则要求悬架的刚度变化小，从而降低汽车整车的偏频率。
但如果汽车悬架的垂向刚度值设计较低，会使得汽车的侧倾角刚度值也较低，当汽车转弯时会产生很大的车身侧倾角，影响行驶稳定性。
[1]因此，为了提升汽车的操纵稳定性、驾驶平顺性，改善汽车的乘坐舒适性和安全性，各大主机厂通常在车辆的悬架系统中设计连接左、右悬架的稳定杆。
[2]稳定杆被广泛应用于独立悬架，其功能是防止汽车在转弯或汽车左、右轮受到不同载荷时发生过大横向侧倾，是保持汽车平衡的悬架系统关键零件。
[3]目前，在乘用车上大量应用的还是实心稳定杆，直径多处于20mm～30mm范围内，质量约为4kg～8kg。
稳定杆的发挥作用的过程中主要为扭转变形，横杆中心部位的贡献作用极小。
近年来，随着整车轻量化设计的要求越来越高，应用管材代替实心材料设计制造稳定杆成为整车厂和供应商加大研发投入的方向。
空心稳定杆在保证与实心杆刚度和疲劳性能基本变化的情况下一般可实现20%～45%的轻量化效果，这对车辆底盘的轻量化设计和簧下质量降低具有重大意义。
硕士论文 红旗CA7220型轿车横向稳定杆的振动模态分析
至关重要的作用。为了分析构件的应力分布、振动特性及热分析等问题， 采用传统的振动理论求解时，在满足求解域的同时，还必须寻求满足连续 条件、物理关系及平衡条件的解析函数，这对于多 自由度非线性连续体，
一 ｔ一
建立并求解这样的偏微分方程组是非常困难的，一般只能依靠近似解法来 完成。其中有限元法是目前公认的一种最有效的方法。利用有限元软件是 先建立构件的实体模型，然后在构件模型上划分网格，网格分得越密，计 算结果越精确，当然同时对计算机的软、硬件提出了更高的要求。
一 ２一
但当汽车在转向或在不平的路面上行驶时，车身产生横向倾斜，两侧悬架 的变形不相等，横向稳定杆两端弯曲部分发生不同方向的扭曲变形，发挥
扭力弹簧作用 ，阻止车身横 向倾斜 ，提高车身的稳定性 ，同时也提高了汽 车行驶的平顺性［１０１
１．２．３ 横向稳定杆的振动特点
汽 车在 行 驶时，由于路面不平和车速与驶向不断变化，由于发动机工 作产生的激励、车轮与传动系统 自身动不平衡以及传动系统啮合轮齿之间 的冲击等产生的内外激振作用，从而使整车和局部始终处于振动状态中［ｎｎ
由度的振动问题，其计算精度与计算速度是以前无法想象的。六十年代初， 前苏联学者帕尔希洛夫和德国学者米奇克先后把随机振动理论应用于汽车 振动分析上来１３１，使得汽车振动理论得到进一步的发展和完善。中国汽车工 业虽起步较晚，但在理论研究工作上却发展较快．在六十年代，我国的科 技工作者分别研究建立了九自由度和十三自由度振动模型闭，同时对随机振
影响 。
电子 计 算 机技术的飞速发展，对汽车振动的研究工作发挥 了巨大的作 用。在振动的早期阶段，限于当时的计算手段、方法以及数学、力学理论， 无法进行全面准确的研究工作，而只能把振动系统简化成一个、两个或三 个 自由度的简单模型，对其进行解析计算，得出比较简单的结果。后来， 由于振动理论和计算手段突飞猛进的发展，人们开始用计算机求解出多自
汽车横向稳定杆设计计算的最新进展
汽车横向稳定杆设计计算的最新进展王海宝【摘要】文章主要阐述了如何通过汽车横向稳定杆的热处理控制要点,保证横向稳定杆的使用性能与可靠性,获得良好的金相组织,从而提升横向稳定杆的疲劳寿命.【期刊名称】《汽车实用技术》【年(卷),期】2017(000)012【总页数】3页(P194-196)【关键词】横向稳定杆;疲劳强度;刚度【作者】王海宝【作者单位】安徽江淮汽车集团股份有限公司,安徽合肥 230601【正文语种】中文【中图分类】U462.1横向稳定杆，是汽车悬挂中的一种辅助弹性元件，它的作用是防止车身在转弯时发生过大的横向侧倾，目的是防止汽车横向倾翻和改善平顺性。
横向稳定杆是用弹簧钢制成的扭杆弹簧，形状呈“U”形，横置在汽车的前端和后端。
杆身的中部，用套筒与车架铰接，杆的两端分别固定在左右悬挂上，如图1。
横向稳定杆通常固定在左右悬挂的下臂，车子在过弯时离心力会作用在车的滚动中心造成车身的侧倾，导致弯内轮和弯外轮的悬挂拉伸和压缩，造成防倾杆的杆伸扭转，利用杆身被扭转产生的反弹力来抑制车身侧倾。
这里所说的『侧倾』和所说车身的『滚动』（Roll）是一样的；所谓『滚动』从车头方向看去就如同把车子架在一根纵向从车头穿过车尾的轴，然后做旋转，当然这种旋转是小幅度的。
稳定杆只有在起作用时才会使行路性变硬，不像硬的弹簧会全面的使行路性变硬。
如果要完全靠弹簧来减少车身的侧倾那可能需要非常硬的弹簧，更要用阻尼系数很高的避震器来抑制弹簧的弹跳，这样一来我们就必须去承受硬的弹簧和避震器所造成诸如行路性、行经不平路面时循迹性不良的后遗症。
但是如果配合适当的稳定杆不但可以减少侧倾，更不必牺牲应有的舒适性和循迹性。
因此，稳定杆和弹簧的搭配是达成行路性和操控性妥协的最可行方法。
国内外很多学者在分析横向稳定杆对汽车操纵动力学性能的影响时，都涉及到横向稳定杆“侧倾角刚度”这一概念，大体说，当车身侧倾时，横向稳定杆就产生一弹性恢复力偶矩作用于车身，所以有人将稳定杆的弹性恢复力偶矩与车身侧倾角的关系曲线在侧倾角为0°处的斜率定义为横向稳定杆的侧倾角刚度（下文中把稳定杆的侧倾角刚度用Kφ表示）。
KPC-稳定杆-V01
采购
样件检测结论（批次）（不合格样件需 附不合格样件分析报告） 示例：L01批次5套件合格
供应商 供应商
设计 设计
采购质量 采购质量
批准 批准
设计科长/部长 设计科长/部长
555.20-2
数据版本号 M2/00
公差要求 尺寸公差 形位公差
控制手段
批次号
样件类型 零件名称
Prototyping阶段
OTS阶段
零件号
检测数据
样件1编号 样件2编 样件3编
号
号
C Si H S
OT
前稳定杆总成 J72-2906010
……
样件n编 号 检测结
论
备注
±3 ±3 ±3 ±3 ±2
+0/-2
附检总成图纸 尺寸位置在图上标示：
4 5 7
1 2 3 6
8
9
S51EV前稳定杆总成
关键特性
序号
特性描述
特性等级： ★为关键特性 ☆为重要特性
技术要求
一 尺寸要求
1
端头中心跨距
★
2
中心跨距
3
中心跨距
4
侧向高度
☆
5
侧向高度
6
定位圈间距
★
1061±3 1002.5±3
789±3 155±3 46.5±2
卷尺
√
专用检具
√
专用检具
√
专用检具
√
专用检具
√
卷尺
√
7
端头尺寸
★
70-1
+0/-1
游标卡尺
√
8
端头外径
9
端头孔径
10
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大SUV项目设计参数
1.前横向稳定杆：
材料：60Si2MnA 杆直径：26mm 表面处理：喷塑（黑色）2.后横向稳定杆：
材料：60Si2MnA 杆直径：14mm 表面处理：喷塑（黑色）3.纵向拉杆组件：表面处理:喷塑（黑色）
3.1纵向拉杆组件接头：材料：4钢板Q235，
3.2纵向拉杆：杆直径18mm，材料：60Si2MnA
3.3衬套组件：材料：天然橡胶、20#无缝钢管
4.前、后稳定杆连接杆：
4.1连接杆中杆：材料20#圆钢，杆直径：10mm
4.2连接杆球销外壳：材料：20#圆钢
4.3连接杆防尘罩：材料：>CR<
4.4连接杆球销：材料：40Cr
5.前稳定杆支架：材料：3钢板Q235
6.前稳定杆衬套:天然橡胶
7.后稳定杆支架：材料：2钢板Q235
8.后稳定杆衬套：天然橡胶
9.调节连杆：属于外购件。