独立悬架前横向稳定杆改进设计方法

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某款SUV汽车横向稳定杆结构分析与性能优化研究

某款SUV汽车横向稳定杆结构分析与性能优化研究某款SUV汽车横向稳定杆结构分析与性能优化研究引言汽车行驶过程中，横向稳定性对于驾驶安全和舒适性起着至关重要的作用。

在某款SUV汽车上，横向稳定杆被广泛应用，以提升车辆的操控性能。

本文将对该SUV汽车的横向稳定杆结构进行分析，并提出相应的性能优化方法。

1.横向稳定杆工作原理横向稳定杆位于汽车底盘的前后悬架上，通过连接左右悬架部件，起到平衡车身横向倾斜的作用。

当车辆行驶过弯或踩刹车时，车身会产生一定的横向加速度，横向稳定杆的作用是通过阻碍左右悬挂的相对位移，减小车身倾斜，提高操控稳定性。

2.横向稳定杆结构分析2.1 横向稳定杆位置在该SUV汽车上，横向稳定杆的位置位于前后悬挂系统的连接点处，通过连接悬挂臂等部件，使其平行于车轴并保持一定间距。

2.2 横向稳定杆材料横向稳定杆通常采用高强度合金材料制造，如铝合金。

此类材料具有优异的强度和刚度，可以在保证轻量化的同时提供足够的刚性。

2.3 横向稳定杆形状横向稳定杆的形状通常为圆柱形或椭圆形，这种形状不仅能够提供足够的刚度，还能够降低对车辆空气动力学性能的影响。

3.横向稳定杆性能优化研究3.1 材料优化为提高横向稳定杆的刚性和强度，可以选择更高强度的材料或增加杆的截面尺寸。

此外，通过材料表面处理和热处理等工艺手段，还可提升材料的耐疲劳性和耐腐蚀性。

3.2 结构优化横向稳定杆的结构优化包括两个方面，即增加连接点的刚性和减小杆的重量。

可采取以下措施：增加连接点的连接面积，提高连接点的刚性；在连接点处增加钢板或增加连接栓的截面尺寸，提高连接点的强度；通过优化杆的形状和结构，减小杆的自重。

3.3 运动学仿真优化通过运动学仿真软件对横向稳定杆进行仿真分析，可以获得各种工况下横向稳定杆的受力情况和变形情况。

根据仿真结果，可以进一步优化横向稳定杆的结构和参数，使其具有更好的横向稳定性。

结论某款SUV汽车的横向稳定杆结构对于车辆的操控性能起着重要的作用。

汽车横向稳定杆的参数化分析及优化

汽车横向稳定杆的参数化分析及优化石柏军;刘德辉;李真炎【摘要】对汽车横向稳定杆的几何尺寸进行参数化处理,采用莫尔积分法推导横向稳定杆的侧倾角刚度计算公式并初步校核强度,通过有限元仿真分析验证该方法的可行性;针对某SUV,以侧倾角刚度为优化目标,采用比例系数优化法对该车的横向稳定杆进行优化设计;然后在ADAMS/Car中建立整车动力学仿真模型,以转向盘角阶跃实验验证优化的效果,最后进行整车实验验证.仿真和实验结果表明,侧倾角刚度较大的横向稳定杆更有助于提高汽车的侧倾稳定性,这进一步验证了文中优化设计的可行性.【期刊名称】《华南理工大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2016(044)006【总页数】8页(P98-104,112)【关键词】车辆工程;横向稳定杆;优化设计;参数化;侧倾角刚度;侧倾稳定性【作者】石柏军;刘德辉;李真炎【作者单位】华南理工大学机械与汽车工程学院,广东广州510640;华南理工大学机械与汽车工程学院,广东广州510640;华南理工大学机械与汽车工程学院,广东广州510640【正文语种】中文【中图分类】U270.2当汽车发生侧倾时，两侧悬架之间的相对反向跳动使横向稳定杆受到扭矩的作用，但因受其杆身的扭转刚度的影响，弹性的稳定杆所产生的扭转的内力矩妨碍了悬架弹簧的变形，从而减少了车身的侧倾.国内现有的横向稳定杆参数化设计方法能利用CAD参数化建模功能实现三维模型的自动生成，提高了横向稳定杆的开发效率[1].国外学者曾提出一种主动横向稳定杆，它能根据不同路面情况调节适合的稳定杆刚度，使车辆能兼顾行驶舒适性和操纵稳定性[2].文中通过对横向稳定杆的参数化分析，采用比例系数法对其进行优化，最后在软件仿真和实车实验中证明优化后的横向稳定杆能使整车具有更好的侧倾稳定性.1.1 几何尺寸参数化横向稳定杆是悬架系统的附属部件，其结构形状会根据车辆的不同而变化，从而呈现外观和形状的多样化.尽管每辆汽车的横向稳定杆的大小和形状都不一样，但其外形大体上呈“U”型结构.为了研究方便，可把横向稳定杆的形状作一定的简化处理：忽略横向稳定杆截面形状的变化，把其看作截面为等圆的杆；此外，忽略各种不规则的圆弧过渡，忽略稳定杆与车身相连接的橡胶衬套的变形，认为横向稳定杆整体在同一平面内[3].由于车身的侧倾角度通常很小(在0°～5°范围内)，因此把稳定杆端部的变形看作小变形.综合上述各种假设，可以用几个简单的参数描述横向稳定杆的几何尺寸，从而实现对横向稳定杆的参数化分析.简化后的横向稳定杆模型如图1所示.图1中，C、D点为横向稳定杆与车身或者车架的铰接点，B、H点为稳定杆杆身末端点，A、J点为横向稳定杆杆臂端点.L1为横向稳定杆杆身长度，L2为横向稳定杆与车身或者车架铰接点之间的距离，L为横向稳定杆杆臂长度，θ为横向稳定杆的杆身与杆臂之间的夹角，假定稳定杆的直径为d，通过以上5个参数描述即可确定稳定杆的几何形状，同时可把其几何尺寸进行参数化处理.1.2 侧倾角刚度计算对横向稳定杆进行参数化处理后，便可根据这些参数计算横向稳定杆的侧倾角刚度.横向稳定杆所受载荷为反对称性载荷，据此可知横向稳定杆对称中心的扭转角度为0°，其竖直方向的位移也为0[4].C、D点由于橡胶套筒的约束允许横向稳定杆在这两个位置只能绕着轴线转动和沿着轴线运动.为了计算横向稳定杆的侧倾角刚度，需要先计算A、J点在反对称力F作用下的位移.下面采用莫尔积分法[5- 6]计算横向稳定杆在反对称力F作用下A点的位移.由于横向稳定杆的几何形状呈对称性，受力呈反对称性，因此取其一半进行受力分析即可.假定横向稳定杆的对称点为O点，将该点看作固定端点，根据莫尔积分法原理，分别对稳定杆端点A在力F和单位力作用下进行受力分析.莫尔积分法受力分析如图2所示.横向稳定杆的端点在力F作用下时，AB段受到弯矩作用而变形，BC段受到弯矩、扭矩组合作用变形，CO段也受到弯矩、扭矩组合作用变形.根据受力分析对图2中的AB段分别列出其距端点A的弯矩变量，对BC段也分别列出其距对称中心点O的弯矩与扭矩变量，见表1.根据受力分析，忽略橡胶衬套的变形，忽略CO段在弯矩作用下的微小角位移对BC段造成的位移的影响，设A点的位移为ΔA，E为材料弹性模量，Iz为横向稳定杆截面主惯性矩，G为材料切变模量，Ip为横向稳定杆截面极惯性矩，υ为材料的泊松比，由莫尔积分法可得根据材料力学有G=E/[2(1+υ)]，Ip=2Iz，对式(1)进行积分可得A点相对于横向稳定杆杆身的角位移φ为φA点相对于横向稳定杆杆身的恢复力偶距M为M=F(L1-2Lcos θ)设Kφ为横向稳定杆的侧倾角刚度，联立式(1)-(4)并考虑横向稳定杆工作时为微变形，可得横向稳定杆的侧倾角刚度为Kφ由式(5)可以看到，只要知道横向稳定杆的几何尺寸参数并确定材料特性，便可计算出其侧倾角刚度.在侧倾角刚度作为汽车选用横向稳定杆的重要考虑因素下，此公式为横向稳定杆的初步选择提供了重要的参考依据.1.3 强度校核根据侧倾角刚度初步选好横向稳定杆后，需要对其强度进行校核，以检验其是否达到使用的要求.如果横向稳定杆的强度达不到要求，那么汽车在严峻的行驶工况下极易造成横向稳定杆的破裂损坏，从而可能导致交通事故的发生[7].要对横向稳定杆进行强度校核，需要确定横向稳定杆工作时受到相当应力最大的截面.当其应力超过横向稳定杆的承受范围时，横向稳定杆通常从这些危险截面开始破裂直至损坏，从而使横向稳定杆丧失工作能力.由式(2)和图1可求出横向稳定杆所受的支撑反力，然后画出横向稳定杆的弯矩和扭矩图，如图3所示.由横向稳定杆的弯矩和扭矩图可以看到，横向稳定杆的潜在可能危险截面为B、C、D、H点所在截面.考虑B、H和C、D变形的一致性，文中只分析B、C点所在截面的情况.对B点偏向横向稳定杆杆臂一侧的情况进行分析，得B点所在危险截面的最大应力为C点所在截面的最大正应力和最大扭转切应力为依据材料力学中第四强度理论，可得到B、C点的相当应力和为对式(9)、(10)的大小进行比较，确定两者中最大值的条件，设横向稳定杆工作时最大等效应力为，即有把式(5)代入式(2)，可得若得到汽车悬架弹簧的最大行程或横向稳定杆工作时横向稳定杆杆臂的最大位移以及横向稳定杆材料的设计许用应力，即可根据式(9)-(12)对横向稳定杆工作时的强度进行初步校核，以判断横向稳定杆的设计是否合理.1.4 有限元仿真下面将对横向稳定杆进行有限元仿真分析，以验证横向稳定杆的侧倾角刚度的计算和危险截面判断的正确性.有限元仿真分析中的横向稳定杆的几何尺寸采用某SUV现有的横向稳定杆(文中将其称为B型横向稳定杆)的几何尺寸.为了仿真分析的简便性，对该杆进行适当的简化处理，将横向稳定杆看作等截面圆，有限元仿真模型中加入杆身与杆臂之间半径为R的倒圆角，以使仿真模型和实物模型更加接近.仿真模型中的横向稳定杆的具体几何参数如下：L为278 mm，L1为760 mm，L2为640 mm，θ为127.7°，d为30 mm，R为40 mm.根据横向稳定杆的具体几何参数，在Catia软件建立横向稳定杆的空间几何模型，如图4所示.然后把三维模型导入Hypermesh中进行网格划分.网格采用三维十节点四面体结构solid92单元，该单元能模拟不规则网格且具备计算大变形和大应变的能力[8]，适合模拟横向稳定杆大变形大应变的实际情况.模型共划分为15 380个单元、132 059个节点.网格划分好后，便可以创建接触对，即橡胶衬套和横向稳定杆之间的接触，这里为面-面接触，并且为线性接触，同时忽略接触间的摩擦[9].在有限元仿真分析中，横向稳定杆的材料选用50CrVA，弹性模量E为210 GPa，泊松比υ为0.3，密度为7.85 g/cm3.把套筒当作刚体，对套筒外表面施加沿各个方向的固定位移约束，对稳定杆端部截面圆中心施加方向相反、大小为2 500 N的集中载荷，方向垂直于横向稳定杆整体所在的平面.利用Radioss对横向稳定杆进行有限元计算，所得有限元仿真分析结果如图5所示.由仿真结果可知:横向稳定杆的最大位移发生在杆臂的末端，最大变形位移为9.674 mm；最大应力发生在横向稳定杆与套筒的连接面上，最大vonMises应力为308.0 MPa.根据横向稳定杆的具体几何参数，利用前面所述的分析方法计算该杆的理论最大变形位移和最大应力，并和仿真分析结果进行对比，结果如表2所示.由表2可知，横向稳定杆的理论计算与仿真分析误差在5%以内，考虑到模型的简化和网格密度等的影响，在小误差范围内，仿真结果和理论计算结果吻合得较好，仿真分析中所体现出来的最大位移点和最大应力点也与理论计算的情况相吻合，证明此参数化分析方法是有效的.根据几何尺寸参数化后的横向稳定杆可知，要使横向稳定杆能在已确定结构的汽车上正确安装，Lsin θ、L1-2Lcos θ的值应为确定的常数.根据这个原则对该SUV的横向稳定杆进行优化设计[10- 11].根据图1和1.4节中B型横向稳定杆的几何参数进行计算，可知要使横向稳定杆能在SUV车型上正确安装，应满足Lsin θ=0.22L1-2Lcos θ=1.1文中假定横向稳定杆的直径d为30 mm，在保持其直径和安装条件不变的情况下，通过优化其他参数来提高横向稳定杆的侧倾角刚度.把式(13)、(14)都表示成θ的函数，并假定L2与L1的比值为N，将这些关系式代入式(5)，通过简单的计算并化简可得到Kφ=121 238.576 5sin3θ/{0.085 2+Psin3θ[0.755+P2Q31.32PQ2cot θ+0.580 8Qcot2θ]}式(15)中的横向稳定杆的侧倾角刚度是关于θ和N的函数关系式，根据实际情况，易知N的取值范围在0和1之间.汽车的车身宽度一般在1.5 m以内，以1.5 m为横向稳定杆杆身长度L1的最大值，横向稳定杆与车身的两个铰接点之间的最小距离L2为0 m，根据这些极限范围很容易得到θ的取值在30°～160°之间.以θ为横坐标，Kφ为纵坐标，根据式(15)，N分别取0～1之间且间隔为0.1的11个数，在Matlab中分别作出这些关系曲线，如图6所示.由图6可知，在N非常小的情况下(N=0.0或0.1),横向稳定杆的侧倾角刚度随着夹角θ的增加而增加，此时横向稳定杆的杆身与车身的两个铰接点之间的距离非常小.虽然这时增大夹角能增加横向稳定杆的侧倾角刚度，但增大的程度有限，且容易造成材料的耗费.当N增大时，横向稳定杆的侧倾角刚度随着横向稳定杆杆身与杆臂的夹角的增加呈先增加后减少的趋势，横向稳定杆的侧倾角刚度的最大值出现在2～2.5 rad之间，且随着N值的增大横向稳定杆的侧倾角刚度的最大值会稍微增大，最大值出现在更加接近2.5 rad夹角的时候.此比例系数优化法为进行不同车型横向稳定杆的优化设计提供了指导.对于该SUV在设计横向稳定杆时，在满足安装条件的前提下，可以尽量选择更大的比例系数N，且使横向稳定杆杆身与杆臂的夹角在2～2.5 rad之间，这样就可以用较少的材料获得较大的侧倾角刚度值.在对横向稳定杆进行优化设计时，需要考虑其能否满足使用的强度条件.将上述优化设计过程的约束参数代入式(10)，可得由式(16)可以看到，在已确定结构的汽车上，当横向稳定杆所受到的载荷确定时，横向稳定杆所受到的最大应力只与横向稳定杆杆身与车身的铰接点之间的距离L2有关.因此，从横向稳定杆的结构和寿命上考虑，当所选择的L2值与横向稳定杆的两个端点之间的水平距离越接近时，横向稳定杆所受到的最大应力就越小.在此原则指导下进行优化设计时，除了要考虑上述优化设计的规律外，还应使L2的值尽量接近横向稳定杆杆臂两端点之间的水平距离，以减少横向稳定杆工作时所受到的最大应力值，从而增加横向稳定杆的使用寿命.3.1 ADAMS/Car工况仿真由于该SUV车型的B型横向稳定杆的几何参数已达到较优化，为了进行对比，将引入图6中N=0.4、θ=2 rad时的横向稳定杆(A型横向稳定杆)进行建模，以在ADMAS/Car软件中进行仿真实验[12]，其参数如下：L为242 m，L1为898.5 mm，L2为359.4 mm，θ为114.6°，d为30 mm，R为40 mm.本次进行的仿真分析实验主要是转向盘角阶跃实验[13- 14]，这个实验能反映车辆自身的侧倾稳定性能，从而判断不同横向稳定杆的抗侧倾效果的优劣.仿真车辆分别配备了上述的A型与B型横向稳定杆，以下简称A型车辆和B型车辆.转向盘角阶跃实验流程如下：根据该SUV的整车参数，通过计算并取整可得到实验车辆的车速为100 km/h，根据国标要求，为了使实验车辆稳态后的侧向加速度达到0.5 g左右，应该在0.3 s内使实验车辆的方向盘转过45°[15].仿真结束后所得横摆角速度响应曲线、横向加速度响应曲线和侧倾角随横向加速度变化的关系如图7所示.从图7(a)可知，在仿真实验过程中B型车辆比A型车辆进入稳态响应的时间稍提前一点.由图7(b)可知，A型车辆的稳态横向加速度超过了0.5g，而B型车辆的稳态横向加速度只有0.48g，因此B型车辆具有更高的侧倾稳定性.由图7(c)可知，车辆的侧倾角与横向加速度大致呈线性增长关系，这与理论计算相符合，由于A型车辆横向稳定杆的侧倾角刚度比B型车辆的要小，因此随着横向加速度的增大，A型车辆的侧倾角度要比B型车辆的大，且两车之间的侧倾角差值增大.3.2 整车实验实验车辆和场地由某公司提供，实验所选用的B型横向稳定杆为该车辆原有的横向稳定杆，实验选用的A型横向稳定杆根据3.1节中A型横向稳定杆的参数设计加工而成.实验前应对实验车辆的功能和使用状况进行检查，以保证车辆各方面功能良好，实验道路应满足转向盘角阶跃实验中国家规定的标准.实验过程中的数据采集系统采用实验室自主开发的集数据采集与显示功能一体化的数据采集处理系统(简称为AccRoll系统)，该系统能利用陀螺仪采集得到车辆的横摆角速度、横向加速度和侧倾角等数据[16- 17].装有横向稳定杆的实验车辆如图8所示.3.2.1 A型横向稳定杆对A型车辆进行方向盘角阶跃实验，所得的侧倾角、横向加速度响应曲线和侧倾角随横向加速度变化的关系如图9所示.对比图7(b)和图9(b)、图7(c)和图9(c)可知，在仿真实验中，稳态响应后，A型车辆的横向加速度和侧倾角分别为0.51g和1.78°，而实验结果的平均值分别为0.52 g和1.61°，误差分别为2.0%和-9.6%，考虑到简化和其他原因带来的误差，在一定的误差允许范围内，实验和仿真结果吻合得较好.3.2.2 B型横向稳定杆对B型横向稳定杆车辆进行方向盘角阶跃实验，所得的侧倾角、横向加速度响应曲线和侧倾角随横向加速度变化的关系如图10所示.对比图7(b)和图10(b)、图7(c)和图10(c)可知，在仿真实验中，稳态响应后，B型车辆的横向加速度和侧倾角分别为0.48 g和1.49°，而实验结果的平均值分别为0.47 g和1.42°，误差分别为2.1%和-4.7%，仿真和实验结果吻合较好.从仿真与整车实验结果的对比可知，在较小的误差范围内，实验和仿真结果整体上吻合得较好，这说明通过仿真对实验进行预测是可行和准确的.通过以上对比可知，B型横向稳定杆的侧倾稳定性更优.文中提出了一种针对横向稳定杆的参数化分析方法，该方法能简单、有效地推算出其侧倾角刚度，并进行强度校核.对于某SUV车型的横向稳定杆，通过对其受载荷时最大位移和最大应力的理论计算与有限元计算之间的对比，发现计算结果的误差均在可以接受的范围内，因此证明此分析方法是可行的.在此基础上，以侧倾角刚度为优化目标，采用比例系数优化法对横向稳定杆进行了优化.最后，通过在Adams/Car里的整车仿真和道路实车实验的对比，在转向盘角阶跃实验下，验证了优化后的横向稳定杆具有更好的侧倾稳定性.。

学术论文：【毕业论文】双横臂式前独立悬架的优化设计

【毕业论文】双横臂式前独立悬架的优化设计沈阳理工大学学士学位论文摘要悬架是汽车上的重要总成之一，悬架的作用是弹性地连接车桥和车架，减缓行驶中车辆受到由路面不平引起的冲击力，保证乘坐舒适和货物完好，迅速衰减由于弹性系统引起的振动，使车轮按一定轨迹相对车身运动。

悬架决定着汽车的稳定性、舒适性和平安性，所以研究悬架成为研究汽车中的重要一个环节，ADAMS软件为研究汽车悬架运动学分析提供了帮助。

本次毕业设计首先利用ADAMS软件的View功能给定设计点，创立悬架模型，通过测试悬架模型得到一些曲线和数据，比照这些曲线和数据之后得出轮胎接地点的侧向滑移量变化是影响悬架的重要因素。

所以将目标函数定为车轮接地点的侧向滑移量。

然后通过ADAMS软件的后处理功能优化前悬架模型，最后得出使轮胎接地点的侧向滑移量变化最小的一组数据。

从而到达优化的效果。

关键词：双横臂独立悬架；运动学分析； ADAMSAbstractSuspense is one of the important parts in a car. Suspense serves as a role that connects the axles and frames in a much bouncing way which cankill the unavoidable shock when the car is on a unsmooth road, thus making sure that the goods in the car cannot be damaged as well as guaranteeing a better driving pleasure. It can quickly kill the shock from the bouncing system to let the wheel move a the course of the car. Suspense determines the stability, riding comfort, and safety. Therefore, analyzing the suspense becomes one of the greatest parts of the whole analysis. ADAMS software did a great help to the analysis of suspense kinematics.Thedesign of ADAMS software first given design points, View function tocreate suspension model, through the test suspension model get some curves and data, contrast these curves and data that pick up the tyres after the change of lateral sliding site is the important factors affect suspension. So will the objective function as the wheels of lateral slip pick site. Then through the ADAMS software post-processing function optimizationmodel of the suspension, finally come to pick up the tire place lateral sliding the smallest quantity of set of data. This group of data isfinally wanted results.Key words: double wishbone suspension; kinematics analysis; ADAMS目录TOC \o "1-3" \h \z \u l "_Toc107663939" 1 绪论1l "_Toc107663940" 1.1课题引言1l "_Toc107663941" 1.2 汽车悬架简介1l "_Toc107663942" 1.3 汽车悬架分类1.4 ADAMS简介1.5 本文研究的内容2l "_Toc107663943" 2前悬架模型的建立3l "_Toc107663944" 2.1 创立新模型3l "_Toc107663945" 2.2 添加约束42.3本章小结........................................................................ .. (6)l "_Toc107663948" 3前悬架模型运动学分析7l "_Toc107663949" 3.1 添加驱动7l "_Toc107663950" 3.2测量主销内倾角7l "_Toc107663951" 3.3测量主销后倾角10l "_Toc107663952" 3.4测量前轮外倾角12l "_Toc107663953" 3.5测量前轮前束倾角14l "_Toc107663954" 3.6测量车轮接地点侧向滑移量17l "_Toc107663955" 3.7本章小结19l "_Toc107663974" 4细化前悬架模型21l "_Toc107663975" 4.1 创立设计变量21l "_Toc107663976" 4.2将设计点参数化21l "_Toc107663977" 4.3将物体参数化254.4本章小结 (25)l "_Toc107663982" 5定制界面32l "_Toc107663983" 5.1 创立修改参数对话窗 (3)2l "_Toc107663984" 5.2 修改菜单栏........................................................................ .. (36)l "_Toc107663984" 5.3 本章小结........................................................................ .. (37)6 优化前悬架模型........................................................................ . (26)6.1 定义目标函数 (26)6.2 优化模型 (26)6.3 观察优化结果 (27)6.4 本章小结 (31)l "_Toc107663988" 本文总结40l "_Toc107663989" 致谢41l "_Toc107663990" 参考文献42l "_Toc107663991" 附录A 汉语原文43附录B 英文翻译 l "_Toc107663991" 521 绪论1.1 课题引言在马车出现的时候，为了乘坐更舒适，人类就开始对马车的悬架进行孜孜不倦的探索，随着社会的日益进步和科学技术的不断开展，汽车开始普及，人们对汽车平顺性、稳定性、操控性及其舒适性也有了更高要求。

独立悬架前横向稳定杆改进设计方法

独立悬架前横向稳定杆改进设计方法
刘永臣
【期刊名称】《机械设计与制造》
【年(卷),期】2010(000)004
【摘要】独立悬架前横向稳定杆的改进设计,可采用经典的计算方法,但存在需已知受力大小等问题.采用计算自振频率的方法能直接根据结构参数得出加长后的前横向稳定杆的直径的改变量.以原型件和改动件的第一阶自振频率相等为标准,分别用理论计算和Ansys模态分析两种方法得出了一致性很好的结论.
【总页数】2页(P143-144)
【作者】刘永臣
【作者单位】淮阴工学院,交通工程系,淮安,223001
【正文语种】中文
【中图分类】TH16;U463
【相关文献】
1.L型麦弗逊前悬架横向稳定杆对整车性能影响研究 [J], 石晶;孙艳;陈双;李刚;王长明
2.横向稳定杆侧滑问题的分析及改进 [J], 王晓莲;张学博;洪良;张维远;徐琢
3.滑柱摆臂式前独立悬架机构的优化设计方法研究 [J], 梁增镇;李立忠
4.捷达轿车前横向稳定杆改进设计及仿真验证 [J], 李煜华;王艳华;刘宇翔;杜聪
5.前横向稳定杆轻量化与性能验证 [J], 梁飞飞
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浅谈横向稳定杆结构及工艺

浅谈横向稳定杆结构及工艺作者：王泰张航来源：《科学导报·科学工程与电力》2019年第02期【摘要】为了降低汽车的固有振动频率以改善行驶平顺性，现代轿车悬架的垂直刚度值都较小，从而使汽车的侧倾角刚度值也很小，结果使汽车转弯时车身侧倾严重，影响了汽车的行驶稳定性。

为此，现代汽车大多都装有横向稳定杆来加大悬架的侧倾角刚度以改善汽车的行驶稳定性。

本文主要对稳定杆的结构及工艺进行介绍。

【关键词】横向稳定杆；结构；工艺；浅谈概述为改善汽车行驶平顺性，通常把悬架刚度设计得比较低，其结果是影响了汽车行驶稳定性。

为此，在悬架系统中采用了横向稳定杆结构，用来提高悬架侧倾角刚度，减少车身倾角。

横向稳定杆的功用是防止车身在转弯时发生过大的横向侧倾，尽量使车身保持平衡。

目的是减少汽车横向侧倾程度和改善平顺性。

横向稳定杆实际上是一个横置的扭杆弹簧，在功能上可以看成是一种特殊的弹性元件。

当车身只作垂直运动时，两侧悬架变形相同，横向稳定杆不起作用。

当汽车转弯时，车身侧倾，两侧悬架跳动不一致，外侧悬架会压向稳定杆，稳定杆就会发生扭曲，杆身的弹力会阻止车轮抬起，从而使车身尽量保持平衡，起到横向稳定的作用。

1 横向稳定杆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，用橡胶衬套与车身或车架铰接相连，两端通过侧壁端部的橡胶垫或球头销与悬架导向臂连接。

1.1横向稳定杆结构横向稳定杆是汽车悬架系统的重要组成部件，现今行业流行的结构形式有两种。

①实心型稳定杆。

此类稳定杆属于传统形式的稳定杆，也是现今汽车行业使用最多的结构型式。

该类稳定杆的优缺点如下：优点：材料型式简单，加工制造方便。

缺点：等效果下稳定杆重量较重，经济性较差。

②空心型稳定杆。

此类稳定杆是基于传统型式的稳定杆进行改进而得到的。

也是现今汽车行业逐渐开始使用的结构型式。

该类稳定杆的优缺点如下：优点：材料型式简单，加工制造方便，等效果下稳定杆重量较轻，经济性较好。

轿车前横向稳定杆安装处强度改进设计

身的结构改进是有效的。关键词：车身；横向稳定杆；有限元模型；设计ＳｒｎｇｈＡｎａｙｉｎｄＤｅｉｆＩｐｒｖｍｅｏｒＢｏｙＳｒｔｅＩｔｒａｅｔｔｅｔｌｓｓａｓｇｎｏｍｏｅｎｔｆｒＣａｄｔｕｃｕｒｎｅｆｃｄｗｉｈＦｒｎｔＳａｉｉｅｒｏｔｂｌｚｒＢａ
计算依据，并对车身进行了结构改进，最后利用样车安装支架实际构成一个悬臂结构，该部位应有足够的
道路耐久试验，验证了改进结构的有效性与可靠性。刚度和强度，以安全可靠地承受稳定杆传递的力载荷。
摘要：为解决道路耐久试验中轿车前横向稳定杆车身安装处发生的开裂问题，对车身进行了强度仿真分析。基于包含横向稳定杆柔性体的悬架多体动力学仿真模型计算得到车身的载荷，然后使用有限元方法计算车身的应力，仿真结果显示出的危险部位与实车试验基本一致。基于仿真分析结果，对车身结构进行了改进，试验结果表明，车
Ａｂｓｒｃ：ＩｒｅｏｓｌｅｔｅｐｏｌｍｈｔｔｅｃａｋｏｅｃｒｂｄｔｕｔｒｎｅｆｃｄｗｉｈｒｎｔｂｌｅａｔａｔｎｏｄｒｔｏｖｈｒｂｅｔａｒｃｆｔａｏｙｓｒｃｕｅｉｔｒａｅｔｔｅｆｏｔｓａｉｚｒｂｒｈｈｈｉｏｃｒｅｕｉｇｒａｕａｉｔｅｔｓｒｎｔｉｌｔｎａａｙｉｅｆｒｄＬａｓｏａｏｉｓａｅｉｅｔｆｄｂｓｄｃｕｒｄｄｒｎｏｄｄｒｂｌｙｔｓ，ｔｅｇｈｓｍｕａｉｎｌｓｓｉｐｒｏｍｅ．ｏｄｆｃｒｂｄｅｒｄｎｉｅａｅｉｏｓｉｏｌ－ｏｙｄｎｍｉｓｓｍｕａｉｎｍｏｅｎｌｄｎｅｆｘｂｅｂｄｆｔｅｓａｉｉｅａ．ｅｓｒｓｆｔｅｃｒｂｄｓｎｍｕｔｂｄｙａｃｉｌｔｄｌｉｃｕｉｇｔｅｉｌｏｙｏｔｂｌｒｒＴｈｔｅｓｏａｏｙｉｉｏｈｌｈｚｂｈｃｌｕａｅｓｎｎｔｌｍｅｔｔｏ．ｅｃｉｃｌｏｙｌｃｏｆｉｌｔｎｒｓｌｓａｉａｌｇｅｔｅｌａｅｔａｃｌｔｄｕｉｇｆｉｅｅｅｎｉｍｅｈｄＴｈｒｔａｄｍｉｎｏｍｕａｉｅｕｔｓｃｌａｒｅｗｉｒａｒｔｓ．ｉｂｏｓｏｂｙｈｃＤｅｉｎｏｐｏｅｅｔｆｒｔｅｃｒｂｄｔｕｔｒｓｒｓｎｅａｅｎｔｅｓｍｕａｉｎｒｓｌｓＴｈｅｔｅｕｔｎｉａｅｓｇｆｉｒｖｍｎｏｈａｏｙｓｒｃｕｅｉｐｅｅｔｄｂｓｄｏｉｌｔｏｅｕｔ．ｅｔｓｓｌｉｄｃｔｄｍｈｒｓｔａｈｐｏｅｎｆｈａｏｙｓｒｃｕｅｉｅｆｃｉｅｈｔｅｉｒｖｍｅｔｅｃｒｂｄｔｕｔｒｓｆｅｔ．ｔｍｏｔｖＫｅｒｓＣａｄ；Ｓａｉｉｅａ；ｎｉｌｍｅｔｍｏｅ；ｓｇｙｗｏｄ：ｒｂｏｙｔｂｌｚｒｂｒＦｉｔｅｅｎｄｌＤｅｉｎｅ

横向稳定杆断裂原因分析及改善

横向稳定杆断裂原因分析及改善■张月，胡赞，杨丽卉，陈然摘要：某横向稳定杆在试验过程中未达到设计使用寿命即发生断裂。

对断裂稳定杆进行断口分析及理化检测分析表明，稳定杆表面局部硬度偏低导致稳定杆发生疲劳断裂。

结合稳定杆的生产工艺过程分析，得出成形及热处理过程中冷速问题是引起稳定杆表面局部硬度偏低、导致稳定杆断裂的主要原因。

通过改善问题点，从而避免了稳定杆断裂的再次发生。

关键词：横向稳定杆；失效；疲劳断裂；热处理；冷却速度横向稳定杆是汽车悬挂中横向布置的扭杆弹簧，起到防止车身在转弯时发生过大的横向侧倾和改善平顺性的作用。

某横向稳定杆在试验时发生断裂。

该稳定杆的材质为60Si2MnA，硬度要求36~42HRC，生产工艺流程为：下料→端部锻造→打孔、镗孔→整体加热成形→淬火→回火→校型→喷丸强化→喷涂→标识→包装储存。

1. 断口分析稳定杆断裂于弯折过渡位置（见图1），位于稳定杆最大应力分布位置——衬套安装位置附近。

断面较平齐，没有明显的塑性变形特征，断口（见图2）呈典型的疲劳断口特征，由疲劳裂纹源、裂纹扩展区和最后断裂区组成。

疲劳裂纹源起于稳定杆表面，裂纹源区未发现磕碰痕迹，肉眼可见由多个台阶组成、源区约占1.5mm宽度范围，疲劳起源为多点起源。

疲劳扩展区约占整个断口面积的60%。

裂纹早期扩展区光滑平坦且呈黄色，已发生锈蚀，贝纹线不明显；后期扩展区贝纹线清晰可见。

最后断裂区较粗糙，平面区可见快速扩展的放射线，边缘区为剪切唇。

通过扫描电子显微镜进行微观观察（见图3~图5），未观察到其他明显异常，疲劳扩展区可见明显的疲劳辉纹（见图4），最后断裂区为韧窝特征（见图5）。

2. 理化分析（1）化学成分稳定杆化学成分检测结果（见表1）符合图1 稳定杆断裂位置图2 断口宏观形貌图3 裂纹源区微观形貌图4 疲劳扩展区微观形貌60Si2MnA （GB/T 1222—2016）材质要求。

（2）金相组织在断口位置附近分别取横、纵截面样品制备金相样，纵截面样垂直稳定杆一侧断口的裂纹源切取（金相I ），横截面样从稳定杆另一侧断口附近切取（金相II ）。

汽车横向稳定杆系统优化设计

汽车横向稳定杆系统优化设计栗明;邓召文;付筱【摘要】横向稳定杆系统是汽车悬架中的一种重要辅助弹性元件,在改善汽车平顺性方面可以提高汽车的侧倾刚度,减少汽车横向侧倾程度.基于此目的,在满足汽车安全可靠的基础上,对汽车横向稳定杆系统进行了合理的悬架系统刚度匹配及轻量化设计,最后通过对优化后汽车前后横向稳定杆系统的ANSYS疲劳寿命校核,结果表明汽车的操纵稳定性通过优化得到显著提升.【期刊名称】《农业装备与车辆工程》【年(卷),期】2018(056)009【总页数】5页(P28-31,40)【关键词】横向稳定杆;刚度匹配;轻量化设计;疲劳寿命【作者】栗明;邓召文;付筱【作者单位】261001 山东省潍坊市潍柴动力股份有限公司;442002 湖北省十堰市湖北汽车工业学院汽车工程学院;442002 湖北省十堰市湖北汽车工业学院汽车工程学院【正文语种】中文【中图分类】U463.33;U467.40 引言横向稳定杆系统是汽车悬架中的一种重要辅助弹性元件。

汽车通过增设横向稳定杆系统来提高侧倾刚度，已经成为一种改善汽车平顺性的重要手段。

随着驾驶者对汽车平顺性和操纵稳定性能要求的不断提高，汽车横向稳定杆系统的优化设计和调教已成为汽车底盘总成设计的关键。

横向稳定杆的结构主要有实心式和空心式杆稳定杆两种。

实心式稳定杆设计难度小，但加工难度大，且轻量化程度不高；空心式稳定杆设计难度较大，加工工艺复杂，易实现轻量化目标。

为了提高汽车的轻量化设计水平，本文设计了空心式、刚度可调的汽车前后横向稳定杆系统。

1 汽车横向稳定杆设计为了增加稳定杆系统的可靠性，汽车横向稳定杆大部分采用弹簧钢（65Mn或者60Si2Mn），以提高汽车的操纵稳定性和使用寿命。

在汽车的实际设计开发过程中，在保证车架设计参数不变的前提下，完成横向稳定杆系统基本参数的优化设计，以减少车架设计和修改的难度[1]。

1.1 前后横向稳定杆角刚度匹配侧向力作用下，汽车前轴左、右车轮的垂直载荷变动量增大，汽车趋于增加不足转向量；反之汽车趋于减少不足转向量。

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第４期２１００年４月
文章编号：０１３９（００）４０４ — ２１０ — ９７２１０ — １３０
机械设计与制造
ＭａｈｎｒＤｅｉｎｃｉｅｙｓｇ＆Ｍａｕａｔｒｎｆｃｕｅ１３４
独立悬架前横向稳定杆改进设计方法米
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ｔｅｒａｃｌｉｎａｄＡｎｙｏｎｌｅ，ｎｌ，ｒｕｔｉｃｎｉｅｔｈｏｙｌｕａｏｎｓｓｔａａｙｓａｙｅｌｏｓｔｎ．ｃｔｓｆｌｉｓｓｓｓ
；Ｋｅｏｄ：ｒｎｔｂｌｅａ；ｒｖｍｅｔｅｉｎＭｏａｎｌｓｙｗｒｓＦｏｔａｉｚｒｂｒＩｓｉｍｐｏｅｎｓ；ｄｌａｙｉｄｇａｓ
中图分类号：Ｈ１。４３文献标识码：Ｔ６Ｕ６Ａ
１言引
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，用套简与车架铰接，的两端分别固定在左右杆悬架上，图１如所示。当车身只作垂直运动时，两侧悬架变形相同，横向稳定杆不起作用。当车身侧倾时，两侧悬架跳动不一致，横向稳定杆发生扭转，杆身的弹力成为继续侧倾的阻力，起到横向稳定的作用。在有些悬架中，前横向稳定杆还兼起部分导向杆
系的作用。
★来稿日期：０９０ — ５ ★基金项目：２０ — ６２淮阴工学院大学生科技实践计划项目（３９０）３４００６１图１前横向稳定杆结构图
控制２个电磁阀动作，实现基本挡位的换挡。
液力自动变速器替代产品的实用开发奠定了坚实的基础。
ｊ
【要】摘独立悬架前横向稳定杆的改进设计，可采用经典的计算方法，但存在需已知受力大小等问
题。采用计算自振频率的方法能直接根据结构参数得出加长后的前横向稳定杆的直径的改变量。以原型
件和改动件的第一阶自频率相等为标准，振分别用理论计算和Ａｓｓ态分析两种方法得出了一致性很ｎｙ模
好的结论。｝
关键词：前横向稳定杆；改进设计；模态分析
ｆ
ｊ
【ｂｒｔＩｒｅｅｅｇｏｆｎｓｂｉｒａｏＩｅｎｎＳｓｎｏ，ｃｓｃｌＡｓａ】ｍｏｍｎＤｓｎｎｒｔｔｉｅｂｎｐｄｔｕｅｉｌｓａａｔｃｐｖｔｉｏａｌｒｄｅｅｐｓｎｚｆａｉｌ一ｃ
（ａｉｓｔｔｏｅｈｏｇ，ａ’ｎ２３０，ｈｎ）ＨｕｉｎＩｔｕｅｆｃｎｌｙＨｕｉ２０ＣｉａｙｎｉＴｏａ１
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刘水臣
（阴工学院交通工程系，淮淮安２３０）２０１
Ｉｐｏｅｅｔｄｓｇｔｏｓｏｒｎｔｂｌｅａｒｖｍｎｅｉｎｍｅｈｄｆｆｔａｉｚｒｂｒｍｏｓｉ
ＬＩＹｏ－ｃｎＵｎｇｈｅ
ห้องสมุดไป่ตู้
６结论
为验证无级变速器的核心技术 —通过功率分流并调节发电机
参考文献
１胡建军，徐佳曙，秦大同．液力机械自动变速传动系统控制仿真及试验『］Ｊ．农业机械学报，０６３（）１４２０，７７：－２严运兵，钟东阶．机械自动变速器在专用汽车上的应用前景［］专用汽车，Ｊ．２０（）１－１０１２：８２