横向稳定杆刚度对乘用车操纵稳定性的影响研究
汽车操纵稳定性的影响因素分析
mul lk r
f
) 2 ω02
+
2mul f ξω0 lk r
⎤ + 1⎥
⎦
1
e −ξω0t
(1 − ξ 2 )
sin(ωt
⎤ + Φ)⎥
⎥⎦
其中，
⎡
⎤
Φ = arctan A1 A2
=
⎢ arctan⎢⎢
⎢− ⎣
− 1−ξ mul f ω0
lk r
2
−
ξ
⎥ ⎥ ⎥ ⎥ ⎦
这就是给汽车前轮一个角阶跃输入时，汽车的横摆角速度瞬态响应。横摆角速度最后趋
构参数对 ωr 的影响。显然 ξ < 1 时横摆角速度为
ωr (t)
=
B0δ 0 ω02
+ Ce−ξω0t
sin(ω0
1− ξ 2 t + Φ)
令 ω = ω0 1 − ξ 2 ，上式可写为
ωr (t)
=
B0δ 0 ω02
+ Ce−ξω0t
sin(ωt
+ Φ)
或ωr (t)
=
B0δ 0 ω02
+
A1e −ξω0t
这是一个二阶常系数非齐次微分方程，其通解等于它的一个特解与对应的齐次微分方程 的通解之和。显然其特解为
ωr
=
B0δ 0 ω02
=
u 1
= ωr δ
⎟⎞ ⎠
s
δ
0
即为稳态横摆角速度 ωr0
=
ωr δ
⎟⎞ δ ⎠s
。
0
对应的齐次方程式为
ωr
+ 2ω0ξω r
+
ω
简述转向横拉杆的功用
简述转向横拉杆的功用
横拉杆（或称横向稳定杆、横向连杆）是一种用于车辆悬挂系统或其他结构中的元件，其主要功用是提供横向稳定性和支持。
这种杆通常连接到悬挂系统的两个不同部位，如车轮或车架的不同点，以增加车辆的稳定性和操控性。
以下是横拉杆的主要功用：
1. 横向稳定性：横拉杆的主要作用之一是提供横向稳定性。
在车辆运动过程中，特别是在转弯时，车辆会产生横向的侧倾或摇晃。
横拉杆通过连接悬挂系统的不同点，减少了车身的横向运动，从而使车辆更加稳定。
2. 改善操控性：横拉杆有助于改善车辆的操控性能。
通过减少横向摇晃，横拉杆使驾驶员更容易掌控车辆，尤其是在高速行驶或弯道行驶时。
这提高了车辆的操纵性和驾驶体验。
3. 保持轮胎接地：在车辆行驶过程中，横拉杆有助于保持轮胎更加牢固地与地面接触。
这对于提高牵引力、操控性和刹车性能都是至关重要的。
4. 分布横向载荷：横拉杆帮助在车辆的左右侧分布横向载荷。
这对于平衡车辆重量、提高悬挂系统的效能和延长轮胎寿命都有正面的影响。
5. 调整悬挂性能：横拉杆的长度和角度可以根据车辆设计的需要进行调整。
通过调整横拉杆的参数，可以影响悬挂系统的性能，以适应不同的驾驶条件和需求。
总体而言，横拉杆在车辆工程中扮演着重要的角色，为车辆提供了更好的稳定性、操控性和驾驶舒适性。
尺寸参数对横向稳定杆侧倾刚度的影响分析及验证
尺寸参数对横向稳定杆侧倾刚度的影响分析及验证王晓莲;张学博【摘要】在横向稳定杆开发设计过程中,尺寸参数的选择直接影响横向稳定杆的侧倾刚度.稳定杆的侧倾刚度受多个尺寸参数的影响,计算公式复杂,初始设计阶段很难通过公式直观判断参数如何选择.根据理论计算,绘制单一参数对横向稳定杆侧倾刚度的影响曲线,可直观判断不同参数对横向稳定杆侧倾刚度的影响程度.结合国内、外横向稳定杆产品的实际尺寸参数,通过对比分析,验证了绘制的尺寸参数影响曲线的正确性,解决了横向稳定杆设计初期尺寸参数难以准确选择和优化的问题.【期刊名称】《汽车零部件》【年(卷),期】2017(000)005【总页数】6页(P28-33)【关键词】横向稳定杆;侧倾刚度;尺寸参数;影响曲线【作者】王晓莲;张学博【作者单位】中国第一汽车股份有限公司技术中心,吉林长春130011;中国第一汽车股份有限公司技术中心,吉林长春130011【正文语种】中文【中图分类】U463.33横向稳定杆是防止汽车在转弯时发生过大的横向侧倾、保持汽车平衡的悬架系统重要零件，可提高车辆的操纵稳定性，提升舒适性和安全性[1-2]。
在稳定杆设计过程中，各尺寸参数的选择需要考虑对稳定杆侧倾刚度的影响，同时根据整车布置空间进行调整。
各尺寸参数对稳定杆侧倾刚度的影响程度不尽相同，在稳定杆设计时需要综合考虑。
稳定杆侧倾刚度计算公式非常复杂，设计初期很难通过公式直观判断尺寸参数如何选择。
文中通过绘制各尺寸参数对稳定杆侧倾刚度的影响曲线，可以直观地了解不同尺寸参数对稳定杆侧倾刚度的影响幅度，能够在稳定杆设计时准确、直观、方便地进行尺寸参数选择和优化。
直角形横向稳定杆侧倾刚度计算简图如图1所示。
影响横向稳定杆侧倾刚度的基本尺寸参数为：L1、L2、L3、R、d。
直角形横向稳定杆侧倾刚度的计算公式[3-4]为：式中：Cφ为横向稳定杆侧倾刚度(N·mm/rad)；K为横向稳定杆单侧线刚度(N/mm)；L为外力F作用点横向跨度距离(mm)；E为拉压弹性模量，E=2.06×105 N/mm2；G为剪切弹性模量，G=8×104 N/mm2；；IP=2×I。
横风对汽车稳定性影响的计算分析
横风对汽车稳定性影响的计算分析作者：赵守月姜国彬戴锐卢祖秉来源：《汽车科技》2018年第05期摘要：本文基于线性二自由度汽车模型，考虑了悬架转向效应对轮胎刚度的影响，建立了可以用于横风稳定性分析的预测模型，并对某一车型进行计算预测和试验验证，试验结果与计算预测结果吻合度较高，该模型可以用于车辆开发初期的横风稳定性快速分析和预测。
关键词：横风稳定性；线性二自由度；悬架转向效应；等效侧偏刚度中图分类号：文献标识码：文章编号：1005-2550（2018）05-0024-05Abstract： Based on two freedom vehicle model， take the influence of suspension steering effect to tire cornering power into account， build a vehicle stability forcast model to analyse the wind influence， and also have a contrast with the test result， the result shows that the forcast model accuracy is good， so it can be apply to do quick analysis and forcast during vehicle develop initial stage.Key Words： side wind stability； two freedom vehicle model； suspension steering effect；equivalent cornering power1 概述高速行驶的汽车在与大货车会车或超车、驶出隧道、以及经过大桥等场景下，经常会受到自然界中横向风的作用，车辆的行驶状态受到干扰，产生侧倾、横向速度、横摆角速度等影响，偏离行驶轨道，驾驶员需要操作方向盘维持车辆直线行驶。
汽车理论---第五章汽车操纵稳定性pt(1)分析解析
9
第四节 汽车操纵稳定性与悬架的关系
Q ks ss
Δss Δst m n
Fa ΔFa
Q ΔQ
Δss
m Δst n
Δss
Δst
Gu 2
FZ n Qm
ks ss m
m FZ ks ss n
m ks st n
悬架总侧倾刚度等于 KΦr
M r M rI M rII M rIII
前、后悬架及横向稳定杆的侧 倾角刚度之和。
18
第四节 汽车操纵稳定性与悬架的关系
二、侧倾时垂直载荷在左右轮上的重新
分配及其对稳态响应的影响
1.侧倾时垂直载荷在左右轮上的重新分配
工字形车架代表车厢，悬 挂质量为Ms。
地面回到水平位置确 定车厢相对于地面产生侧
倾角Φr时，轮胎外倾
角 ' ' 。
' ' '
26
第四节 汽车操纵稳定性与悬架的关系
车厢侧倾时不同形式悬架所引起的车轮外倾角的γ变化
非独立悬架车身侧倾时，前轮外倾角不变。
27
第四节 汽车操纵稳定性与悬架的关系
车厢侧倾时不同形式悬架所引起的车轮外倾角的γ变化
纵滑在纵翻之前发生，即：
b max max hg • 统计资料表明，正常装载的汽车，其ψmax值远 超过汽车的爬坡能力，因此不至于发生纵翻 • 但是，如果装载不合理，使汽车的质心过高， 又过分靠后、则有可能发生纵翻。
• 1．汽车在离心力作 用下的侧翻 • 汽车在具有横坡的 弯道上，作等速转向 运动时的受力简图如 图所示。
受到侧向力作用的独立悬架杆系的变形会引起车
车辆横向稳定杆总成性能分析与设计
车辆横向稳定杆总成性能分析与设计作者：文/ 刘艳菊来源：《时代汽车》 2020年第18期刘艳菊奇瑞汽车有限公司安徽省芜湖市 241009摘要：车辆的横向稳定杆对车身的侧倾控制起很大的作用，一个好的稳定杆设计，能最大程度的发挥它的效能、减轻它的重量及成本。
本论文基于ADAMS软件，采用广义非线形梁模型，通过分析稳定杆总成对悬架垂直刚度的贡献，来研究影响横向稳定杆性能的各种因素极其影响程度，从而达到指导稳定杆最优化设计的目的。
关键词：横向稳定杆非线形梁模型悬架优化设计垂直刚度Performance Analysis and Design of Vehicle Transverse Stabilizer Bar AssemblyLiu YanjuAbstract：The vehicle's lateral stabilizer bar plays a very important role in the roll control of the body. A good stabilizer bar design can maximize its effectiveness and reduce its weight and cost. This thesis is based on ADAMSsoftware and uses a generalized nonlinear beam model. By analyzing the contribution of the stabilizer bar assembly to the vertical stiffness of the suspension, various factors that affect the performance of the stabilizer bar and the degree ofinfluence are studied, so as to guide the optimal design of the stabilizer bar the goal of.Key words： transverse stabilizer bar, non-linear beam model, suspension, optimal design, vertical stiffness1 绪论稳定杆的主要作用，一是用来增加悬架侧倾角刚度，减小整车侧倾角度，改善车辆的侧向稳定性，增加乘员安全感；二是匹配前后悬架侧倾刚度的比值，调整车辆的转向特性；此外，在有些悬架系统中，横向稳定杆还兼起部分导向杆系的作用。
悬架扭杆和稳定杆刚度对车辆转向灵敏度的影响分析_刘敬忠
因为虚拟样车为一数字模型，本研究在建模时对 各种结构和参数做一些假设与简化，使之与实车相比 会存在一些差异，因此，在进行仿真分析前应对其进
度；Ks、Ka—变型车前悬架扭杆和横向稳定杆的角刚度；m—变 型车前悬架扭杆角刚度倍率，m=Ks/Ks0；n—变型车横向稳定杆 角刚度倍率，n=Ka/Ka0。
本研究以国内某公司生产的轻型客车为样车，通 过 ADAMS/Car 建立虚拟样车进行仿真，进一步研究前 悬架扭杆刚度和横向稳定杆刚度对车辆转向灵敏度 的影响程度，并对两者对转向灵敏度的协同影响进行 对比研究，为设计过程中两组件刚度计算、调整和协 调提供参考与借鉴。
1 转向灵敏度分析的三自由度模型
在转向盘转角阶跃输入试验中，车辆进入的稳态
2.0 倍基准刚度，转向灵敏度分别产生相对于经验值域约 20%和 1%的下降量；横向稳定杆角刚度自基准角刚度减小至 0 或增大至 2.0
倍基准刚度，转向灵敏度分别产生相对于经验值域约 10%的增长量或 1%的下降量。
关键词：扭杆；横向稳定杆；角刚度；转向灵敏度；ADAMS/Car
中图分类号：TH122；TP391.9；U461 文献标志码：A
摘要：为研究悬架和横向稳定杆的刚度对车辆操纵性能的影响，进而为悬架设计和调整提供参考，以某轻型客车为原型，在 ADAMS/
Car 中构建了无横向稳定杆和前悬架装配横向稳定杆的两辆虚拟样车及其变型车，通过转向盘转角阶跃输入仿真试验，得到了前悬
汽车横向稳定杆断裂失效分析
汽车横向稳定杆断裂失效分析摘要：本文就汽车横向稳定杆断裂失效原因进行分析探讨，以供相关人士参考。
关键词：汽车；横向；稳定杆；断裂；失效一、汽车横向稳定杆汽车横向稳定杆是悬架的关键组件，在左右轮相对车身的距离不等时产生抵抗作用，促进汽车恢复稳定性和舒适性状态，它承受着重要载荷。
稳定杆的作用在不改变车辆垂向刚度的前提下，增加车辆悬架的侧倾刚度。
在某车型底盘调校过程中，为了增加车辆的稳定性，减小车辆的侧倾，前后悬架侧倾刚度需要适当匹配，同时增加车辆的不足转向度，在不改变车辆的前后垂向刚度匹配状态下，最行之有效的做法是增加稳定杆的直径，但是，由于稳定杆直径尺寸需求受制造工艺的影响，调校人员需求的稳定杆直径尺寸方案细化后无法达成，且当稳定杆直径增加到一定数值时，与副车架及周边零部件等周边间隙减小，存在运动干涉隐患。
二、试验过程与结果1.断口宏观观察如图1所示，横向稳定杆安装时A、B点与车身连接，C、D点与车轮连接，当汽车通过凹凸路或转弯时，为保证车身稳定性与车身相连的A点和B点处受到较大的扭力。
通过对断口清洗后进行观察（见图2）。
在断口附近未见明显外伤和塑性变形，裂纹源处于稳定杆的折弯处附近的内侧，裂纹从表面向心部扩展，裂纹沿两边进行扩展最终在瞬断区断裂。
根据零件断裂形貌结合零件受力情况，推测零件是在受到较大扭矩时发生的延迟脆性断裂。
2.断口微观观察由图2可见，稳定杆裂纹源区和扩展区晶粒明显、晶界清晰、无微观塑性变形，呈冰糖状形貌，并在晶界处伴有二次裂纹，如图3、图4所示。
瞬断区是由平坦的小平面、微孔及撕裂棱组成的准解理断裂特征，如图5所示。
图1故障件图图2断口宏观形貌图3裂纹源图4扩展区图图5瞬断区3.材质测试采用GB/T4336—2002《碳素钢和中低合金钢火花源原子发射光谱分析方法（常规法）》规定进行测试，结果满足供应商提供的材料协议。
4.硬度测试在故障件断口附近和新试样相似位置取样，采用GB/T230.1—2009《金属材料洛氏硬度测试方法》进行测试，失效件和对比件硬度为47.0～48.5HRC，满足工艺要求的42～50HRC。
轻型载货汽车匹配横向稳定杆探析
8 308.0
前簧上质量（kg）
2 521.7
后簧上质量（kg）
4 820.0
整车质心高度（mm）
1 500.0
前簧下质量质心高度（mm）
397.0
后簧下质量质心高度（mm）
397.0
前轴侧倾中心高度（mm）
414.0
后桥侧倾中心高度（mm）
570.5
轴距（mm）
3 845.0
质心到前轴距离（mm）
图4侧倾角刚度影响
稳定杆对于侧倾，并不是稳定杆侧倾角刚度越大越好， 有研究表明，继续增大横向稳定杆刚度，对减小车身侧倾角 的工程意义不大，如图4所示。
3计算整车匹配稳定杆的侧倾度⑶
以某卡车车型为例，我们分别计算四种情况下（无稳定 杆、带前稳定杆、带后稳定杆、前后均带杆）车辆侧倾度和 0.4 g侧向加速度的侧倾角。
2 524.1
质心到后轴距离（mm）
1 320.9
簧上质量（kg）
7 341.7
簧上质心高度（mm）
1 6452
簧上质量质心距前轴距离（mm） 2 524.3
簧上质量质心師轴距离（mm）
1 320.7
前板簧距（m）
0.8
后板簧距（m）
1.0
总侧倾角刚度系数（N-m/（°））
8 585.5
hp (mm)
最大输入扭矩(N.m)
转向型式
前
型式
后
型式
6MT 6.091/3.650/2.274/1.478/
1.000/0.774/5.645 539
循环球式、动力转向 钢板弹簧式 钢板弹簧式
气压(kPa) 轮胎规格
数目(前/后)
670 8.25R16
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
第３６卷第７期２０１９年７月机 电 工 程
ＪｏｕｒｎａｌｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌ＆ＥｌｅｃｔｒｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＶｏｌ.３６Ｎｏ.７Ｊｕｌ.２０１９
收稿日期:２０１９－０４－１６基金项目:浙江省第三批省级新产品试制计划项目(２０１８Ｄ６０ＳＡ８１１１１７０)作者简介:邱卫明(１９８０－)ꎬ男ꎬ浙江台州人ꎬ高级工程师ꎬ主要从事机电一体化及其稳定性方面的研究ꎮＥ￣ｍａｉｌ:ｑｗｍ８００１１＠１６３.ｃｏｍ
ＤＯＩ:１０.３９６９/ｊ.ｉｓｓｎ.１００１－４５５１.２０１９.０７.０１７横向稳定杆刚度对乘用车操纵稳定性的影响研究∗
邱卫明ꎬ祝书伟(台州广播电视大学浙江省邱卫明技能大师工作室ꎬ浙江台州３１８０００)
摘要:针对横向稳定杆对乘用车的操纵稳定性影响的问题ꎬ对横向稳定杆与整车抗侧倾能力的关系进行了研究ꎮ提出了一种简化的乘用车数学模型ꎬ并建立了整车侧倾角与横向稳定杆刚度的函数关系ꎻ通过对某乘用车简化数学模型的分析ꎬ得到了横向稳定杆刚度对整车侧倾的影响ꎬ并基于ＡＤＡＭＳ仿真软件ꎬ对某乘用车进行了整车建模ꎬ在中间位置转向和稳态回转两种工况下进行了试验仿真ꎬ得出了前桥/后桥横向稳定杆刚度对该乘用车操纵稳定性的影响规律曲线ꎮ仿真分析结果表明:随着横向稳定杆刚度增加ꎬ车架侧倾角呈非线性递减ꎬ侧倾角曲线斜率逐渐减小ꎬ仿真结果与理论建模分析结果一致ꎬ为乘用车横向稳定杆的刚度设计提供了理论依据ꎮ关键词:操纵稳定性ꎻ横向稳定杆ꎻ刚度ꎻ侧倾角中图分类号:ＴＨ１２２ꎻＵ４６１.６ 文献标志码:Ａ文章编号:１００１－４５５１(２０１９)０７－０７４４－０５
Ｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｔｈｅａｎｔｉ￣ｒｏｌｌｂａｒｓｔｉｆｆｎｅｓｓｏｎｔｈｅｈａｎｄｌｉｎｇｓｔａｂｉｌｉｔｙｏｆｐａｓｓｅｎｇｅｒｃａｒ
ＱＩＵＷｅｉ￣ｍｉｎｇꎬＺＨＵＳｈｕ￣ｗｅｉ(ＺｈｅｊｉａｎｇＱｉｕｗｅｉｍｉｎｇＳｋｉｌｌｓｔｏＭａｓｔｅｒＳｔｕｄｉｏꎬＴａｉｚｈｏｕＲａｄｉｏ＆ＴｅｌｅｖｉｓｉｏｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙꎬＴａｉｚｈｏｕ３１８０００ꎬＣｈｉｎａ)
Ａｂｓｔｒａｃｔ:Ａｉｍｉｎｇａｔｔｈｅｐｒｏｂｌｅｍｏｆｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｔｈｅａｎｔｉ￣ｒｏｌｌｂａｒｏｎｔｈｅｈａｎｄｌｉｎｇｓｔａｂｉｌｉｔｙｏｆｔｈｅｐａｓｓｅｎｇｅｒｃａｒꎬｔｈｅｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅａｎｔｉ￣ｒｏｌｌｂａｒａｎｄｔｈｅａｎｔｉ￣ｒｏｌｌｉｎｇａｂｉｌｉｔｙｏｆｔｈｅｖｅｈｉｃｌｅｗａｓｓｔｕｄｉｅｄ.Ａｓｉｍｐｌｉｆｉｅｄｍａｔｈｅｍａｔｉｃａｌｍｏｄｅｌｏｆｐａｓｓｅｎｇｅｒｃａｒｗａｓｐｒｏｐｏｓｅｄꎬａｎｄｔｈｅｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｒｏｌｌａｎｇｌｅｏｆｔｈｅｖｅｈｉｃｌｅａｎｄｔｈｅｓｔｉｆｆｎｅｓｓｏｆｔｈｅａｎｔｉ￣ｒｏｌｌｂａｒｗａｓｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ.Ｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｔｈｅｓｔｉｆｆｎｅｓｓｏｆｔｈｅａｎｔｉ￣ｒｏｌｌｂａｒｏｎｔｈｅｒｏｌｌｏｆｔｈｅｖｅｈｉｃｌｅｗａｓｏｂｔａｉｎｅｄｂｙａｎａｌｙｚｉｎｇｔｈｅｓｉｍｐｌｉｆｉｅｄｍａｔｈｅｍａｔｉｃａｌｍｏｄｅｌｏｆａｐａｓｓｅｎｇｅｒｃａｒ.ＢａｓｅｄｏｎＡＤＡＭＳꎬｔｈｅｖｅｈｉｃｌｅｍｏｄｅｌｗａｓｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄꎬａｎｄｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｔｈｅａｎｔｉ￣ｒｏｌｌｂａｒｓｔｉｆｆｎｅｓｓｏｆｔｈｅｆｒｏｎｔａｘｌｅ/ｒｅａｒａｘｌｅｔｏｔｈｅｈａｎｄｌｉｎｇｓｔａｂｉｌｉｔｙｗａｓｏｂｔａｉｎｅｄｔｈｒｏｕｇｈｔｈｅｔｅｓｔａｎｄｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｕｎｄｅｒｔｈｅｔｗｏｗｏｒｋｉｎｇｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓｏｆｉｎｔｅｒｍｅｄｉａｔｅｐｏｓｉｔｉｏｎｓｔｅｅｒｉｎｇａｎｄｓｔｅａｄｙｓｔａｔｅｒｏｔａｔｉｏｎ.Ｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｒｅ￣ｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｗｉｔｈｔｈｅｉｎｃｒｅａｓｅｏｆｔｈｅｓｔｉｆｆｎｅｓｓꎬｔｈｅｒｏｌｌａｎｇｌｅｏｆｔｈｅｆｒａｍｅｄｅｃｒｅａｓｅｓｎｏｎｌｉｎｅａｒｌｙꎬａｎｄｔｈｅｓｌｏｐｅｏｆｔｈｅｒｏｌｌａｎｇｌｅｃｕｒｖｅｄｅ￣ｃｒｅａｓｅｓｇｒａｄｕａｌｌｙ.Ｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓｉｎｄｉｃａｔｅｔｈａｔｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓａｒｅｃｏｎｓｉｓｔｅｎｔｗｉｔｈｔｈｅｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌａｎａｌｙｓｉｓｒｅｓｕｌｔｓꎬａｎｄｐｒｏｖｉｄｅｓａｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌｂａｓｉｓｆｏｒｔｈｅｓｔｉｆｆｎｅｓｓｄｅｓｉｇｎｏｆａｎｔｉ￣ｒｏｌｌｂａｒｓ.Ｋｅｙｗｏｒｄｓ:ｈａｎｄｌｉｎｇｓｔａｂｉｌｉｔｙꎻａｎｔｉ￣ｒｏｌｌｂａｒꎻｓｔｉｆｆｎｅｓｓꎻｒｏｌｌａｎｇｌｅ
０ 引 言为改善行驶的平顺性ꎬ现代轿车悬架的垂直刚度通常较小ꎬ悬架的垂直刚度与侧倾刚度成正比关系ꎬ从而使得汽车的侧倾刚度也降低ꎬ汽车在转弯时车身有明显的侧倾现象ꎬ严重影响驾车安全ꎮ横向稳定杆可
以看成是一种特殊的弹性元件[１]ꎬ当车身倾斜两侧悬架跳动不一致时ꎬ稳定杆被扭转ꎬ杆身的弹力阻止车轮抬起ꎬ达到兼顾平顺性和侧倾性能的目的ꎮ近年来ꎬ虚拟样机技术广泛应用于汽车建模和性能研究ꎬ戴姆勒￣奔驰公司、福特汽车公司等已经将虚拟样机技术运用到汽车操纵稳定性的分析评价过程中[２]ꎮ中国第一汽车股份有限公司的王吉亮等[３]采用不同直径的前悬架横向稳定性杆对乘用车操控稳定性进行了试验ꎻ合肥工业大学的常媛媛等[４]分析了不同参数的横向稳定性杆对车身倾角的影响ꎮ然而这些研究对于前后悬架横向稳定性杆的不同刚度值对整车平稳度的影响都没有具体分析ꎬ无法得到可靠的影响曲线和结论ꎮ整车侧倾刚度主要与悬架垂向刚度、悬架垂向力中心距、横向稳定杆综合刚度相关[５]ꎬ其中ꎬ横向稳定杆综合刚度则由横向稳定杆扭转刚度和安装硬点决定ꎮ横向稳定杆安装硬点往往由其他零部件的布置位置决定ꎬ在设计过程中可调整性较小ꎬ因此需要着重匹配设计横向稳定杆扭转刚度ꎮ横向稳定杆影响整车抗侧倾能力ꎬ进而对整车操纵稳定性产生影响ꎮ本文将基于ＡＤＡＭＳ建立整车虚拟样机模型ꎬ以探究前桥、后桥横向稳定杆扭转刚度对操纵稳定性的影响ꎮ１ 仿真建模方法１.１ 简化车身理论模型车身侧倾简化模型如图１所示ꎮ图１ 车身侧倾简化模型Ｆ１—左侧板簧垂向力和横向稳定杆等效的垂向力ꎻＦ２—右侧板簧垂向力和横向稳定杆等效的垂向力ꎻＦ—侧向加速度产生的惯性力ꎻＧ—车身重量ꎻα—车身侧倾角ꎻＦ３ꎬＦ４—板簧作用车架的侧向力ꎻＬ—板簧作用点侧向中心距ꎻｌ—侧倾中心距板簧作用点高度由于车身侧倾角度较小ꎬ忽略侧倾产生的惯性力矩ꎬ以左侧板簧作用点建立力矩平衡方程:ＧＬ＋Ｆｌ＝２Ｆ２ＬＦ１＋Ｆ２＝Ｇ{(１)因此有Ｆ２－Ｆ１＝ＦｌＬꎮ两侧板簧作用力差值主要由两部分组成ꎬ即:α＝ＦｌＫｓＬ２＋Ｋθ(２)式中:Ｆ—侧向加速度产生的惯性力ꎻｌ—侧倾中心距板簧作用点高度ꎻＫｓ
—悬架板簧垂向刚度ꎻＬ—板簧作
用点侧向中心距ꎻＫθ
—横向稳定杆扭转刚度ꎮ
考虑达到一定侧向加速度时ꎬ侧向惯性力保持不变ꎬ板簧垂向刚度不变ꎬ因此侧倾角α与横向稳定杆刚
度呈反比关系ꎬ即:α∝１
Ｋθ
()ꎬ即在横向稳定杆刚度较
小时ꎬ改变刚度对侧倾有显著改善ꎬ当横向稳定杆刚度较大时ꎬ增大刚度对侧倾影响很小ꎮ１.２ 仿真对象与工况设定
本文针对某商用车进行仿真ꎬ分别分析前后桥横向稳定杆不同刚度对操纵稳定性影响ꎮ仿真对比组横向稳定杆刚度参数如表１所示ꎮ表１ 仿真对比组横向稳定杆刚度参数刚度变化率/(％)前横向稳定杆刚度/(Ｎｍｄｅｇ－１)后横向稳定杆刚度
/(Ｎｍｄｅｇ－１)－９０３５７２－６０１４０２８８－３０２４５５０４０３５０７２０１００７００１４４０４００１７５０３６００９００３５００７２００
仿真工况为中间位置转向和稳态回转ꎮ中间位置
转向试验是汽车以固定车速做近似于正弦曲线的蛇形行驶[６]ꎮ
中间位置转向试验工况如表２所示ꎮ表２ 中间位置转向试验工况
类别初始状态标准车速/(ｋｍｈ－１)输入类型输入频率/Ｈｚ最大侧向
加速度/ｇ工况等速直线行驶８０正弦波０.２０.２ 稳态回转试验是汽车定方向盘转角由静止加速行
驶[７]ꎬ其仿真参数设置为车辆静止逐渐加速[８]ꎬ转弯
半径Ｒ为５０ｍꎬ具体仿真方法参照ＧＢ/Ｔ６３２３—２０１４[９]ꎬ本文不再赘述ꎮ
２ 横向稳定杆刚度对操纵稳定性影响分析２.１ 仿真参数曲线对比本研究分别改变前桥和后桥横向稳定杆刚度ꎬ并进行中间位置和稳态回转仿真ꎬ可知改变横向稳定杆刚度对车架侧向加速度、横摆角速度无明显影响ꎮ后桥横向稳定杆刚度不同变化率下ꎬ对中间位置进行仿真ꎮ车架侧向加速度和横摆角速度曲线￣中间位置转向￣后桥如图２所示ꎮ
５４７第７期邱卫明ꎬ等:横向稳定杆刚度对乘用车操纵稳定性的影响研究图２ 车架侧向加速度和横摆角速度曲线￣中间位置转向后桥车架侧向加速度和横摆角速度曲线￣稳态回转￣后桥如图３所示ꎮ
图３ 车架侧向加速度和横摆角速度曲线￣稳态回转￣后桥由图３可以看出:改变横向稳定杆的刚度ꎬ主要对整车的侧倾特性有较显著影响ꎮ
仿真得到的横向稳定杆刚度对车架侧倾角影响曲线如图４所示ꎮ
图４ 横向稳定杆刚度对车架侧倾角影响曲线２.２ 中间位置转向指标对比
由２.１中结论可知:改变横向稳定杆刚度主要对侧倾角有影响ꎮ中间位置转向时ꎬ前桥横向稳定杆刚度对车架侧倾角影响￣中间位置转向如表３所示ꎮ表３ 前桥横向稳定杆刚度对车架侧倾角影响￣中间位置转向刚度/(Ｎｍｄｅｇ－１)刚度变化率/(％)车架侧倾角/ｄｅｇ侧倾角变化率
/(％)０－１０００.４４７９６.８７３５－９００.４３８１４.５３１４０－６００.４３０４２.７０２４５－３００.４２４１１.１９３５０００.４１９１０.００７００１０００.４０７５－２.７７１７５０４０００.３９２－６.４７３５００９０００.３８３１－８.５９/前后均无稳定杆０.４７９７１４.４６
６４７机 电 工 程第３６卷