轿车前横向稳定杆安装处强度改进设计
横向稳定杆异响问题的分析与解决
３ 设 计 分 析
ａ稳 定杆 压块 ：一 端有 长孔 ，另一 端 为平 面 。该 ．
２ ｏ ０１ 年第 １ 期 １
２ ～ ５ Ｎ ・ｍ产 生 的夹 紧 力过 小 ，在 受 稳 定杆 冲 击 １ ２
力 的情 况 下压 块 将 会移 动 。
汽 车 工 艺 与 材 料 Ａ＆ ３ ＴＭ １ ３
．
产 琐 场 搬
在线检 测
左 右
下地 后检 测
左 右
跑扭 曲路 后 检测
左 右 是 否异 响
重新 施 加扭 矩
左 右
再跑验 时 有２ 车还 存 在异 响。 辆
过Ｇ Ａ 曲路 未发 生异 响。 Ｃ 扭
（ ） 稳定杆 压 块 ａ
动 时两零 件将 发生 干涉 ，异 响就 不可避 免。 因此 ，该
设计 存在２ 问题 ：一 是零 件 尺寸 不 合理 ；二是 紧固 个 扭矩 值 设计 的不合理 。
４ 试 验
ａ将稳定杆压块螺栓的紧固扭矩 由目前的２ ～ ５ ． １ ２
Ｎ・ ｍ提 高￣ ２ ５Ｎ ・ ，异 响车 辆 明显 减 少 ，但 Ｊ １５ ３ ｍ
异晌还 存在 。说 明提 高紧 固扭矩 可 以提高 压块 的夹 紧 力 ，见表２ 。
（ ）稳 定杆压 块装 配 ｂ
图２ 稳定杆 压块 及其 装配
ｃ稳 定杆压 块 与支撑杆 支架 的尺 寸设计 见 图３ ． 。
２ ＸＲ ５ ４２
未过坏路
过 坏 路 后
是否 异响
左 右 左 右
生
产 琐 橡
要求ａ＜ｂ 。
实际装 配状 态 ：
ａ ＝６１４±Ｏ． １２５－０． ＝５ ７～６ １ ｍ（ ８ ． ２± ． ． ２５ ９． １ － ３． ｍ Ｍ
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.。
汽车偏置碰撞中的前横梁改进
汽车偏置碰撞中的前横梁改进汽车是当今现代人们生活中不可或缺的交通工具，对于人们来说，安全性是汽车最重要的考虑因素之一。
在汽车出现碰撞事故时，往往会发生严重的伤害或者生命的丧失。
在诸多安全性因素中，前横梁的影响尤为重要。
因此，改进汽车前横梁结构就显得尤为必要。
汽车前横梁是车前需要经过任何力的碰撞时的主要力量承担装置。
在车辆出现车祸时，前横梁将承受撞击力，它可以有效吸收能量，减轻撞击时乘客受到的伤害。
但是传统的钢制前横梁，并不能完全满足的安全需求，必须通过改进结构和材料来提高前横梁的抗撞性能，保障乘客的生命安全。
为此，近年来不断有科学家进行各种前横梁的改良和升级，如采取碳纤维材料等，能够有效地降低车辆的质量与加速性质，提高车辆的崩溃性能和修复度，增强抗撞性。
同时，利用复合材料结构制作的前横梁能够使整个汽车前部的强度更均匀、更强，增加汽车抵御意外冲撞的能力，起到了非常明显的作用。
为了进一步加强前横梁的抗撞性能，还需对前横梁底部的图像进行优化。
使用计算机模拟和实验验证的方法，可以最大限度地优化前横梁的图像，使其在碰撞时承受更大的扭矩和剪切力。
主要通过把底部结构的物理参数分解成若干小片，进行性能优化和逐步球化或削弱底部的结构，进而提高车辆的能量吸收性能。
此外，还有一种新的汽车技术，就是通过“车车通信”的技术，在汽车之间建立起联系并相互交流，能够让汽车发现车危险情况。
当它检测到有碰撞危险时，会发送声音、闪光灯等信号，让前车主人获得时间反应，及时避免车祸。
这种新兴技术的出现，有望在未来汽车行业得到广泛应用，以提高汽车的安全性，减少碰撞事故的发生，从而实现积极减少交通事故的目标。
综上所述，改进和升级汽车前横梁结构，是提高汽车安全性和减少因交通事故造成的人员伤亡的重要手段之一。
汽车行业的发展离不开技术的革新，新技术的应用将更好的实现汽车的安全性，减少交通事故的发生，从而保障人们的交通安全。
除了前横梁的结构和材料的改进，还有一些其他的创新技术，如电动汽车和自动驾驶。
某轿车保险杠横梁结构抗撞性优化
某轿车保险杠横梁结构抗撞性优化近年来，随着汽车保有量的不断增加，汽车事故数量也在逐年攀升。
碰撞事故时，车辆的保险杠是最容易受损的一部分，保险杠结构的优化设计，不仅可以提高车辆的安全性能，还可以降低维修费用。
本文将针对某轿车保险杠横梁结构进行抗撞性优化。
横梁是汽车保险杠的主要承载部件，其在车辆碰撞时具有极其重要的作用。
通过对横梁结构的优化，可以增加车辆在碰撞时的抗撞性能力，减轻撞击对车内乘员的伤害。
本文将从横梁材料、截面形状以及连接方式等角度对保险杠横梁结构进行优化。
首先，横梁材料是影响结构抗撞性能力的关键因素之一。
目前，汽车横梁大多选用低合金高强度钢或铝合金。
在增加强度的同时，还要考虑横梁的韧性和可塑性，以保证碰撞时不会产生剧烈的变形，从而保护车内乘员的安全。
在选择材料时，还要考虑材料的成本和可持续性。
其次，横梁的截面形状也对结构的抗撞性能力产生影响。
通常来说，横梁的截面形状越大，就越能承受更大的碰撞力。
但是，过于大的截面形状又会增加材料成本和重量，对车辆的性能和燃油经济性产生不利影响。
因此，在选择截面形状时，要综合考虑强度、重量和成本等因素，实现最佳的设计方案。
最后，连接方式也是影响横梁结构性能的关键因素之一。
目前，汽车横梁连接方式主要分为焊接和螺栓连接两种。
焊接方式通常在制造过程中完成，可以降低车辆重量和成本，提高车辆的刚性。
但是，焊接方式在碰撞后无法重复利用，需要进行替换维修。
而螺栓连接方式可以方便地进行拆装和更换，但需要增加相关零部件的成本和重量。
因此，在选择连接方式时，要根据车辆的实际情况和使用要求进行权衡。
综上所述，对某轿车保险杠横梁结构进行抗撞性优化，需要综合考虑材料、截面形状和连接方式等多种因素。
优化设计能够提高车辆的安全性能，减轻车辆碰撞事故对乘员的伤害，同时也有助于降低车辆维修成本和提高燃油经济性。
在未来的汽车设计和制造中，优化设计将成为汽车工业发展的一个重要方向。
随着汽车产业的不断发展，无论是国内还是国际市场，保险杠横梁优化设计都已成为一个热门话题。
汽车前保险杠横梁结构改进与优化
性 墙 所 有 自 由 度 ， 设 置 保 险 杠 系 统 初 始 速 度 为 弯 折变 型达 到最 大 ，经测 量保 险杠 横 梁峰值 侵 入位
１ ３
汽车 实用技术
２１ ０ ２年第 ４期
对 改进 方案 １ 、２车体 加速度 曲线 （ ７ 图 ）对 比 较 为缓 和 ，峰值 加速度 控制 在 ４５ ，而 改进方 案 ２ ． ｇ 比方 案 ｌ 以有 效 降低 低速 碰撞 中成 员损伤 。 可
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杠 在 低速 碰撞 中起着 举足 轻 重 的作 用 。
速碰 撞 过程 通常 有车 体 前部 吸 收碰 撞 能量 ，同 时为
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 ）。
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。
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。
独立悬架前横向稳定杆改进设计方法
ｃ ｌ ｉｎｍ ｔｏ ａ ｅｕｅ ，ｕ ｅ ｄｋ ｏ ｎ ｏｃｓｅｃ Ｔ ｅｍ ｔｏ ｌｕａｉ ｆｅ ｉｒ ｉ ｆｅ ｕ￣ ｏ ｅｈ ｄｃ ｎｂ ｓｄ ｂ ｔｉｎ ｅ ｎ ｗ ｆ ｒｅ ｔ． ｈ ｈ ｄｏ ｃ ｃ ｌ ｎ ｒｅｖｂａ ｏ ｒ 一 ｔ ｅ ｆ ａ ｔｇ ｔｎ ｑ ｅ ｃ ａ ｉ ｃｌ ｂａｎｆｏ ｔｓ ｂｌ ｅ ａ’ ｃ ａｇ ｄ ｄａ ｅｅ ｎ ｂ ｓ ｓｓ ｕ ｔｒ ｐ ａ ｅｅｓ ｕ ｎ ｙｃｎ ｄｒ ｔ ｏｔｉ ｎ ｔ ｉｚｒｂ ｓ ｈ ｎ ｅ ｉｍ ｔ ｏ ａｉ ｏ ｉ ｔ ｃｕｅ ａ ｍ ｔｒ ｅ ｙ ｒ ａ ｉ ｒ ｒ ｓｆ ｔ ｒ ｒ ． ｛ Ｔ ｋｎ ｅ ｆ ｒｅｖｂａｉ ｆｅ ｕ ｎｙ ｂ ｉ ｑ ａ ｏ ｒ ｉａ ａｔ ｄ ｄｆｒ ｄｐ ｔ ｒｅｉ，ｓｎ ａ ｉ ｔ ｆｅ ｉｒｔ ｎ ｒｑ ｅ ｃ ｅｎ ｅ ｕｌ ｆｏｉ ｎ ｌ ｒ ｅｏｍ ａ ｃｉ ｒ ｕｉ ｇｈ ｏ ｇ ｇ ｐ ａ ｎ ｅ ｒ ａ ｔ ａ ｓ ｇ
第 ４期 ２１ ０ ０年 ４月
文章编 号：０ １ ３ ９ （ ００）４ ０ ４ — ２ １０ — ９ ７ ２ １ ０ — １３ ０
机 械 设 计 与 制 造
Ｍａ ｈ ｎ ｒ Ｄｅ ｉ ｎ ｃ ｉｅｙ ｓｇ ＆ Ｍａ ｕ ａ ｔ ｒ ｎ ｆ ｃｕ ｅ １３ ４
独 立 悬 架前 横 向稳 定 杆 改进 设 计 方 法 米
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ｔｅｒ ａｃ ｌ ｉｎａ ｄＡｎｙ ｏ ｎ ｌ ｅ ，ｎ ｌ， ｒ ｕｔ ｉ ｃｎ ｉｅ ｔ ｈ ｏｙ ｌ ｕａ ｏ ｎ ｓｓｔ ａ ａｙ ｓ ａ ｙ ｅ ｌ ｏｓ ｔｎ． ｃ ｔ ｓ ｆｌ ｉ ｓ ｓｓ ｓ
； Ｋｅ ｏ ｄ ： ｒｎ ｔｂｌ ｅ ａ ； ｒ ｖ ｍｅ ｔ ｅｉｎ Ｍ ｏ ａ ｎ ｌｓ ｙｗ ｒ ｓＦ ｏ ｔ ａ ｉｚｒｂ ｒ Ｉ ｓ ｉ ｍｐ ｏ ｅ ｎ ｓ ； ｄ ｌ ａｙｉ ｄ ｇ ａ ｓ
横向稳定杆设计课程设计
横向稳定杆设计课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能够理解并掌握横向稳定杆的基本结构及其在汽车中的作用；2. 学生能够运用物理知识，分析并计算横向稳定杆对汽车稳定性的影响；3. 学生能够了解并描述不同设计参数对横向稳定杆性能的影响。
技能目标：1. 学生能够运用CAD软件进行简单的横向稳定杆设计；2. 学生能够通过实验方法，验证横向稳定杆设计的效果；3. 学生能够运用数据分析方法，评价不同设计方案的优劣。
情感态度价值观目标：1. 学生能够培养对汽车工程技术的兴趣，增强对工程设计的热情；2. 学生能够通过团队协作，培养沟通、协作能力和集体荣誉感；3. 学生能够认识到工程设计在实际生活中的应用，提高对科技创新的认识。
课程性质分析：本课程为汽车工程领域的一门实践性课程，旨在让学生了解横向稳定杆在汽车稳定性中的作用，培养学生的工程设计能力和实际操作技能。
学生特点分析：学生处于高中阶段，已具备一定的物理知识和实验技能，对汽车工程技术有一定的好奇心，但可能缺乏实际操作经验。
教学要求：1. 注重理论与实践相结合，提高学生的实际操作能力；2. 采用项目式教学，培养学生的团队合作精神和创新能力；3. 注重过程评价，关注学生在课程中的学习表现和成果。
二、教学内容1. 基本概念与原理：- 横向稳定杆的定义及其在汽车中的作用；- 汽车稳定性原理及横向稳定杆的工作机理；- 教材第二章第一、二节内容。
2. 横向稳定杆设计参数：- 横向稳定杆的结构参数及其对性能的影响；- 材料选择对横向稳定杆性能的影响；- 教材第二章第三节内容。
3. 设计与仿真：- CAD软件在横向稳定杆设计中的应用；- 横向稳定杆设计的基本步骤和注意事项；- 教材第三章第一、二节内容。
4. 实验与验证：- 横向稳定杆性能测试实验方法；- 实验数据采集与处理；- 教材第三章第三节内容。
5. 数据分析与评价：- 横向稳定杆设计方案的评估方法；- 数据分析在横向稳定杆设计中的应用；- 教材第四章第一、二节内容。
汽车横向稳定杆连接杆总成设计与制造研究
汽车横向稳定杆连接杆总成设计与制造研究摘要：汽车行驶在不平道路上或在转弯行驶时，左右两侧车轮处在不同高度，车身会发生横向侧倾，为防止车身横向侧倾增加横向稳定杆。
横向稳定杆是用弹簧钢制成的扭杆弹簧，杆身的中部，用套筒与车架铰接，杆的两端通过连接杆总成分别固定在左右悬挂的下托臂或减震器滑柱上。
因稳定杆和托臂或减震器运动轨迹不同，故连接杆总成是一个重要的连接组件，因此本文对此结构设计及制造进行研究。
关键词：横向侧倾；横向稳定杆；扭杆弹簧；铰接；连接杆总成1现状1.1连接杆总成结构由防尘套、卡簧、球销、衬套、连杆球销座、压盖等部件组成。
1.2制造工艺机加工艺：球销座，原料→冷挤→车削；球销，原料→车削→探伤→滚丝→滚光；焊接工艺：利用电阻焊设备将连杆与球销座焊接在一起；装配工艺为：清洁球头→组装封口→连杆球销脖部位注脂→安装防尘套和卡簧→清除连接杆总成表面油脂。
1.3现存问题a球销座须由原料冷挤成毛坯后再机加，工序多生产效率较低且成本较高；b连接杆总成组装封口时，连杆球销与衬套组合体放置球销座中，球销座止口边翻卷压紧压盖，压盖压紧衬套，衬套微观形变抱紧球头从而产生力矩。
由于球销座自身尺寸偏差，衬套变形大，导致总成两端力矩变差大或力矩超差，影响整车舒适性或报废；c球销座止口边翻卷压紧压盖实现密封的方式，因压盖平面度低、球销座止口边翻卷不到位，导致密封早期失效，连接杆总成产品使用寿命降低；d防尘套下唇口依靠卡簧箍紧至球销座卡槽中实现总成密封，卡簧装配过程中需扩大内孔，易产生永久变形，卡簧箍紧力降低，防尘套下唇口与球销座卡槽产生空隙，导致密封早期失效，连接杆总成产品使用寿命降低；e连接杆总成装配时，连杆球销从球销座内孔穿出，连杆球销圆台平面积小，与稳定杆、摆臂等接触面积小，无法提供足够摩擦力，导致连接杆总成无法装配或拆卸；f球销座卡槽部位上端面易与连杆接触，导致连接杆总成摆动范围狭小。
2新结构连杆总成针对现结构连杆总成在制造和使用过程中存在的问题进行结构优化。
捷达轿车前横向稳定杆改进设计及仿真验证
ＤＯＩ:１０.３９６９/ｊ.ｉｓｓｎ.２０９５－５０９Ｘ.２０１９.０３.０１６捷达轿车前横向稳定杆改进设计及仿真验证李煜华ꎬ王艳华ꎬ刘宇翔ꎬ杜㊀聪(中北大学能源动力工程学院ꎬ山西太原㊀０３００５１)摘要:为解决捷达轿车在高速过弯时侧倾现象严重从而对操纵性产生严重影响的问题ꎬ对其横向稳定杆采取了将弹簧钢换成高强度钢㊁改变过渡区角度和变截面３种设计方案ꎬ利用有限元方法对３种方案进行仿真分析ꎮ然后将得到的应力㊁位移和扭转角刚度数据进行分析比对ꎬ综合性能和经济等因素ꎬ从而确定变截面设计为最优方案ꎮ最后利用莫尔积分法ꎬ验证了变截面方案的准确性ꎮ结果表明ꎬ优化后的稳定杆在高速过弯时能够大幅度减少杆的最大位移以及最大应力ꎬ显著提高了捷达轿车的行驶稳定性和操纵性ꎮ关键词:横向稳定杆ꎻ变截面设计ꎻ扭转角刚度ꎻ有限元分析中图分类号:Ｕ４６３.３３㊀㊀㊀文献标识码:Ａ㊀㊀㊀文章编号:２０９５－５０９Ｘ(２０１９)０３－００６９－０５㊀㊀随着汽车保有量的不断增多ꎬ人们对汽车安全性的要求越来越高ꎬ尤其是对行驶稳定性的要求更是苛刻ꎬ因此发明了横向稳定杆来减少侧倾ꎬ提高行驶稳定性ꎮ横向稳定杆的发展已经有７０年左右的历史ꎬ德国的Ｍｕｂｅａ公司采用诱导稳定杆表面的残余压应力来提高行驶的稳定性[１]ꎮＴｈｙｓｓｅｎＫ￣ｒｕｐｐ公司为高端轿车ＢＭＷ７系汽车开发了主动式的横向稳定杆[２]ꎬ这种稳定杆可以根据路面的反馈来及时调节扭矩ꎬ使汽车时刻具有良好的稳定性ꎮ上海交通大学对横向稳定杆采取空心化设计ꎬ同时将稳定杆更换为高强度钢来减轻质量㊁提高行驶稳定性[３]ꎮ对于国外提出的主动式横向稳定杆ꎬ虽然可以大幅度提高行驶稳定性ꎬ但是成本太高ꎬ只适合安装在高端轿车上ꎮ上海交通大学提出的横向稳定杆空心化并且采用高强度钢的方法ꎬ虽然能够提高行驶稳定性ꎬ但是制造工艺复杂ꎬ对生产设备要求很高ꎬ很难实现大规模生产ꎮ本文为了减少捷达轿车高速过弯时的侧倾现象㊁提高行驶稳定性为目的ꎬ对原横向稳定杆提出了３种优化方案ꎬ为找到一种能提高行驶稳定性ꎬ同时便于生产制造㊁成本低㊁适合安装在大部分经济型汽车上的改良方案提供依据ꎮ１㊀原横向稳定杆的仿真实验本文以捷达汽车原横向稳定杆作为研究对象进行仿真实验ꎮ物理性质如下:采用弹簧钢材质[４]ꎬ质量为７.８７７ｋｇꎬ直径为２８ｍｍꎬ密度为７８００ｋｇ/ｍ３ꎮ在ＡＤＡＭＳ/Ｃａｒ虚拟样机中ꎬ仿真车辆以５０ｋｍ/ｈ的速度转弯ꎬ在弯道外侧一端车轮垂向跳动的工况下ꎬ得出作用在横向稳定杆一端Ｚ方向的作用力是５００Ｎꎬ将作用力加载到原横向稳定杆的端面来进行有限元分析ꎮ１.１㊀优化前过弯应力分析采用有限元软件ＡＮＳＹＳ仿真计算出捷达轿车以５０ｋｍ/ｈ的速度过弯时的应力位移和扭转角刚度ꎮ计算得到的应力分布图如图１所示ꎮ图１㊀原横向稳定杆应力分布图收稿日期:２０１８－０４－２８基金项目:山西省自然科学基金资助项目(２０１７０１Ｄ１２１０８２)作者简介:李煜华(１９９３ )ꎬ男ꎬ硕士研究生ꎬ主要研究方向为车辆动态设计优化ꎬ７２９８８４４５０＠ｑｑ.ｃｏｍ.通讯作者:王艳华ꎬ２７０３６３４３１＠ｑｑ.ｃｏｍ.９６ ２０１９年３月㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀机械设计与制造工程㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀Ｍａｒ.２０１９第４８卷第３期㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀ＭａｃｈｉｎｅＤｅｓｉｇｎａｎｄＭａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀Ｖｏｌ.４８Ｎｏ.３㊀㊀从图１可以看出ꎬ原横向稳定杆的最大应力发生在稳定杆的过渡区位置ꎬ最大应力为１８０ＭＰａꎮ这是由于转弯时原横向稳定杆受到离心力和簧载质量的共同作用ꎮ１.２㊀优化前过弯位移分析弯道外侧的横向稳定杆受到簧载质量和离心力的作用产生反向作用力从而发生变形位移ꎬ在这种工况下ꎬ对捷达轿车过弯时位移进行分析ꎬ位移图如图２所示ꎮ图２㊀原横向稳定杆位移图㊀㊀从图２可以看出ꎬ原横向稳定杆的最大位移发生在横向稳定杆的最右侧ꎬ最大位移为１１.９８ｍｍꎮ此时车身已经发生了明显的侧倾ꎮ１.３㊀优化前过弯扭转角刚度分析对车辆过弯时悬架和稳定杆受力分析可知ꎬ弯道外侧的悬架和稳定杆是受竖直向下的作用力ꎬ弯道内侧的悬架和稳定杆是受向上的反作用力ꎬ杆发生扭转变形ꎬ利用ＭＡＴＬＡＢ拟合扭矩和扭转角ꎬ得到横向稳定杆的扭转角刚度图ꎬ如图３所示ꎮ图３㊀原横向稳定杆扭转角刚度图㊀㊀通过计算曲线的斜率可得此时横向稳定杆的扭转角刚度为２４２８５Ｎ ｍ/ｒａｄꎬ只能够使车辆相对稳定ꎮ２㊀优化方案设计２.１㊀方案设计为提高捷达轿车的行驶稳定性ꎬ减少过弯时的侧倾现象ꎬ减小应力位移ꎬ增大扭转角刚度ꎬ对横向稳定杆提出３个优化方案ꎮ方案一ꎬ将原横向稳定杆的弹簧钢换成高强度钢ꎮ密度由７８００ｋｇ/ｍ３变成了７９００ｋｇ/ｍ３ꎬ泊松比由０.２９变成了０.３０ꎮ方案二ꎬ增加原横向稳定杆过渡区的角度ꎮ将过渡区的角度由原来的４３ʎ增加到５３ʎꎮ方案三ꎬ变截面设计ꎬ在过渡区增加稳定杆的直径ꎮ由原横向稳定杆的应力分布图可以看出ꎬ最大应力发生在稳定杆过渡区的位置ꎬ因此对此位置进行加粗设计ꎬ由原来的２８ｍｍ增加到３２ｍｍꎬ即图４中圈出部分ꎬ其余部分直径不变ꎮ图４㊀变截面设计２.２㊀优化后过弯应力分析分别对３种方案设计的横向稳定杆进行有限元分析ꎬ在稳定杆的端部加载５００Ｎ的作用力ꎬ所得结果如图５~７所示ꎮ图５㊀方案一的应力分布图㊀㊀由图可知ꎬ３种优化方案中最大应力发生的位置是相同的ꎬ都是横向稳定杆的过渡区ꎮ但是最大应力却不相同ꎬ只有方案三应力下降最为明显ꎬ为１０５ＭＰａꎬ下降了７４ＭＰａꎬ降幅达到了４１％ꎮ因此从应力方面考虑ꎬ方案三为最优设计ꎮ２.３㊀优化后过弯位移分析对３种方案设计的横向稳定杆端部进行加载ꎬ０７ ２０１８年第４７卷㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀机械设计与制造工程㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀图６㊀方案二的应力分布图图７㊀方案三的应力分布图大小为５００Ｎꎬ方向为Ｚ轴正半轴ꎮ所得结果如图８~１０所示ꎮ图８㊀方案一的位移分布图图９㊀方案二的位移分布图图１０㊀方案三的位移分布图㊀㊀由图可知ꎬ３种方案的最大位移发生处与原横向稳定杆的最大位移发生处相同ꎮ从位移大小来看ꎬ方案三的位移最小ꎬ为７.６ｍｍꎬ减小了４.３ｍｍꎬ降幅达到了３６％ꎬ优化效果最明显ꎮ因此从位移的角度考虑ꎬ方案三为最优设计ꎮ２.４㊀优化后过弯扭转角刚度分析对３种方案设计的横向稳定杆进行扭转角刚度分析ꎮ在稳定杆的两端施加大小相等㊁方向相反的作用力ꎬ用ＭＡＴＬＡＢ拟合扭矩和扭转角ꎬ得到的曲线如图１１所示ꎮ图１１㊀扭转角刚度图㊀㊀从图１１可以看出:方案二的扭转角刚度基本与原稳定杆的扭转角刚度相同ꎻ方案一的扭转角刚度相比原横向稳定杆略有下降ꎬ大小为２３６４２Ｎ ｍ/ｒａｄꎬ下降了６４３Ｎ ｍ/ｒａｄꎻ方案三的扭转角刚度相比原稳定杆有所上升ꎬ大小为２５２１４Ｎ ｍ/ｒａｄꎬ上升了９２９Ｎ ｍ/ｒａｄꎮ因此从扭转角刚度角度考虑ꎬ方案三为最优方案ꎮ２.５㊀方案的确立方案一虽然在位移和应力方面要优于原稳定杆ꎬ但是在扭转角刚度方面却要低于原横向稳定杆ꎬ另外将稳定杆的弹簧钢更换成高强度钢后ꎬ由１７ ２０１９年第３期㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀李煜华:捷达轿车前横向稳定杆改进设计及仿真验证于密度变大ꎬ因此导致稳定杆的总质量增加了２ｋｇꎬ不利于汽车的燃油经济性ꎬ同时高强度钢的成本要高于弹簧钢ꎬ经济性下降[５－７]ꎮ方案二在扭转角刚度方面与原横向稳定杆基本相同ꎬ但是在应力和位移方面基本没有提高ꎬ同时改变了稳定杆的过渡区角度后ꎬ使汽车安装布置更为复杂[８－９]ꎬ稳定性下降ꎮ方案三在应力方面相比原横向稳定杆下降了４１％ꎬ在位移方面减少了３６％ꎬ在扭转角刚度方面提高了９２９Ｎ ｍ/ｒａｄꎬ虽然在过渡区增加了厚度ꎬ导致的总质量增加了０.２ｋｇꎬ但在应力㊁应变㊁扭转角刚度等方面得到大幅度的优化ꎬ且该变截面设计有成本低㊁加工难度低等优点ꎮ如果同时采纳３种方案ꎬ虽然在应力㊁位移方面都优于原稳定杆ꎬ但是将弹簧钢换成高强度钢后ꎬ总质量增加了１.８ｋｇꎬ成本增加了２倍ꎬ同时因为增大过渡区角度ꎬ导致安装布置比较复杂ꎬ相比于方案三应力㊁位移基本相同ꎬ但是由于高强度钢韧性较差ꎬ所以在扭转角刚度方面要低于方案三ꎬ成本也要高于方案三ꎮ综合分析应力㊁位移㊁扭转角刚度和经济四方面的因素后ꎬ方案三为最优方案ꎮ３㊀理论验证利用莫尔积分法对优化后的变截面横向稳定杆进行理论验证ꎬ对位移㊁扭转角刚度以及应力进行计算ꎮ首先对稳定杆进行参数化处理ꎬ处理结果如图１２所示ꎮ图１２㊀尺寸参数㊀㊀计算出稳定杆在力Ｆ作用下Ａ点的位移[１０]:ΔＡ＝ʏＬ０Ｆｘ２ＥＩＺＨｄｘ＋ʏＬ２－Ｌ１２０(Ｆｙ－ＦＬｃｏｓθ)(ｙ－Ｌｃｏｓθ)Ｈ１ＥＩＺｄｙ＋ʏＬ１２０ＦＬ２ｓｉｎ２θＧＩｐｄｙ(１)式中:ΔＡ为Ａ点的位移ꎻＥ为弹性模量ꎻＩＺ为主惯性矩ꎻＧ＝Ｅ/[２(１＋μ)]ꎬ为切变模量ꎬμ为泊松比ꎻＩＰ＝２ＩＺꎬ为惯性力矩ꎻＨ为变截面的直径ꎻＨ１为原稳定杆的直径ꎻｘ为Ａ点的法向位移ꎻｙ为Ａ点的轴向位移ꎻＬ为转弯区长度ꎻＬ１为过渡区长度ꎻＬ２为过渡区到稳定杆中间的长度ꎻθ为过渡区夹角ꎮ对式(１)进行积分得到:ΔＡ＝Ｆ[８Ｌ３＋１２Ｌ２Ｌ１ｓｉｎ２θ(１＋μ)＋Δ３１－６ＬΔ２１ｃｏｓθ＋１２Ｌ２Δ１ｃｏｓ２θ]/(２４ＥＩＺ)(２)式中:Δ１＝Ｌ１－Ｌ２ꎮ最终计算得ΔＡ＝７.３ｍｍꎬ与有限元仿真结果基本吻合ꎮ扭转角刚度Ｋϕ为:ＫΦ＝ＭΦ＝Ｆ(Ｌ１－２Ｌｃｏｓθ)ａｒｃｔａｎ[ΔＡ/(Ｌ１２－Ｌｃｏｓθ)](３)式中:Ｍ为Ａ点相对于横向稳定杆杆身的恢复力偶距ꎻΦ为Ａ点相对于横向稳定杆杆身的角位移ꎮ经变截面设计后横向稳定杆的扭转角刚度为２５１７５Ｎ ｍ/ｒａｄꎬ与有限元分析值２５２１４Ｎ ｍ/ｒａｄ相近ꎮ有限元应力分析可知ꎬ危险截面发生在Ｂ处ꎬ因此计算Ｂ处的最大正应力δ和最大扭转切应力τꎮδ＝ＭＷＺ＝１６Ｆ(Ｌ１－Ｌ２)－３２ＦＬｃｏｓθπｄ３(４)τ＝ＴＷｐ＝１６ＦＬｓｉｎθπｄ３(５)式中:ＷＺ为杆臂的弯曲截面系数ꎻＷｐ为杆身的扭转截面系数ꎻＴ为扭转切应力ꎮ最大应力σ计算公式如下:σ＝δ＋τ(６)经计算得最大应力σ为１１０ＭＰａꎬ与有限元分析值相近ꎬ因此可以证明变截面优化方法可靠ꎮ４㊀结束语本文针对捷达轿车以５０ｋｍ/ｈ的速度转弯时侧倾现象比较严重的问题ꎬ对捷达轿车前横向稳定杆进行有限元分析ꎬ得到位移㊁应力和扭转角刚度ꎮ为此提出了３种方案来优化侧倾问题ꎬ经过有限元分析后ꎬ综合考虑经济㊁加工难度㊁安装布置等因素ꎬ最终确定变截面设计为优化方法ꎮ变截面优化设计能够在一定程度上减少侧倾现象ꎮ通过对变截面设计的横向稳定杆进行理论计算ꎬ计算结果与２７２０１８年第４７卷㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀机械设计与制造工程㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀有限元结果基本吻合ꎬ验证了变截面设计的有效性ꎮ参考文献:[１]㊀王靖岳ꎬ汽车悬架横向稳定杆的参数化设计[Ｊ].汽车工程师ꎬ２０１４(９):３９－４１.[２]㊀李群ꎬ何耀华.基于ＣＡＴＩＡ的汽车横向稳定杆的参数化设计[Ｊ].汽车工程师ꎬ２０１１(６):２４－２６.[３]㊀郑恩瑞ꎬ夏长高ꎬ陈松.基于主动横向稳定器的车辆稳定性研究[Ｊ].机械科学与技术ꎬ２０１５ꎬ１２(２７):１９５２－１９５５. 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考虑液压迟滞的汽车主动式稳定杆改进算法
考虑液压迟滞的汽车主动式稳定杆改进算法标题：考虑液压迟滞的汽车主动式稳定杆改进算法引言：汽车主动式稳定杆是一种用于车辆稳定控制的重要装置，通过调整悬挂系统的刚度来改变车辆的横向动力学特性。
然而，由于液压迟滞现象的存在，传统的主动式稳定杆算法在高速行驶时会出现响应滞后、控制效果不佳等问题。
为了解决这一问题，本文将介绍一种考虑液压迟滞的汽车主动式稳定杆改进算法。
一、液压迟滞的影响：液压迟滞是指在流体液压系统中，阀门或活塞在操作过程中存在一定的滞后性，导致控制信号不能及时传导。
在汽车主动式稳定杆中，液压迟滞会导致转向信号的延迟，降低了系统的响应速度和精度，进而影响了车辆的稳定性和操控性能。
二、改进算法的设计思路：针对液压迟滞问题，我们提出了一种改进的汽车主动式稳定杆算法。
该算法采用了先进的控制策略和智能化技术，旨在提高系统的响应速度和控制精度，从而改善车辆的稳定性和操控性能。
具体而言，改进算法主要包括以下几个关键步骤：1. 传感器数据采集与预处理：通过安装合适的传感器，对车辆姿态、悬挂系统运动等信息进行实时采集，并进行预处理，为后续的控制算法提供准确的输入数据。
2. 迟滞补偿策略设计：根据传感器采集的数据，利用数学模型对液压迟滞现象进行建模，并设计相应的迟滞补偿策略。
该策略可以通过对控制信号进行预测和修正，实现对液压迟滞的有效抑制和补偿。
3. 控制算法优化：结合汽车横向动力学特性和稳定杆的控制原理，针对液压迟滞问题进行控制算法的优化设计。
通过对控制信号的动态调整，使稳定杆能够更加准确、快速地响应驾驶员的操控指令，从而提高车辆的稳定性和操控性能。
4. 系统仿真与评估：利用虚拟仿真平台对改进算法进行验证，并通过对比试验，评估其在不同工况下的控制效果。
通过仿真和评估，可以进一步优化算法的参数和策略，提高系统的性能和稳定性。
5. 实车验证与应用：基于改进算法的设计优化，搭建实际车辆试验平台，通过在不同路况下进行试验验证，验证算法的可行性和有效性。
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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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
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步确 认 导致车 身开 裂 的原 因是 前 悬横 向稳定 杆 的车 身
车 身前 部 与前 悬稳 定 杆 结构示 意 图， 图 １ 示 。 如 所
承 载 区结 构薄 弱 ， 能有 效承 载 稳定 杆传 递 的 力载 荷 。 其 中 ，稳 定杆 后 端连 接 下摆 臂 ，前 端 直接 连接 在 车身 不 文章利用 Ｃ ＡＥ仿真 技 术 ，对 车 身 的前 稳 定 杆 安 装 处 前横 梁 上 。稳 定杆 的载荷 通 过 前横 梁 、前 横梁 安 装支 进 行 了强 度 分析 ，为车 身 结构 设计 与修 改提 供 了理 论 架 以及 散热 器 支架 传 递给 车 身 。散 热器 支 架与 前横 梁
Hale Waihona Puke 某 新 研 发 轿 车 在 开 发 阶 段 进 行 的 道 路 耐 久 试 验 ｌ 仿 真 模 型 的建 立 该 轿 车在 前 后悬 架 均加 设 横 向稳 定杆 。当车 身发 中 ，在 恶 劣 路 况 行 驶 约 １万 ｋ 时 ，３辆 样 车 车 身 的 ｍ
前横 梁 安装 支架 和 散热 器 支 架均 发 生 了不 同程 度 的 开 生横 向倾 斜 时 ，稳定 杆 发生 弹 性扭 转 ，这 种弹 性 扭转 裂 。该轿 车 在底 盘 匹配 设 计 时 ， 曾将 前 悬横 向稳 定杆 变 形起 到 了 阻碍 车身 倾斜 变 形 的作 用 ，从 而减 小 转 向 １ ］ 的 固定 点 由副 车架 前移 到 车 身前 横梁 。经过 分 析 ，初 等工 况 时车 身 的横 向倾 斜 和横 向角振 动 ｆ。