稳定杆设计计算

1、7横向稳定杆为了降低偏频和改善行驶平顺性，乘用车悬架的垂直刚度和侧倾角刚度设计得较低， 在转弯时可能产生较大侧倾，影响行驶稳定性。为同时获得较大的静挠度和侧倾角刚度， 在汽车中广泛地采用了横向稳定杆，如图8.53所示。另外，在前、后悬架上采用横向稳定杆，还可以调整前、后悬架的侧倾角刚度之比，获得需要的转向特性。但是当汽车在坑洼 不平的路面上行驶时，左、右车轮垂直位移不同，横向稳定杆被扭转，加强了左、右车轮 之间的运动联系，对行驶平顺性不利。图8.53横向稳定杆的安装示意图为了缓冲、隔振、降低噪音，横向稳定杆与悬架和车身（车架）的连接处均有橡胶支承（图8.53中A、T、C处）。由于布置上的原因，

2、横向稳定杆通常做成比较复杂的形状，但为简 化计算，一般认为横向稳定杆是等臂梯形，同时假定在车身侧倾时力臂的变化可忽略不计。如图8.54所示，设在车身侧倾时，在横向稳定杆的一个端点作用力F ,在其另一个端点作用有大小相等、方向相反的力。下面推导在F作用下横向稳定杆端点的位移fc。(a)横向稳定杆尺寸示意图(b)车轮位移与横向稳定杆位移图图8.54横向稳定杆安装尺寸及位移图图8.55为横向稳定杆半边的弯矩图。在力F作用下横向稳定杆发生弹性变形，功与横向稳定杆中总的变形位能相等。F作的横向稳定杆变形位能的计算公式如下: (1) It段的扭转位能。式中，Jp为横向稳定杆的截面极惯性矩;(2) 11段的

3、弯曲位能。4GJpG为材料剪切弹性模量;(8-110)It为横向稳定杆直线段长度。式中，J为横向稳定杆的截面惯性矩；(3) I。段的弯曲位能。In 2号8dx 0 2EJF2|3U2 =”6EJE为材料弹性模量。(8-111)U312EJl0号 2F (I0b l2)Xlo2dxF212EJ(I3I2)lo(8-112)其中，x轴的原点在横向稳定杆的对称中心。(4) I2段的弯曲位能。2(x)1|2U4 =dxF (I30 2EJ2EJ 0F作的功与横向稳定杆中总的变形位能相等，有2x) dxF26EJ (l3l2)2l33(8-113)U2U3U4(8-114)f 2 (FI)2 It F2

4、I； F2e F 4GJp6EJ 12EJ由于l2 一般很小，可忽略式中右边第四项，得fe F 12GJ p 3EJ(l3此外，还应该考虑橡胶支座I2)2I0 着(l3 l2)3I2)2 Io6EJ(轴承)和连接杆上橡胶垫所产生的位移为l33(8-115)(8-116)Co式中，Cz为总的换算橡胶零件线刚度,G Co二CnCoCz1 1FCnCoCnCocCnn C0(8-117)Cn C为换算到横向稳定杆端点的橡胶支座线刚度，可以按照如下方法确定：设 的力，R 。Io支座变形为为连接杆上橡胶垫的线刚度；CoR是橡胶支座上foR 巴Co C o1 0(8-118)式中，Co为橡胶支座的径向刚度

5、。 相应的横向稳定杆的端点位移为folc0 IoFCo上loCoF2上l 0(8-119)所以CzCoIo(8-120)CnC0IoleCnCo2leG Co I 02 2Cn leCo I 0(8-121)因此，横向稳定杆的总位移 fz为3I13EJ 设车身在侧倾时受到横向稳定杆所产生的阻力矩2F fz MsfzfdF2I It2GJp2(I3 I2) Io 1 6EJ Cz(8-122)Ms，侧倾角为，根据虚位移原理得(8-123)2 ft2fz丄me(8-124)n、mc定义见图8.52。式中，B为轮距；ft为车轮位移; 假定车轮作平动，则Ms2F fz2 fz nB mc2F fz2

6、fz nBmcFBmn(8-125)设Cs为横向稳定杆的角刚度，则FB叽 C叫 下 s2fz nB mcFB2mc n 2fzB2l 21；仏 J I。_2.臥 3EJ 3EJC(8-126)由于横向稳定杆主要承受扭矩作用，一般仅校核扭转剪应力为(8-127)MsMs 孑Wp0.2d式中，d为横向稳定杆直径；为许用扭转应力。横向稳定杆采用与螺旋弹簧相同的材料 制造，热处理也相同，可取 =800N/mm2。8-1悬架设计应满足哪些要求，在设计中如何满足这些要求？8-2悬架有哪些具体说明类型？如何根据车型选择悬架的结构形式？8-3分析侧倾角刚度对汽车操纵稳定性的影响。8-4分析影响选取钢板弹簧的长

7、度、片厚、片宽以及片数的因素。8-5独立悬架导向机构的设计要求有哪些？前轮定位参数的变化特性与导向机构有哪些关系？8-6减振器的主要性能参数有哪些？在设计中如何选取这些参数？8-7在图8.24中,F为地面施加在纵臂端点的垂直力，Fn为其垂直于纵臂轴线的分量，试推导式(8-32)。8-8某中型客车底盘采用纵置钢板弹簧后悬架，其主要参数如下：后轴满载轴荷为44250N,非悬挂质量为 5439N ;钢板弹簧作用长度为 1375mm(前后段长度比例为 1.15), 弹簧片宽为76mm，片厚为9.5mm，片数为13;质量转移系数m2 =0.92。满载时弹簧固装 点到地面距离c为480mm，许用应力为1000Mpa，试对钢板弹簧进行校核。8-9某乘用车满载时前轴簧载质量为1060kg，轴距2400mm，满载时质心至前轴距离D为1