稳定杆设计计算..doc

7 横向稳定杆 为了降低偏频改善行驶平顺性，乘用车悬架的垂直刚度侧倾角刚度设计得较低在转弯时产生较大侧倾，影响行驶稳定性。为获得较大的静挠度侧倾角刚度，在汽车中广泛地采用了横向稳定杆图。，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。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。 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(图中A、T、处)。由于布置上的原因，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。设在车身侧倾时，在横向稳定杆的一个端点作用力，在其另一个端点作用有大小相等、方向相反的力。下面推导在作用横向稳定杆端点的位移。 (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 8.54 横向稳定杆安装尺寸及位移图 图8.5为横向稳定杆半边的弯矩图。在力作用下横向稳定杆发生弹性变形，作的功与横向稳定杆中总的变形位能相等。8.55 横向稳定杆半边弯矩图 横向稳定杆位能的计算公式如下： 1) 段的扭转位能 (8-110) 式中，横向稳定杆的截面极惯性矩；材料剪切弹性模量；。 2) 段的弯曲位能 (8-111) 式中，横向稳定杆的截面惯性矩；材料弹性模量。 3) 段的弯曲位能 (8-112) 其中，x 轴的原点在横向稳定杆的对称中心。 4) 段的弯曲位能 (8-113) 作的功与横向稳定杆中总的变形位能相等， (8-114) 得 (8-115) 由于一般很小，忽略式中右边第项， (8-116) 此外，还应该考虑橡胶支座轴承和连接杆上橡胶垫所产生的位移 (8-117) 式中，为总的换算橡胶零件线刚度，，为连接杆上橡胶垫的线刚度；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：设是橡胶支座上的力，支座变形 (8-118) 式中，橡胶支座的径向刚度。 相应的横向稳定杆的端点位移为 所以 (8-121) 因此，横向稳定杆的总位移 (8-122) 设车身在侧倾时受到横向稳定杆所产生的阻力矩，侧倾角为，根据虚位移原理得 (8-123) 而 (8-124) 式中，轮距；车轮位移；n、见图。定车轮作平动 (8-125) 设为横向稳定杆的角刚度，则 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 (8-127) 式中，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。在图8.24中，为地面施加在纵臂端点的垂直力，为其垂直于纵臂轴线的分量推导式(8-32)。 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：满载轴荷为44250N，非悬挂质量为5439N；作用长度为1375mm(前后段长度比例为1.15)，簧片宽为76mm，片厚为9.5mm，片数为13；质量转移系数=0.92。满载时弹簧固装点到地面距离为480mm许用应力为1000Mpa试对钢板弹簧进行校核。 某乘用车满载时簧载质量为1060kg，轴距2400mm，满载时质心至前轴距离为1300mm。采用螺旋弹簧非独立前悬架系统。螺旋弹簧平均直径为160mm，许用静扭转应力＝500N/mm2，试按照静扭转强度选择钢丝直径。 810 参照教材图8.51，推导减振器阻尼系数。 ·230· 汽车设计 ·229· 第8章 悬架设计 ·230· ·229·