穩(wěn)定桿設(shè)計計算

1、231第8章 懸架設(shè)計7 橫向穩(wěn)定桿為了降低偏頻和改善行駛平順性，乘用車懸架的垂直剛度和側(cè)傾角剛度設(shè)計得較低，在轉(zhuǎn)彎時可能產(chǎn)生較大側(cè)傾，影響行駛穩(wěn)定性。為同時獲得較大的靜撓度和側(cè)傾角剛度，在汽車中廣泛地采用了橫向穩(wěn)定桿，如圖8.53所示。另外，在前、后懸架上采用橫向穩(wěn)定桿，還可以調(diào)整前、后懸架的側(cè)傾角剛度之比，獲得需要的轉(zhuǎn)向特性。但是當(dāng)汽車在坑洼不平的路面上行駛時，左、右車輪垂直位移不同，橫向穩(wěn)定桿被扭轉(zhuǎn)，加強了左、右車輪之間的運動聯(lián)系，對行駛平順性不利。圖8.53 橫向穩(wěn)定桿的安裝示意圖為了緩沖、隔振、降低噪音，橫向穩(wěn)定桿與懸架和車身(車架)的連接處均有橡膠支承(圖8.53中A、T、處)。由

2、于布置上的原因，橫向穩(wěn)定桿通常做成比較復(fù)雜的形狀，但為簡化計算，一般認為橫向穩(wěn)定桿是等臂梯形，同時假定在車身側(cè)傾時力臂的變化可忽略不計。如圖8.54所示，設(shè)在車身側(cè)傾時，在橫向穩(wěn)定桿的一個端點作用力，在其另一個端點作用有大小相等、方向相反的力。下面推導(dǎo)在作用下橫向穩(wěn)定桿端點的位移。(a) 橫向穩(wěn)定桿尺寸示意圖 (b) 車輪位移與橫向穩(wěn)定桿位移圖圖8.54 橫向穩(wěn)定桿安裝尺寸及位移圖圖8.55為橫向穩(wěn)定桿半邊的彎矩圖。在力作用下橫向穩(wěn)定桿發(fā)生彈性變形，作的功與橫向穩(wěn)定桿中總的變形位能相等。圖8.55 橫向穩(wěn)定桿半邊彎矩圖橫向穩(wěn)定桿變形位能的計算公式如下：(1) 段的扭轉(zhuǎn)位能。 (8-110)式中

3、，為橫向穩(wěn)定桿的截面極慣性矩；為材料剪切彈性模量；為橫向穩(wěn)定桿直線段長度。(2) 段的彎曲位能。 (8-111)式中，為橫向穩(wěn)定桿的截面慣性矩；為材料彈性模量。(3) 段的彎曲位能。 (8-112)其中，x 軸的原點在橫向穩(wěn)定桿的對稱中心。(4) 段的彎曲位能。 (8-113)作的功與橫向穩(wěn)定桿中總的變形位能相等，有 (8-114)得 (8-115)由于一般很小，可忽略式中右邊第四項，得 (8-116)此外，還應(yīng)該考慮橡膠支座(軸承)和連接桿上橡膠墊所產(chǎn)生的位移為 (8-117)式中，為總的換算橡膠零件線剛度，為連接桿上橡膠墊的線剛度；為換算到橫向穩(wěn)定桿端點的橡膠支座線剛度，可以按照如下方法確

4、定：設(shè)是橡膠支座上的力，。支座變形為 (8-118)式中，為橡膠支座的徑向剛度。相應(yīng)的橫向穩(wěn)定桿的端點位移為 (8-119)所以 (8-120) (8-121)因此，橫向穩(wěn)定桿的總位移為 (8-122)設(shè)車身在側(cè)傾時受到橫向穩(wěn)定桿所產(chǎn)生的阻力矩，側(cè)傾角為，根據(jù)虛位移原理得 (8-123)而 (8-124)式中，為輪距；為車輪位移；n、定義見圖8.52。假定車輪作平動，則 (8-125)設(shè)為橫向穩(wěn)定桿的角剛度，則 (8-126)由于橫向穩(wěn)定桿主要承受扭矩作用，一般僅校核扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力為 (8-127)式中，為橫向穩(wěn)定桿直徑；為許用扭轉(zhuǎn)應(yīng)力。橫向穩(wěn)定桿采用與螺旋彈簧相同的材料制造，熱處理也相同，可取8

5、00N/mm2。習(xí) 題8-1 懸架設(shè)計應(yīng)滿足哪些要求，在設(shè)計中如何滿足這些要求？8-2 懸架有哪些具體說明類型？如何根據(jù)車型選擇懸架的結(jié)構(gòu)形式？8-3 分析側(cè)傾角剛度對汽車操縱穩(wěn)定性的影響。8-4 分析影響選取鋼板彈簧的長度、片厚、片寬以及片數(shù)的因素。8-5 獨立懸架導(dǎo)向機構(gòu)的設(shè)計要求有哪些？前輪定位參數(shù)的變化特性與導(dǎo)向機構(gòu)有哪些關(guān)系？8-6 減振器的主要性能參數(shù)有哪些？在設(shè)計中如何選取這些參數(shù)？8-7 在圖8.24中，為地面施加在縱臂端點的垂直力，為其垂直于縱臂軸線的分量，試推導(dǎo)式(8-32)。8-8 某中型客車底盤采用縱置鋼板彈簧后懸架，其主要參數(shù)如下：后軸滿載軸荷為44250N，非懸掛質(zhì)量為5439N；鋼板彈簧作用長度為1375mm(前后段長度比例為1.15)，彈簧片寬為76mm，片厚為9.5mm，片數(shù)為13；質(zhì)量轉(zhuǎn)移系數(shù)=0.92。滿載時彈簧固裝點到地面距離為480mm，許用應(yīng)力為1000Mpa，試對鋼板彈簧進行校核。8-9 某乘用車滿載時前軸簧載質(zhì)量為1060kg，軸距2400mm，滿載時質(zhì)心至前軸距離為1300mm。采用螺旋