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汽车弹簧种类
汽车弹簧是汽车悬挂系统的关键组件之一，它的作用是在车辆行驶过程中缓冲和支撑车身，使车辆行驶更加平稳舒适。
根据不同的应用场景和要求，汽车弹簧可以分为以下几种类型：
1. 螺旋弹簧：螺旋弹簧是最常见的汽车弹簧之一，它采用细钢
丝经过弯曲和扭转而成，可以根据不同车型和悬挂系统要求进行定制。
2. 气弹簧：气弹簧是一种通过气压控制车身高度和硬度的弹簧，它通常用于高端豪华车型和重型商用车，在特殊的路面和行驶条件下可以提供更好的悬挂性能。
3. 叶片弹簧：叶片弹簧是一种由多个平行的弯曲钢片组成的弹簧，它通常用于商用车和工程车辆的悬挂系统中，可以承受更大的荷载和冲击。
4. 扭杆弹簧：扭杆弹簧是一种将扭矩转化为弹性能力的弹簧，
它通常用于跑车和赛车等高性能车型的悬挂系统中，可以提供更好的操控性和稳定性。
5. 液压弹簧：液压弹簧是一种将液体通过压缩和释放来控制车
身高度和硬度的弹簧，它通常用于一些高端豪华车型和运动车型的悬挂系统中，可以提供更好的舒适性和操控性。
- 1 -。
扭杆弹簧标准一、引言扭杆弹簧作为一种常见的弹性元件，在机械工程领域具有广泛的应用。
为了保证扭杆弹簧的质量和性能，制定并执行相应的标准是至关重要的。
本文将详细介绍扭杆弹簧的标准，以确保其在制造和使用过程中满足各项要求。
二、材料标准扭杆弹簧的材料应具有足够的弹性、强度和耐磨性。
常用的材料包括碳钢、合金钢、不锈钢等。
材料应符合国家相关标准，如GB、ASTM、JIS等。
在制造过程中，应对材料进行严格的检验，确保其化学成分、力学性能等指标符合标准要求。
三、设计标准扭杆弹簧的设计应遵循一定的原则和标准。
首先，设计师应根据实际需求确定扭杆弹簧的工作条件、载荷范围等参数。
其次，在设计过程中，应充分考虑扭杆弹簧的强度、刚度、稳定性等因素，确保其在使用过程中不会发生失效。
最后，设计师还需优化扭杆弹簧的结构，以降低制造成本和提高使用性能。
四、制造标准在扭杆弹簧的制造过程中，应遵循以下标准：1.加工工艺：采用合适的加工工艺，如冷卷、热卷、淬火等，以确保扭杆弹簧的形状、尺寸精度和表面质量。
2.热处理：对扭杆弹簧进行合适的热处理，如淬火、回火等，以提高其力学性能和耐磨性。
3.表面处理：对扭杆弹簧进行表面处理，如镀锌、喷塑等，以提高其防腐蚀能力和美观度。
五、检验标准为了确保扭杆弹簧的质量，应执行严格的检验标准：1.外观检查：检查扭杆弹簧的表面是否光滑、无裂纹、毛刺等缺陷。
2.尺寸精度检验：使用精密测量仪器对扭杆弹簧的尺寸进行精确测量，确保其符合设计要求。
3.力学性能试验：对扭杆弹簧进行拉伸、压缩、扭转等力学性能试验，验证其是否满足设计要求。
试验应在合适的温度和环境条件下进行，以确保结果的准确性。
试验数据应详细记录，并与设计标准进行对比分析。
4.耐久性试验：模拟扭杆弹簧在实际工作环境中的使用情况，进行长时间的耐久性试验。
通过观察和记录试验过程中的性能变化，评估扭杆弹簧的寿命和可靠性。
六、包装与运输标准为了确保扭杆弹簧在运输过程中不受损坏，应制定包装与运输标准：1.包装：采用合适的包装材料和方法，保护扭杆弹簧免受碰撞、挤压等外力影响。
汽车双横臂扭杆弹簧独立悬架设计悬挂系统在汽车中起到了关键的作用，它直接影响着汽车的操控性、行驶稳定性、乘坐舒适性等方面。
对于高性能车辆而言，悬挂系统的设计尤为重要。
双横臂扭杆弹簧独立悬架是一种高性能的悬挂系统，本文将对其进行详细的设计。
双横臂扭杆弹簧独立悬架是一种常见的汽车悬挂系统，其结构简单紧凑、重量轻、刚性优越、行驶稳定性好等特点使其成为高性能车辆中的首选。
该悬挂系统主要由两根横臂、一根扭杆和弹簧组成。
其中，横臂分别安装在车体和车轮悬架之间，扭杆则固定在两个横臂之间。
而弹簧则连接在横臂和车体之间，起到支撑和缓冲的作用。
在设计双横臂扭杆弹簧独立悬架时，需要考虑的因素包括悬挂系统的刚度、悬挂高度和行驶稳定性等。
首先，我们需要确定悬挂系统的刚度。
刚度对于悬挂系统来说非常重要，它直接影响着汽车的操控性和行驶稳定性。
刚度过高会降低乘坐舒适性，而刚度过低则会影响操控性能。
因此，我们需要根据车辆的使用环境、车型和车重等因素来确定悬挂系统的刚度。
其次，需要确定悬挂高度。
悬挂高度是指汽车底盘与地面的距离，它会影响到汽车的通过性、行驶平稳性和乘坐舒适性等方面。
在确定悬挂高度时，需要综合考虑不同因素的影响，如车身重心、悬挂系统刚度和弹簧等。
最后，需要考虑悬挂系统的行驶稳定性。
悬挂系统的行驶稳定性决定着汽车在高速行驶和急转弯等情况下的控制性能。
为了提高行驶稳定性，可以采用多种方式，如增加悬挂系统的刚度、调整悬挂系统的几何结构和采用电子控制悬挂系统等。
在进行双横臂扭杆弹簧独立悬架设计时，还需要对各组件的材料和结构进行选择。
材料的选择应考虑强度、刚度、重量等因素。
而结构的设计需要考虑各组件之间的连接方式、布局和受力情况等。
总之，汽车的悬挂系统是其性能表现和乘坐舒适性的重要因素之一、双横臂扭杆弹簧独立悬架作为一种高性能的悬挂系统，其设计需要综合考虑悬挂系统的刚度、悬挂高度和行驶稳定性等因素。
通过合理的选择和设计，可以使汽车的悬挂系统达到最佳的运行状态，提供出色的操控性、行驶稳定性和乘坐舒适性。
车辆工程技术53车辆技术 扭杆弹簧是当前汽车悬架设计建造过程中广泛应用的一项弹性元件，其适用范围涵盖轿车悬架、货车悬架、越野汽车悬架等多种类型。
同时扭杆弹簧与悬架上其他常用的钢板弹簧相比，其材料制作费用明显降低的同时仍然能够保持良好的质量性能，对降低汽车悬架的整体重量具有非常积极的效果，对改善汽车行驶过程中的平顺性亦有非常重要的意义。
基于此，本文将针对扭杆弹簧的功能特点进行分析总结，同时结合扭杆弹簧的结构原理对其在汽车悬架上的装配应用进行探讨论述。
1 扭杆弹簧的功能特点 结合扭杆弹簧在汽车悬架上的实际应用情况来看，扭杆弹簧在汽车悬架上的应用已经具有较为长久的历史，基于扭杆弹簧所具备的质量较小、结构简单、无需润滑、容易安装、自动调节等诸多优点，使得扭杆弹簧在汽车悬架的设计与装配过程中得到了非常广泛的应用，并对于优化汽车的设计、建造、使用效果均发挥了非常积极的作用。
随着当前扭杆弹簧各项制作工艺与制作技术的有效进步，当前扭杆弹簧在汽车悬架上的使用也逐渐使得其结构应力、结构强度、缓冲能力等得到有效提高。
相关研究结果显示：利用新型技术开发制作的扭杆弹簧在汽车悬架上的应用其最大工作应力已经达到1300MPa的有效幅度。
同时由于扭杆弹簧是汽车悬架制作过程中所有扭杆悬架中一项非常核心的弹性元件，因此扭杆弹簧本身的最大工作应力大小将直接决定当前汽车悬架装置的最终质量与工作性能。
结合扭杆弹簧在汽车悬架上的具体应用情况来看，设计人员在汽车悬架扭杆弹簧的设计过程中通常选择较为合适的车身位置完成对扭杆弹簧的装配与固定操作，一般将扭杆弹簧的一端固定于车架、另一端则固定于悬架摆臂，以此确保扭杆弹簧与车轮的有效连接并使得扭杆弹簧在汽车行驶过程中，能够根据自身受力以此有效为汽车的行驶速度提供充足的缓冲能力。
但也正由于此，扭杆弹簧在汽车行驶的过程中必然会产生相应的形态变化，这也是汽车悬架设计制造过程中对扭杆弹簧最大工作应力、整体弹性功能提出明确要求的一项重要原因。
扭杆弹簧工作原理
扭杆弹簧是由金属材料制成的弹性元件，其工作原理基于弹性变形的原理。
当外力施加到扭杆弹簧上时，扭杆弹簧会产生扭转变形。
扭杆弹簧的工作原理可分为以下几个步骤：
1. 应变能的储存：当外力施加到扭杆弹簧上时，扭杆弹簧会发生弹性扭转变形，这时外力所做的功通过形变能的积累储存在扭杆弹簧中。
2. 回复力的产生：当外力停止施加时，扭杆弹簧会试图回复到其原始形状，即扭转形变会逐渐恢复到无扭转状态。
这时，扭杆弹簧释放储存的应变能，产生回复力。
3. 回复力的平衡：扭杆弹簧回复力的大小与形变程度成正比，当扭杆弹簧形变恢复到无扭转状态时，回复力达到最大值。
随着扭杆弹簧回复形变越来越大，回复力也逐渐减小，直到形变完全恢复为止。
通过上述工作原理，扭杆弹簧可以提供稳定的回复力，被广泛应用于各种机械、汽车、航空等领域。
行李箱盖扭杆弹簧断裂分析与改进
闵良
【期刊名称】《汽车工艺与材料》
【年(卷),期】2024()3
【摘要】为了确定行李箱扭杆弹簧断裂机理和原因,对其断口形貌、成分、尺寸、材料强度、微观组织和残余应力进行检测,并结合背景信息进行综合分析。
结果表明:行李箱盖扭杆弹簧由于材料强度高、回火不充分、残余应力大,从而在折弯应力集中处发生高强钢延迟开裂。
基于开裂原因,从控制原材料强度和优化去应力回火工艺以降低残余应力2个方面进行改进,最终有效解决了行李箱扭杆弹簧延迟开裂失效问题。
【总页数】5页(P47-51)
【作者】闵良
【作者单位】上海汽车集团股份有限公司乘用车公司
【正文语种】中文
【中图分类】U463.85
【相关文献】
1.车门铰链及行李箱盖扭杆弹簧的布置计算
2.扭杆弹簧在行李箱盖系统中的设计与应用
3.行李箱盖扭杆四连杆铰链布置优化及制造公差对性能影响分析
4.扭杆弹簧式轿车行李箱铰链保持力分析
5.三厢轿车行李箱盖扭杆弹簧平衡系统分析及其设计应用
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扭转弹簧的强扭处理扭转弹簧是螺旋弹簧，扭转弹簧的两端固定在其他部件上。
当其他部件围绕弹簧中心旋转时，弹簧将它们拉回到原来的位置，从而产生扭矩或旋转力。
扭转弹簧可以存储和释放角能，或者通过将力臂围绕弹簧体的中心轴线旋转来静态地固定装置。
这些弹簧通常很紧，但线圈之间有一个节距以减少摩擦。
它们产生抵抗旋转或旋转外力的能力。
根据应用要求，扭转弹簧的旋转方向（顺时针或逆时针）用于确定弹簧的旋转方向。
在规定扭矩作用下，扭杆弹簧会使工作应力和表面固定深度超过屈服极限，但低于强度极限，并保持足够的时间。
金属晶格在深部表面附近的滑动保持稳定，从而形成稳定的塑性变形区。
扭杆弹簧受到强烈扭曲，会使杆的表面积变形，产生塑性变形，截面的中心区域仍会发生弹性变形，并试图恢复到原来的状态，但塑性区域的外表面层会阻止其恢复。
结果表明，扭杆弹簧径向各层之间存在相互作用，即内层对外层施加反向剪切力。
外层对内层施加剪切力。
这样，整个圆柱扭杆弹簧由多个理想圆管组成。
结果，表层塑性区产生反向压应力。
扭力弹簧卸荷后，其截面残余应力为表层附近的压应力和中心附近的法向应力，截面残余应力为零。
扭杆弹簧加载后，如果工作扭转角不超过扭杆弹簧的强扭转角，则工作应力与此成正比。
此时，载荷引起的应力和残余应力相加，接近表面。
残余剪应力将抵消部分施加的剪应力，靠近中心的弹性区域将在原始残余法向剪应力的基础上承受施加的剪应力。
结果，扭杆弹簧截面上的剪应力近似呈线性分布，截面上的剪应力趋于均匀分布。
这样既充分利用了截面内材料的性能，又提高了扭杆的承载能力。
经过强扭处理的扭杆弹簧只会在强扭方向上增加承载力，但会降低反向承载力。
因此，强扭杆弹簧只允许在强扭方向工作，不允许在相反方向工作。
扭杆弹簧用于提高扭杆弹簧的承载能力。
它主要在大于材料屈服极限但小于材料强度极限的扭转应力之间进行。
其出发点是改善横截面应力的均匀分布，并允许在整个横截面上使用材料承载力。
因此，强力扭转处理只能在一定范围内提高扭杆弹簧的承载能力，而不能提高材料的强度极限。
车门铰链及行李箱盖扭杆弹簧的布置计算车门铰链及行李箱盖扭杆弹簧的布置计算车门铰链及行李箱盖扭杆弹簧是车身组成部件之一，需要进行布置计算，以保证各个部件的正常工作。
下面将介绍车门铰链及行李箱盖扭杆弹簧的布置计算。
车门铰链是车门与车身连接的部件，负责支撑车门以及让车门正常开启和关闭。
车门铰链的布置需要考虑以下几个因素：1. 质量：车门铰链需要承受车门的重量，因此需要选择耐用且质量较高的铰链。
2. 受力：车门铰链需要承受每次开启和关闭过程中产生的力，因此需要考虑车门铰链的承受能力。
3. 安全性：车门铰链需要保证车门的安全性，因此需要在车门铰链上增加防护装置以确保车门在突发情况下不会突然落下。
4. 稳定性：车门铰链需要保证车门的稳定性，以保证车门在行驶过程中不会产生误动作。
5. 维修性：车门铰链需要保证维修人员可以方便地进行检修和维修。
对于行李箱盖扭杆弹簧的布置计算，同样需要考虑以上因素，但还需要考虑以下几个因素：1. 弹簧弹性：行李箱盖扭杆弹簧需要经常拉伸和收缩，因此需要选择弹性较好的弹簧。
2. 位置：行李箱盖扭杆弹簧的位置需要考虑到行李箱盖的重心点，以确保行李箱盖在开启和关闭时不会出现过于剧烈的运动。
3. 动作速度：行李箱盖扭杆弹簧需要保证行李箱盖在开启和关闭时的速度适中，以保证操作的方便性和安全系数。
4. 承受能力：行李箱盖扭杆弹簧需要承受行李箱盖的质量，因此需要考虑弹簧的承受能力。
5. 防震性：行李箱盖扭杆弹簧需要保证在行驶过程中不会因为车身震动而产生异动。
在进行车门铰链及行李箱盖扭杆弹簧的布置计算时，还需要注意以下几个方面：1. 布置数量：车门铰链及行李箱盖扭杆弹簧的数量需要根据车身的实际情况进行选定。
2. 布置位置：车门铰链及行李箱盖扭杆弹簧的位置需要综合考虑车身结构、实际需求等因素进行选择。
3. 配件选配：车门铰链及行李箱盖扭杆弹簧需要选择适配车身的配件，以保证其功能和性能的正常发挥。
总之，车门铰链及行李箱盖扭杆弹簧的布置计算需要综合考虑多个因素，以保证车身的正常运行和安全性。
扭杆弹簧设计
倪明明
作为悬架弹性元件的—种——扭杆弹簧的两端分别与车架(车身)和导向臂连接。
工作时扭杆弹簧受扭转力矩作用。
一、扭杆弹簧优点：
（1）单位质量的储能是钢板弹簧的3倍，所以采用扭杆弹簧的悬架质量轻、结构简单、占用空间小。
（2）悬架扭杆固定在车身上，减小了非簧载质量，提高汽车的平顺性和操控稳定性。
（3）可通过调整扭杆弹簧固定端的安装角度，实现对车身高度的调节。
（4）扭杆弹簧在越野车、轻型客、货车上应用比较广泛。
在轿车悬架上也有使用（雷诺-5型、富康）。
二、扭杆弹簧分类
按照断面形状不同，扭杆弹簧分为圆形、管形、片形等几种。
（1）圆形断面扭杆工艺性良好和装配容易而得到广泛应用。
采用圆断面组合式扭杆时，可以用2、4或6根组合形成的组合式扭杆。
故在本次设计的悬架中选取圆形断面
扭杆。
（2）管形断面扭杆有材料利用合理和能够用来制作组合式扭杆的优点。
（3）片形断面扭杆在一片断了以后仍能工作，所以工作可靠性好，除此之外还有工艺性良好、弹性好、扭角大等优点。
三、扭杆弹簧的设计
设计扭杆弹簧需要确定的主要尺寸有扭杆直径d和扭杆长度L
扭杆弹簧采用45CrNiMoVA优质合金弹簧钢制造扭杆。
采用淬火，回火热处理工艺，表面硬度在44～52HRC。
为了提高疲劳强度，扭杆需要经预扭和喷丸处理。
经过预扭和喷丸处理
的扭杆许用切应力[τ]可在800～900MPa 范围内选取，轿车可取上限，货车宜取下限。
本次设计案例是是轿车，故[τ
]=900MPa
设计时应当根据最大扭矩计算扭杆直径d
设计时以乘坐5人为上限，没人以65Kg 计算，空载时前轴荷分配为60%，依据《汽车设计》（第四版，吉林大学出版社），满载前轴荷分配在47%～60%，在此取满载前轴荷分配为54%。
对于圆截面的扭杆弹簧的两端花键连接，应力集中系数 1.2t K =， 1.25N =则产生的扭转力F 为
1.2 1.25(1365565)9.854%/2
6707.61F N
=⨯⨯+⨯⨯⨯=
3max 6707.61180101207.37M FR N m -==⨯⨯=g
18.97d mm =
=
= 取整后得：d=20mm
式中，Mmax 为扭杆承受的最大扭矩；τ为扭转切应力，可取允许扭转切应力(900MPa)代人计算。
所以200.08d
mm =±
扭杆弹簧可分为端部、杆部和过渡段三部分。
（1）端部渐开线花键设计(摘自GB/T 3478.1-1995)
为使端部和杆部寿命一样，推荐端部直径D=(1.2～1.3)d=（24～26）mm
取 D=26mm
花键轴大经上偏差为0，公差等级选为IT6，查《机械制图》（第五版，高等教育出版社）常用及优先轴公差带极限偏差（GB/T 1800.4--1999）得下偏差为-0.013mm
所以 0
0.01326626D h mm -==
花键长度0.40.42610.4l D mm ==⨯=
查常用键的长度系列(GB/T 1095--2003)值得：10l mm =
两端采用无切削加工的直齿渐开线花键联结，花键标准压力角为0
45，模数取1。
R=依据表二，选取铣切深度H=5mm ,铣切宽度B=4mm ,过渡圆弧半径26mm
花键齿数: z=11
根据表三，花键长度和公差等级，选取齿向公差β
（2）过渡段设计
从端部直径到杆部直径之间的一段称为过渡段。
为了使这段应力集中降到最小，过渡段 的尺寸应该是逐渐变化的。
过渡段长00
2620
11.202tan152tan15
g D d L mm --≈
==
取整得12g L mm =
过渡圆弧半径2
211.20262022.41426204
g L D d R mm D d --=
+=+=-- 取整得23R
mm =
过渡段可以分为靠近直径为D 的花键端部的非有效部分和靠近直径为d 的杆部的有效部分，即这一部分可以看作是扭杆工作长度的一部分，称为有效长度Le
有效长度Le 可用下式计算
232312202020332626267.26g e L d d d L D D D mm
⎡⎤⎡⎤
⎛⎫⎛⎫⎛⎫⎛⎫=++=++⎢⎥⎢⎥
⎪ ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭⎝⎭⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎣⎦=
设计前应当根据对汽车平顺性的要求，先行选定悬架的刚度c n
该设计要求是轿车，对平顺性要求很高，因此选取悬架的固有频率0 1.0f Hz = 由
0f =
得：
()22220244 1.0136556554%/218014.00/n c f m N m
ππ==⨯⨯⨯+⨯⨯=
扭杆的工作长度0L 用下式计算
434
4
60(2010)
7.71010
671.453232
18014.00
n
d G
L mm c ππ-⨯⨯⨯⨯⨯=
=
=⨯
取0672L mm =
式中，G 为切变模量，设计时取47.710G MPa =⨯；c n 为扭杆的扭转刚度。
分析上式可知：扭杆直径d 和有效长度L 对扭杆的扭转刚度c n 有影响。
（1）增加扭杆直径d 会使扭杆的扭转刚度c n 增大，n c d ∝即，所以汽车平顺性变坏。
（2）增加扭杆有效长度L 能减小扭杆的扭转刚度c n ，1
n c L
∝
即使汽车平顺性获得改善。
扭杆的工作长度L 等于杆身长Lo 再加上有效长度Le 的两倍，即 0267227.26686.52e L L L mm =
+=+⨯=
根据表一，扭杆直线度公差为 1.5mm ± 所以686.5 1.5L
mm =±
四、扭杆弹簧的校核
（1）设计前应当根据对汽车平顺性的要求，先行选定悬架的刚度c n 。
该设计要求为轿车，，平顺性要求很高。
扭转刚度：()
4
346
4
3
2010
7.41010169.3/3232686.510
n
d G
c N mm L
ππ--⨯⨯⨯⨯⨯=
=
=⨯⨯
满足轿车的舒适性要求
（2）校核渐开线花键强度能否满足扭矩要求 ()
m a x 33
221207.37
18.70.811(0.71)(1010)2110p m M MPa zhld σψ--⨯=
==⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯
满足《机械设计》（第八版，高等教育出版社），表6-3（花键许用应力）
要求的35p MPa σ≤
0=0.70.8=.h =0.80.810.8212
m m h m mm
D d
d d mm
ψψψα==⨯=+==表示载荷分配不均匀系数，与齿数有关，一般～，
齿数多时选取较小值，本设计中取07z 表示花键齿数l 表示花键工作长度
表示花键齿侧面工作高度，对于渐开线花键，压力角45时，为花键平均直径，
五、参考文献
[1]王望予. 汽车设计. 第四版. 北京：机械工业出版社，2011.5 [2]余志生. 汽车理论. 第五版. 北京：机械工业出版社，2011，1 [3]陈家瑞. 汽车构造（下册）. 第三版. 北京：机械工业出版社，2010，7 [4]濮良贵，纪名刚. 机械设计. 第八版. 北京：高等教育出版社，2006.5
[5]刘朝儒，吴志军，高政一. 机械制图. 第五版. 北京：高等教育出版社，2001，8。
