横向稳定杆刚度计算

重型汽车稳定杆的计算和分析陈太荣;杨佳睿【摘要】横向稳定杆是汽车悬架的重要部件,稳定杆刚度的设计以及在前后悬架上的分配,对整车操纵稳定性能具有重要影响.本文针对某款牵引车横向稳定杆进行了刚度的设计和匹配,同时对稳定杆连接装置进行了有限元分析和试验验证,确保了结构的可靠性.【期刊名称】《汽车实用技术》【年(卷),期】2015(000)011【总页数】3页(P70-72)【关键词】横向稳定杆;侧倾角刚度;有限元分析【作者】陈太荣;杨佳睿【作者单位】南京徐工汽车制造有限公司,江苏南京210021;南京徐工汽车制造有限公司,江苏南京210021【正文语种】中文【中图分类】U461.7前言横向稳定杆在保证汽车行驶平顺性的前提下，能提高悬架的侧倾角刚度，减小汽车在不平路况或转弯时车身的侧倾角。

合理的调整前后悬架侧倾角刚度比值，能使车辆具有一定不足转向特性，提高整车操纵稳定性。

对于重型汽车，前后桥轴荷以及轮胎侧偏刚度相差大，前后桥横向稳定杆的刚度以及侧倾角刚度的分配过程比较复杂，它由整车的操纵稳定性和车身的受力情况两种因素决定的。

在稳定杆的设计过程中，可以从这两方面出发，推算出前后悬架的总侧倾角刚度及其在前后桥上的分配，进而求得前后桥稳定杆的侧倾角刚度；再结合整车布置的要求，进行横向稳定杆的结构设计。

本文针对某款牵引车进行横向稳定杆的刚度设计和匹配，以期对相关设计提供参考和帮助。

1 、稳定杆刚度的计算和匹配为了提高车辆行驶平顺性，板簧刚度一般适当降低，这会降低车辆侧倾稳定性，给车辆增加稳定杆可以解决这一矛盾。

商用车侧倾稳定性的一般要求是，车辆在0.4g的侧向加速度下，整车侧倾角小于6°。

车辆侧倾角和悬架侧倾角刚度可以用下式表示[1]：式中，φr为车辆侧倾角；Mφ为整车侧倾力矩，对于非独立悬架，该力矩包括由重力和离心力引起的力矩；Fs为车身离心力；h为簧载质心距离侧倾轴线的距离；Σk为总侧倾角刚度；kf为前悬侧倾角刚度；kr为后悬侧倾角刚度；kw为稳定杆侧倾角刚度；kφ为非独立悬架的侧倾角刚度；kl为一侧悬架的线刚度；B为板簧安装距；kwf为前稳定杆侧倾角刚度；kwr为后稳顶杆侧倾角刚度。

横向稳定杆的参数计算与设计
廉保绪;丁能根
【期刊名称】《河南科技大学学报（自然科学版）》
【年(卷),期】2000(021)003
【摘要】横向稳定杆是汽车悬架中的重要零件.它不仅可以防止车身在转向等情况下发生过大的侧倾,还直接影响到汽车的操纵稳定性.本文推导了横向稳定杆侧倾角刚度计算公式,并在此基础上分析了其主要影响因素.还提出了横向稳定杆的若干设计要点,并介绍了根据横向稳定杆的应力有限元分析结果确定其弯曲处曲率半径的方法.
【总页数】4页(P59-62)
【作者】廉保绪;丁能根
【作者单位】安徽安凯汽车股份有限公司,安徽,合肥230051;北京航空航天大学,汽车工程系,北京100083
【正文语种】中文
【中图分类】U463.326
【相关文献】
1.汽车横向稳定杆设计计算的最新进展 [J], 王海宝
2.汽车悬架横向稳定杆的参数化设计 [J], 王靖岳;殴阳纯;梁洪明
3.汽车悬架横向稳定杆的参数化设计 [J], 王靖岳;殴阳纯;梁洪明;
4.基于CATIA的汽车横向稳定杆的参数化设计 [J], 李群;何耀华
5.基于CATIA的汽车横向稳定杆的参数化设计 [J], 李群;何耀华
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

建筑⼒学常见问题解答4杆件的强度、刚度和稳定性计算建筑⼒学常见问题解答4 杆件的强度、刚度和稳定性计算1.构件的承载能⼒，指的是什么？答：构件满⾜强度、刚度和稳定性要求的能⼒称为构件的承载能⼒。

(1)⾜够的强度。

即要求构件应具有⾜够的抵抗破坏的能⼒，在荷载作⽤下不致于发⽣破坏。

(2)⾜够的刚度。

即要求构件应具有⾜够的抵抗变形的能⼒，在荷载作⽤下不致于发⽣过⼤的变形⽽影响使⽤。

(3)⾜够的稳定性。

即要求构件应具有保持原有平衡状态的能⼒，在荷载作⽤下不致于突然丧失稳定。

2.什么是应⼒、正应⼒、切应⼒？应⼒的单位如何表⽰？答：内⼒在⼀点处的集度称为应⼒。

垂直于截⾯的应⼒分量称为正应⼒或法向应⼒，⽤σ表⽰；相切于截⾯的应⼒分量称切应⼒或切向应⼒，⽤τ表⽰。

应⼒的单位为Pa。

1 Pa=1 N／m2⼯程实际中应⼒数值较⼤，常⽤MPa或GPa作单位1 MPa=106Pa1 GPa=109Pa3.应⼒和内⼒的关系是什么？答：内⼒在⼀点处的集度称为应⼒。

4.应变和变形有什么不同？答：单位长度上的变形称为应变。

单位纵向长度上的变形称纵向线应变，简称线应变，以ε表⽰。

单位横向长度上的变形称横向线应变，以ε/表⽰横向应变。

5.什么是线应变？什么是横向应变？什么是泊松⽐？答：（1）线应变单位长度上的变形称纵向线应变，简称线应变，以ε表⽰。

对于轴⼒为常量的等截⾯直杆，其纵向变形在杆内分布均匀，故线应变为l l?=ε（4-2）拉伸时ε为正，压缩时ε为负。

线应变是⽆量纲（⽆单位）的量。

（2）横向应变拉(压)杆产⽣纵向变形时，横向也产⽣变形。

设杆件变形前的横向尺⼨为a，变形后为a1，则横向变形为aaa-=1横向应变ε/为aa=/ε（4-3）杆件伸长时，横向减⼩，ε/为负值；杆件压缩时，横向增⼤，ε/为正值。

因此，拉(压)杆的线应变ε与横向应变ε/的符号总是相反的。

（3）横向变形系数或泊松⽐试验证明，当杆件应⼒不超过某⼀限度时，横向应变ε/与线应变ε的绝对值之⽐为⼀常数。

1悬架设计本车参数:偏频 ， 杠杆比簧下质量 9 7kg 整车质量 280kg 簧上质量估算240kg 轴距L 1580mm 前轮距 1240mm 后轮距 1200mm 质心到前轴距a 869mm 质心到后轴距b 711mm 质心高度h 300mm 质心到侧倾轴线距离H 242mm 前悬静态侧倾中心高度R FZ 54mm 后悬静态侧倾中心高度R RZ57mm 侧倾增益度/Ay φ1 10.5/0.5*711*240/158054smlf smrf sm m m bm l Kg ==== （3 3） 后轴左右车轮簧上质量：0.5/0.5*869*240/158066smlr smrr sm m m am l Kg ==== （3 4） 乘适刚度是指轮胎接地点相对车架或车身单位垂直位移时所受到的垂向力。

前轴单侧悬架乘适刚度：2222244*3.5*5426114.97/RF F smlf K f m N m ===ππ （3 5） 后轴单侧悬架乘适刚度:m N m f K smlr R RR /18.2345066*0.3*442222===ππ （3 6）由TW R K K K111+= （3 7） 式中：R K ：乘适刚度WK ：悬架刚度（车轮中心刚度）T K ：轮胎刚度车轮中心刚度是指车轮中心相对车架或车身单位垂直位移时所受到的垂向力。

已知轮胎刚度T K =100719 36N/m 前悬架车轮中心刚度： 100719.36*26114.9735256.4/100719.3626114.97T RF WF T RF K K K N m K K ===-- （3 8）后悬架车轮中心刚度： m N K K K K K RR T RR T WR /00.3056718.2345036.10071918.23450*36.100719=-=-=（3 9）弹簧刚度SK 与悬架刚度WK 的关系如下：2*MR K K W S = （3 10） 式中：MR ：杠杆比；前悬架的弹簧刚度：1 ibs/in=175 4N/m（3 11）后悬架的弹簧刚度：3（3 12）侧倾角刚度是指车架或车身侧倾单位转角时悬架系统给车架或车身总的弹性恢复力矩。

汽车横向稳定性的分析与研究作者：屈庆磊来源：《科学导报·科学工程与电力》2019年第12期【摘要】为提高整车行驶平顺性，国内各汽车主机厂，通常把懸架刚度设计的比较低，其结果影响了汽车行驶稳定性，为此在悬架系统设计过程中，增加了横向稳定杆，用来增加悬架系统的侧倾角刚度，减少车身倾角，提高整车的横向稳定性。

【关键词】悬架；横向稳定杆；侧倾角刚度1.侧倾力臂的计算侧倾力臂是簧载质量的质心到侧倾轴线的距离，即图1中的值，计算时，先要确定簧载质量的质心和侧倾轴线的位置。

假定非簧载质量的质心位于车轮中心，则簧载质量的质心位置为：式中：载质量的质心离地面高度簧载质量的质心到前轴的水平距离的质心离地面高度车轮半径最大总质量非簧载质量前簧载质量后簧载质量轴距侧倾力臂为：式中：分别为前/后悬架的侧倾力矩中心离地高度2.侧倾角刚度计算式中：分别为前后弹簧的垂直刚度分别为前后弹簧的左右跨距分别为前后横向稳定杆的角刚度3.横向稳定杆的设计计算3.1横向稳定杆功能及结构图横向稳定杆的作用是增大侧倾角刚度，减小侧倾角，改善操纵性，横向稳定杆是横置的扭杆弹簧，阻止车轮相对另一个车轮作垂直运动，稳定杆的采用原则是优先用于前悬架，或前后悬架同时采用。

常见的横向稳定杆结构如图2：3.2角刚度计算公式式中：为拉压弹性模数为剪切弹性模量为杆的极惯性矩为杆的惯性矩3.3稳定杆极限应力公式式中：为车桥相对车身的最大侧倾角。

稳定杆应力许用值为 800N/mm2。

4.侧倾角计算式中：前进速度重力加速度簧载质量质心处的转弯半径簧载质量5.设计结果的评价一般推荐在侧向加速度侧倾角不大于4°～7°。

（作者单位：徐州徐工汽车制造有限公司）。

刚度（Stiffness）是描述材料或结构在受到外力作用时抵抗变形的能力。

对于线性弹性材料，刚度可以通过应力（Stress）与应变（Strain）之间的比例关系来计算，这个比例常数被称为弹性模量（Elastic Modulus）。

对于一维情况（例如拉伸或压缩），刚度计算公式为：
[ K = \frac{\sigma}{\epsilon} ]
其中：
( K ) 是刚度（N/m 或Pa）
( \sigma ) 是应力（N/m²或Pa）
( \epsilon ) 是应变（无量纲）
对于二维情况（例如梁的弯曲），刚度计算公式可能会涉及到弯矩（M）和曲率（κ）：
[ EI = \frac{M}{\kappa} ]
其中：
( EI ) 是梁的弯曲刚度（N·m²）
( M ) 是弯矩（N·m）
( \kappa ) 是曲率（1/m）
对于三维情况（例如杆的扭转），刚度计算公式为：
[ GJ = \frac{T}{\phi} ]
其中：
( GJ ) 是杆的扭转刚度（N·m²）
( T ) 是扭矩（N·m）
( \phi ) 是扭转角（rad）
请注意，以上公式仅适用于线性弹性材料，并且在弹性范围内有效。

对于非线性材料或超出弹性范围的情况，刚度可能会发生变化，并且需要使用更复杂的模型来描述材料的力学行为。

此外，对于复杂的结构或组件，刚度可能需要通过有限元分析（FEA）或其他数值方法来计算。

这些方法可以考虑材料的非线性、几何非线性以及多种加载条件。

Science and Technology &Innovation ┃科技与创新2020年第08期·5·文章编号：2095－6835（2020）08－0005－03巴哈赛车横向稳定杆的设计与性能验证侯小舸，杨云珍，王琦（武汉理工大学汽车工程学院，湖北武汉430070）摘要：设计了一套匹配巴哈赛车底盘特性的横向稳定杆，通过提高悬架系统的侧倾角刚度提高整车的抗侧倾能力，从而增强赛车的横向稳定性。

建立横向稳定杆的数学模型；分析稳定杆的各参数对横向稳定杆所能提供的侧倾角刚度的影响；对悬架系统进行仿真分析，得出横向稳定杆的特性曲线；并进行实车的稳态回转试验与跑动测试，进一步验证了横向稳定杆的抗侧倾性能。

关键词：横向稳定杆；巴哈赛车；悬架；侧倾角刚度中图分类号：U463.33文献标识码：ADOI ：10.15913/ki.kjycx.2020.08.003大学生巴哈赛车是一种发动机中置、后驱的小型全地形车，具有独特的防滚架结构和与之相匹配的斜置单纵臂后悬架系统，独特的悬架布置导致其在高速入弯时，会产生较大的侧倾和横向振动，导致轮胎侧偏严重，影响赛车的操控稳定性及平顺性[1]。

因此设计出一款匹配巴哈赛车底盘布置的横向稳定系统，建立出横向稳定杆的理论模型；并对悬架系统进行运动仿真分析；最后通过实车跑动测试，更为真实地验证了横向稳定杆的性能。

1建立横向稳定杆的数学模型1.1横向稳定杆的布置横向稳定杆的布置如图1所示。

图1横向稳定杆的布置示意图当整车发生侧倾时，一侧轮胎相对于车架有一段垂向位移量∆1，车轮处的跳动量传递到稳定杆臂末端的跳动量为∆2，设∆2与∆1的比值为横向稳定杆的传动比ε，两轮间距为D 。

稳定杆的抗侧倾性能的评价指标并不是稳定杆自身的侧倾角刚度，而是稳定杆传递到车轮处的等效侧倾角刚度。

1.2横向稳定杆侧倾刚度的计算设稳定杆长度为n ，稳定杆臂的长度为a ，稳定杆直径为d ，稳定杆与稳定杆臂的夹角为θ，稳定杆臂末端端点的距离为L ，稳定杆与稳定杆臂通过螺栓连接，稳定杆上有两处橡胶衬套用以固定稳定杆。