基于先進(jìn)高強(qiáng)度鋼的商用車橫向穩(wěn)定桿設(shè)計(jì)

為改善汽車行駛平順性，在商用車懸架系統(tǒng)中采用了橫向穩(wěn)定桿來(lái)提高懸架側(cè)傾角剛度和減小車身傾角，以防止車身在轉(zhuǎn)彎時(shí)發(fā)生過(guò)大的橫向側(cè)傾。在保持橫向穩(wěn)定桿功能特性的前提下，對(duì)橫向穩(wěn)定桿進(jìn)行優(yōu)化，使用先進(jìn)高強(qiáng)度鋼減輕其質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)輕量化。

常用的橫向穩(wěn)定桿截面有3種形式：實(shí)心截面、空心截面和實(shí)心錐截面。其中，實(shí)心截面是應(yīng)用最早也是最廣泛的類型。但由于空心管件具有較高的剛度、強(qiáng)度，以及較輕的質(zhì)量和簡(jiǎn)單的制造工藝，因此近些年對(duì)橫向穩(wěn)定桿的設(shè)計(jì)開始采用空心截面形式。制造時(shí)，首先對(duì)先進(jìn)高強(qiáng)度鋼管進(jìn)行拉伸試驗(yàn)，以確定鋼管的靜態(tài)拉伸特性；然后利用彎曲機(jī)將先進(jìn)高強(qiáng)度鋼管彎曲成所需的形狀；最后使用機(jī)器人控制感應(yīng)淬火系統(tǒng)對(duì)其進(jìn)行淬火和回火，以提高其強(qiáng)度。其中，拉伸試驗(yàn)使用島津萬(wàn)能材料試驗(yàn)機(jī)，試驗(yàn)所用管狀橫向穩(wěn)定桿為5個(gè)截面尺寸為41mm×6mm的樣件。室溫下，拉伸速度設(shè)定為5mm/min，利用引伸計(jì)以5Hz的頻率記錄數(shù)據(jù)。將測(cè)得的彈性模量、泊松比等數(shù)據(jù)植入有限元軟件中，使用Hypermesh軟件對(duì)管狀橫向穩(wěn)定桿進(jìn)行網(wǎng)格劃分，使用Ansys軟件進(jìn)行求解。

仿真分析結(jié)果顯示，與常用的直徑38mm的實(shí)心橫向穩(wěn)定桿相比，管狀橫向穩(wěn)定桿的強(qiáng)度較高（為1139MPa），大于實(shí)心橫向穩(wěn)定桿的強(qiáng)度（為1120MPa），而質(zhì)量由原來(lái)的14kg減輕至8kg，實(shí)現(xiàn)了橫向穩(wěn)定桿質(zhì)量45%的減輕。

Rohitt Ravi et al.SAE

2014-28-0006.

編譯：王祥