横向稳定杆的性能提升

横向稳定杆的性能提升方法和技术

1.知识产权保护方法和技术方案概述

横向稳定杆系统的疲劳耐久性能是车辆开发的重要性能指标。现阶段预测稳定杆疲劳寿命的方法有两种，一种是通过台架试验，一种是通过有限元仿真计算。前者精度高，但是成本及周期较长；后者成本低且周期短，但仿真方法的差别决定了仿真精度会有很大不同。现有稳定杆系统有限元建模有三个难点：一是衬套装配模拟，需要考虑衬套的过盈装配应力，装配过程对稳定杆盖板强度影响较大；二是衬套位置连接关系的模拟，需要考虑衬套与稳定杆及盖板的接触，保证局部载荷传递的准确；三是衬套刚度数据不满足有限元仿真需求，一般衬套刚度测试数据非线性区间较短，存在收敛性差的问题。

为了解决这些难点，提升稳定杆系统疲劳耐久仿真精度，本发明专利技术涉及一种提升稳定杆系统疲劳耐久仿真精度的方法，包括有限元建模、橡胶材料本构参数标定、施加螺栓预紧载荷、进行外载疲劳工况的模拟计算等步骤。通过建立橡胶衬套与稳定杆及盖板的接触约束，保证载荷传递准确；通过螺栓预紧及接触约束初始过盈量设定模拟装配过程；以真实橡胶衬套模型代替虚拟橡胶衬套，解决了衬套刚度测试数据不满足有限元仿真要求的问题。这些措施解决了稳定杆系统仿真过程的三个难点问题，提高了仿真精度。

2.提升横向稳定杆盖板强度耐久仿真精度的方法

另一种提升横向稳定杆盖板强度耐久仿真精度的方法，包括以下内容：第一步，***用多体动力学软件adams_car建立悬架系统多体动力学模型，在两侧轮心处分别施加反向轮跳位移；计算横向稳定杆扭转时，横向稳定杆盖板上橡胶衬套处的均布载荷；第二步，在hypermesh软件中导入横向稳定杆盖板、固定螺栓及副车架的几何模型，并进行网格划分，再对横向稳定杆盖板、固定螺栓及副车架赋予非线性材料属性；第三步，建立固定螺栓与横向稳定杆盖板之间的接触关系，建立固定螺栓与副车架之间的绑定接触关系，建立横向稳定杆盖板与副车架之间的接触关系；第四步，约束副车架与车身连接点16自由度，并施加螺栓预紧力；第五步，如果所分析的横向稳定杆盖板为立式盖板，当稳定杆端头上跳时，将第一步获取的对应均布载荷施加在横向稳定杆盖板的上半部分，当稳定杆端头下跳时，将第一步获取的对应均布载荷施加在横向稳定杆盖板的下半部分；第六步，在femfat疲劳分析软件中输入循环次数，计算横向稳定杆盖板疲劳损伤，编写计算分析报告。

3.横向稳定杆的强化和优化

对于激烈驾驶（如参加赛道日）来说，车身强化可以提升操控响应，强化横向稳定杆同样可以提升操控响应并减少侧倾，另外对于前后横向稳杆刚度的匹配优化可以改善汽车转向特性。此外，部分汽车车型所配置的汽车横向稳定杆的结构开始出现由实心结构向空心结构的变革，这种变革可以提升汽车悬架的侧倾刚度，从而使车辆在路况较差或车辆转弯行驶时都可以保证车辆的平稳行驶并提高其安全性与舒适性。

结合上述两点，本文结合企业的技术开发项目，选以某款SUV车型所配置的新型空心结构汽车横向稳定杆，以期研究其结构的力学特性，并针对结构设计，通过数值仿真的方法进一步展开性能优化设计以完善产品。通过使用专业的模态试验相关仪器，对汽车横向稳定杆设计并开展了产品实物的模态分析试验。模态试验结果表明：该汽车横向稳定杆的前五阶固有频率依次分别为152.3Hz、159.8Hz、168.8Hz、171.1Hz和288.2Hz，与之前的有限元模态分析结果误差较小，说明之前所创建的汽车横向稳定杆的有限元模型具有可靠性，为下文基于计算机仿真模型的汽车横向稳定杆结构优化奠定基础。

最后，针对汽车横向稳定杆有限元分析结果中所发现的潜在问题，以及基于汽车横向稳定杆产品的性能考虑，借助计算机ISIGHT软件并且集成多个计算机工程软件，对该汽车横向稳定杆的三个结构参数（杆臂长度、杆件外圆直径和内圆直径）展开多目标优化设计。经过相关优化设计研究确定最佳方案，经验证，轻量化后的汽车横向稳定杆质量降低了18.1%，应力降低了7.1%，侧倾角刚度提升了26.4%，并且在大负荷工况下疲劳寿命提升了14.8%。

4.结论

综上所述，提升横向稳定杆的性能可以通过多种方法实现，包括但不限于改进仿真方法、强化和优化稳定杆结构等。这些方法和技术方案可以有效地提高稳定杆系统的疲劳耐久性、操控响应和舒适性，从而提升车辆的整体性能和用户体验。