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空心稳定杆结构设计与性能研究

林少辉姜子敬杨文叶杨磊李振兴郭秋彦

摘要：稳定杆是悬架系统中的重要零件，直接影响汽车的行驶平顺性、操纵稳定性和安全性能。基于整车各系统轻量化的需求，本文以某车型实心稳定杆为研究基准，应用空心管材代替实心材料设计了一种空心结构的稳定杆，介绍了空心结构稳定杆的设计开发思路，分析空心结构的外观尺寸、刚度、强度和疲劳性能。研究结果表明，通过合理的内外径和壁厚设计，空心结构稳定杆可满足实心结构同等的使用性能需求，同时可实现23%的轻量化。

关键词：空心稳定杆结构设计性能分析轻量化

StructuralDesignandPerformanceResearchofVehicleHollowStabilizerBar

LinShaohuiJiangZijingYangWenyeYangLeiLiZhenxingGuoQiuyan

Abstract：Thestabilizerbarisanimportantpartinthesuspensionsystem，whichdirectlyaffectstheridecomfort，handlingstabilityandsafetyperformanceofthecar.Basedonthelightweightrequirementsofvarioussystemsofthewholevehicle，thispapertakesthesolidstabilizerbarofacertainvehiclemodelastheresearchbenchmark，anduseshollowtubesinsteadofsolidmaterialstodesignahollowstructurestabilizerbar，introducesthedesignanddevelopmentideasofthehollowstructurestabilizerbar，analyzesthehollowstructureDimensions，stiffness，strengthandfatiguepropertiesofstructures.Theresearchresultsshowthatthroughreasonabledesignofinnerandouterdiametersandwallthicknesses，thehollowstructurestabilizerbarcanmeetthesameperformancerequirementsasthesolidstructure，whileachieving23%lighterweight.

Keywords：Hollowstabilizerbar，designthought，Performanceanalysis，Lightweight

随着汽车工业的飞速发展，消费者对汽车的各项性能的要求越来越高，其中汽车的操纵稳定性、驾驶平顺性和乘坐舒适性均已成为衡量汽车性能的主要标准，也是客户重点关注的性能指标。为改善汽车行驶平顺性，悬架的垂向刚度设计通常比较低；当载荷变化时，则要求悬架的刚度变化小，从而降低汽车整车的偏频率。但如果汽车悬架的垂向刚度值设计较低，会使得汽车的侧倾角刚度值也较低，当汽车转弯时会产生很大的车身侧倾角，影响行驶稳定性。[1]因此，为了提升汽车的操纵稳定性、驾驶平顺性，改善汽车的乘坐舒适性和安全性，各大主机厂通常在车辆的懸架系统中设计连接左、右悬架的稳定杆。[2]稳定杆被广泛应用于独立悬架，其功能是防止汽车在转弯或汽车左、右轮受到不同载荷时发生过大横向侧倾，是保持汽车平衡的悬架系统关键零件。[3]

目前，在乘用车上大量应用的还是实心稳定杆，直径多处于20mm～30mm范围内，质量约为4kg～8kg。稳定杆的发挥作用的过程中主要为扭转变形，横杆中心部位的贡献作用极小。近年来，随着整车轻量化设计的要求越来越高，应用管材代替实心材料设计制造稳定杆成为整车厂和供应商加大研发投入的方向。空心稳定杆在保证与实心杆刚度和疲劳性能基本变化的情况下一般可实现20%～45%的轻量化效果，这对车辆底盘的轻量化设计和簧下质量降低具有重大意义。[4]

由于空心稳定杆的材料、直径尺寸均与实心稳定杆不同，各尺寸参数的选择需要考虑对稳定杆侧倾刚度的影响，同时根据整车布置空间进行调整。本文介绍了空心稳定杆设计开发的思