穩定桿的案例
懸架設計中穩定桿系統-穩定桿連桿設計 ￥1
本文主要討論懸架系統設計過程中一個子零件的設計開發，及穩定桿連桿的設計開發，穩定桿連桿的布置會影響懸架的rollsteer，不足轉向，減震器的強度，疲勞，及穩定桿強度等
穩定桿設計及穩定桿襯套的部分討論 ￥1
本文主要探討了穩定桿的設計方案和注意事項 ，同時 也說明了穩定桿襯套異響問題的解決思路，
汽車橫向穩定桿有啥用？元王CAE仿真告訴你
橫向穩定桿（sway bar, anti-roll bar, stabilizer bar），又稱防傾桿、平衡桿，是汽車懸架中的一種輔助彈性元件。知道橫向穩定桿這個零件的車友，已經是高段位的汽車達人了，但可能依然有不少人對這根棍棍的具體作用不是很清楚。
橫向穩定桿的功用是防止車身在轉彎時發生過大的橫向側傾，盡量使車身保持平衡。汽車懸架彈簧的核心功能是要讓車輪盡可能地接地，并且讓車里的人坐著舒服的，但當汽車轉彎時如果沒有穩定桿就會變成這樣↓↓↓歪的不得了。
穩定桿雖然不起眼，但對于汽車的安全性、穩定性和形式平順性卻起到了不可估量的巨大作用。以汽車穩定桿為研究對象,通過采用CAE軟件對穩定桿進行仿真分析,得到應力應變分布特征，找出所建模型的薄弱點,對穩定桿產品的結構優化有重要意義。
以下為元王為某汽車零部件企業做的汽車穩定桿有限元分析案例。
分析背景
零件1：穩定桿桿體（1個）零件2：襯套（2個）
零件3：卡箍（2個）
相對運動方向：垂直于固定面
工況1：在穩定桿相對運動為84.5mm時，穩定桿的應力分布以及剛度曲線
工況2：在穩定桿相對運動為106.8mm時，穩定桿的應力分布以及剛度曲線
有限元模型
分析結果（工況1）
在穩定桿相對運動為84.5mm時，穩定桿最大等效應力576.2Mpa，低于所用材料屈服強度（SUP9/1180Mpa），未發生塑性變形，滿足設計要求。
應力云圖
穩定桿位移與力（剛度）曲線
分析結果（工況2）
在穩定桿相對運動為106.8mm時，穩定桿最大等效應力728.9Mpa，低于所用材料屈服強度（SUP9/1180Mpa），未發生塑性變形，滿足設計要求。
展開 淺談乘用車主動橫向穩定桿
雖然主動橫向穩定桿系統在國內自主乘用車型上鮮有應用，但已經有多個國外高端乘用車型開始配備，如奧迪SQ7、SQ8，賓利添越，大眾途銳，寶馬X5，保時捷帕拉梅拉、卡宴，豐田陸巡、霸道，日產途樂、英菲尼迪等。
主動橫向穩定桿可以通過驅動電機輸出力矩并轉化為桿的扭轉剛度，進而改變懸架的側傾剛度。主動橫向穩定桿可以改善車輛的側傾穩定性、乘坐舒適性、操縱穩定性、行駛通過性等，也可以根據桿的工作方式增加個性化功能，如迎賓、原地側傾等功能。相比于主動懸架，主動橫向穩定桿的成本較低，且結構簡單，無需過多改變原底盤的空間布置，只要留有足夠的空間即可成功匹配安裝。
展開 
Adams橫向穩定桿
原創:有限元探索
為什么汽車會需要橫向穩定桿？
因為汽車平順性要好點，懸架剛度（線剛度）就要低點。但是懸架剛度（線剛度）低將會導致懸架側傾剛度（角剛度）也低，這時當汽車轉彎時，就會產生較大的變形，俗稱過彎信心不足。因此引入了穩定桿，其作用就是增加側傾剛度而不影響線剛度。
橫向穩定桿的剛度理論計算可參考《汽車設計》
Adams橫向穩定桿建模：Adams/car模板中提供了三種穩定桿的建模方式：
剛體建模
梁單元建模
柔性體（FE part）建模
注意：穩定桿建模方式中的柔性體（FE part）建模不同于模態疊加法，該方法可以用來模擬大變形，當然也可使用模態疊加法制作模態中性文件生成穩定桿，但模態疊加法對大變形不太友好，有興趣可以對比驗證一下。
Adams生成柔性體如下圖所示，對穩定桿兩端施加載荷或者位移，得到穩定桿剛度，通過與理論計算值對比，驗證模型的精度
展開 工作隨想：在中國汽車行業高速發展環境下，二次粘接穩定桿襯套技術的應用將成為必然趨勢。
二次硫化穩定桿襯套：
襯套設計分體式結構、在分型面及內孔表面噴涂膠黏劑，通過工裝固定在穩定桿上，進行二次加熱硫化，使襯套與穩定桿牢固的粘接在一起。
優點：
可徹底規避異響風險、可獲得較大的剛度調校空間、耐久性能優良、有利于整車性能調校。
弊端：
1、對穩定桿總成生產來說需要增加二次硫化工藝、成本增加；
2、一旦市場有售后問題需更換整根穩定桿。
穩定桿襯套典型問題：
在轉向控制時，由于穩定桿的扭轉或竄動產生異響；
襯套內孔與桿子連接處易進泥沙、襯套膠料耐磨性差，會產生磨損異響；
在低溫環境中，橡膠發生脆化產生的異響；
特氟龍襯套使用壽命有限，不能徹底根治穩定桿襯套異響難題；
防止穩定桿襯套軸向滑動，往往設計較大的裝配過盈量，造成生產線裝配困難；
受結構限制，剛度設計調整空間小，難以獲得合適的剛度值；
目前國內穩定桿技術與歐美存在較大差距，在中國汽車行業高速發展環境下，二次粘接穩定桿襯套技術的應用將成為必然趨勢。
展開 hyperworks橫向穩定桿六面體網格劃分、線剛度、扭轉剛度和側傾角剛度及強度和疲勞仿真分析
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</div><p><br></p><p>該穩定桿的臺架疲勞壽命為14.3萬次。</p><p>具體仿真分析過程：https://weike.fm/WnIf72b939</p>
展開 底盤零部件路譜轉臺架詳解
二、臺架疲勞耐久試驗方法
零部件耐久試驗方法主要由載荷（行程）大小和循環次數兩部分組成，如下表1是某車型底盤橫向穩定桿（圖1）的疲勞耐久試驗要求：
表1 某車型橫向穩定桿疲勞耐久試驗要求
圖1 某車型橫向穩定桿示意圖
表1中的臺架試驗為級數為3的臺架試驗，其背后所對應的，就是圖1穩定桿所經歷的常規耐久試驗所能產生的損傷，而常規耐久試驗則對應用戶10年16萬公里不損壞的行駛需求，換句話說，如果穩定桿能滿足上述三級Block 臺架試驗要求，則到了用戶手里，就能保證10年16萬公里的行駛需求而不斷裂，這就是一個零件高可靠性的路譜轉臺架的意義所在。
三、試驗場載荷轉臺架Block的核心準則
用戶路面轉試驗場路面暫且略過不提，我們重點討論試驗場載荷轉臺架 Block。下表2為某車型橫向穩定桿在一些典型試驗場路面下的載荷。
表2 某車型橫向穩定桿在部分典型路面上的隨機載荷譜（實際上這里放的是微應變譜）
我們對動態載荷進行觀察，就會發現大多數動態載荷存在隨機性，即無明顯的規律可以尋找。針對這種無明顯規律的隨機動態載荷譜轉臺架疲勞耐久載荷，通常有三個核心準則：
準則1——雨流計數法：雨流計數法大約在上個世紀 50 年代就被發明出來，其發明的目的就是為了應對隨機動態載荷轉變為規則Block。雖然很多資料將雨流計數法進行了長篇大論，但從本質上來說，雨流計數法就是將一組隨機數據的均值和峰值進行篩選統計的一種方法。而就基于目前工業界認可的理論，除SN 曲線外，載荷的均值和峰值，就是決定產品疲勞壽命的關鍵影響因素。
準則 2——Miner法則，也叫線性損傷累計疊加法則。
展開 通過仿真優化轎車設計
為了贏得這場與時間的競賽，馬恒達研發團隊借助 COMSOL Multiphysics? 多物理場仿真軟件中的“ App 開發器 ”工具，開發了多個用于考察各類穩定桿和底盤設計方案的仿真 App。與傳統方法相比，仿真 App 的使用大幅減少了一款設計在設計團隊和仿真團隊間的迭代次數。
創新的穩定桿設計方法
穩定桿（圖 1）是汽車懸掛系統中的關鍵組件，可防止車輛發生過大的橫向側傾，它通常被設計成一根包含多個彎曲部分的空心或實心梁。設計團隊必須確保穩定桿具有適當的剛度和應力水平，因此他們需要選擇與 CAE 分析師合作，或是向供應商索取驗證報告。CAE 分析師會針對不同的設計創建模型，以準確模擬穩定桿的形變和應力。一旦模型的驗證結果與實驗數據良好吻合，他們就會創建仿真 App。
圖 1. 常見的穩定桿（又稱防傾桿）設計。
穩定桿的仿真 App 支持組建各式各樣的設計配置，僅彎曲部分的樣式就多達 15 種。不僅如此，仿真 App 還提供了空心桿和實心桿選項，如圖 2 所示。最終用戶 （通常是設計團隊的成員）在仿真 App 中輸入彎曲處的坐標來表征穩定桿的幾何形狀，并提供軸承位置、襯套剛度和交叉測試等信息。CAE 分析師通過在仿真 App 中預定義約束條件，方便設計人員簡單快捷地運行準確的仿真，計算穩定桿剛度，并建立標準載荷工況的應力模型，如圖 3 所示。仿真 App 的一般運行時間只有幾分鐘，因此設計團隊可連續運行迭代，實時獲取設計反饋。在了解仿真 App 是基于經過驗證的多物理場模型開發之后，設計團隊對汽車封裝水平信心大增。馬恒達的團隊發現，仿真 App 不僅節省了大量時間，更是促進了企業內部協作。新型的團隊協作文化也有利于員工對最終產品產生更強烈的主人翁意識，由于他們能在一兩天內生成設計方案，減少了對供應商的依賴。
圖 2.
展開 【技術帖】基于架構開發的汽車懸架控制臂優化設計
圖4 后懸架多體動力學模型
4 架構帶寬對載荷的影響分析
影響懸架載荷的關鍵因素有以下4 個方面：1）軸荷；2）硬點布置；3）零件的質量、轉動慣量和質心坐標；4）柔性件參數：如彈簧剛度、輔簧剛度、輔簧間隙、減振器阻尼力、穩定桿直徑、襯套剛度等。在軸荷和硬點已定的條件下，調試件參數變化對載荷影響較大，不同調試件對底盤各結構件載荷影響存在不同的敏感方向。以對后下控制臂載荷影響敏感的彈簧剛度和穩定桿直徑作為主要因素，研究架構帶寬對載荷的影響規律，該架構項目根據整車操穩性能和平順性能的目標值分解得到調試參數帶寬，如表1 所示。
表1 懸架參數的架構帶寬
通過對多個疲勞工況和濫用工況的計算，得出調試參數對不同方向載荷的影響。圖5～10 示出部分工況的載荷計算結果，得出調試件參數對各向載荷的影響規律，可知彈簧剛度對垂向載荷影響較大，且彈簧剛度越大，垂向載荷越大；穩定桿直徑對縱向載荷、側向載荷和垂向載荷均有影響，且穩定桿直徑越大，載荷越大。
展開 ADAMS在汽車動力學仿真中的應用研究
根據實際問題的需要，在ADAMS軟件中采用力約束rotational—spring—damping來模擬扭桿彈簧的作用。
（四）橫向穩定桿模型
橫向穩定桿對汽車的操縱穩定性有重要影響。在ADAMS中，建立簡化的橫向穩定桿的模型：方法是將穩定桿中間斷開，聯以扭桿彈簧，其扭轉剛度由中間處的扭轉彈簧表示。
（五）減振器模型
減振器是懸架系統的主要元件，與彈性元件并聯安裝，車輪與車身的相對振動，主要是通過減振器衰減的，即由于懸架匹配了適當的阻尼，車身的自由振動被迅速衰減，車身的強迫振動也會受到抑制。根據前、后減振器的速度—阻尼力特…………
閱讀全文：http://tech.caenet.cn/Article2152.html
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#汽車工程#盤點五種創新底盤控制技術設備，讓安全更有保障
2、主動橫向穩定器(ARC)
當汽車進行彎道行駛時，離心力會對汽車車身產生一個側傾力矩，這個側傾力矩一方面引起車身側傾，另一方面使車輪的載質量發生由內輪向外輪的轉移。主動橫向穩定桿則可以根據具體情況對每個橫向穩定桿施加一個可連續變化的初始側傾角或者初始側傾力矩，主動側傾穩定桿有兩種不同的結構形式：一種是將被動側傾穩定桿從中間分開，通過一個旋轉馬達把穩定桿的左右兩部分連接起來，旋轉馬達能讓左右兩部分進行相對轉動，旋轉馬達的轉矩可以調節；另一種是在被動穩定桿的一端安裝一個差動液壓缸機構，差動液壓缸機構一端與穩定桿連接，另一端與同車輪的橫向擺臂連接，差動液壓缸機構兩端的距離可以調節。
ARC的工作原理是主動讓穩定桿的左右兩端作垂直方向的相對位移，平衡車身的側傾力矩，使車身的側傾角接近零，提高了舒適性。由于汽車前后兩個主動穩定桿可以調節車身的側傾力矩的分配比例，從而可調節汽車的動力特性，提高了汽車安全性和機動性。
汽車底盤的線控技術
所謂線控就是用電子信號的傳送取代過去由機械、液壓或氣動的系統連接的部分，如換檔連桿、油門拉線、轉向器傳動機構、剎車油路等，它不僅是取代連接，而且包括操縱機構和操縱方式的變化，以及執行機構的電氣化，這將改變汽車的傳統結構。全面線控的實現將意味著汽車由機械到電子系統的轉變，線控技術要求網絡的實時性好、可靠性高，而且一些線控部分要求功能實現的冗余，以保證在一定的故障時仍可實現這個裝置的基本功能。就像現在的ABS和動力轉向一樣，在線路故障時仍具有剎車和轉向的基本功能，這就要求用線控的網絡數據傳輸速度高、時間特性好和可靠性高。
目前汽車底盤的線控技術包括線控換檔系統、制動系統(如電液制動系統EHB，電子機械制動系統EMB)、懸架系統、增壓系統、油門系統和轉向系統等。
展開 懸架建模操作步驟及相關的硬點信息通訊器 ￥38
懸架模型的簡化
1.1模型的簡化原則
1.2懸架系統的簡化
1.2.1前懸架系統
1.2.2轉向系統
1.2.3前懸橫向穩定桿系統
2. 各關鍵點位置的確定
2.1懸架系統
2.2轉向系統
2.3穩定桿系統
3.各部件之間約束副的施加
4．連接端口的建立與匹配
4.1 懸架系統通訊器
4.2 轉向系統通訊器
4.3 穩定桿系統通訊器
4.4 通訊器的匹配
4.4.1懸架與轉向系統的通訊器匹配
4.4.2懸架與穩定桿系統通訊器的匹配
基于 solidThinking Inspire 的推桿式懸架搖臂的設計
3 工況分析
根據搖臂的受力特性，這里將賽車分為四類行駛工況，對其進行相應的受力分析，并設 減震器對搖臂的反力為 F1，推桿的反力為 F2，橫向穩定桿反力為 P 。
（1）賽車在靜止狀態或勻速直線行駛，根據整車重量和搖臂的杠桿比可求的減震器反 力 F1=766N ， F2=755N 。
（2）在減速或者加速工況下，車子前后軸荷會發生轉移，從而對搖臂的受力產生變化， 由于兩種情況產生的影響類似，這里只對制動時進行分析，并設制動強度 Z=0.8。根據相關條件和公式[3]求的 F1=1057N ， F2=1042N 。
（3）在轉彎工況下，左右輪的載荷也會發生轉移[3]，同時橫向穩定桿起作用了，進而 影響搖臂的受力。本設計擬定左轉彎時對搖臂的受力進行分析，其中選定側向加速度為 1.2g，橫向穩定桿兩端的位移為 62mm，最后得出 F1=1451N ，F2=1430N ，P=2177N [4]。
（4）在轉彎和減速的聯合工況下，在這兩種情況下搖臂所受到的力將更加大，由于力 的可疊加性，可在前面已分析的基礎上，疊加上各部分力即可。由于在制動和左轉向時右前 輪所受到的力最大，則這里只分析右前輪。得出 F1=1755N ，F2=1730N ，P=2177N
4 搖臂的優化設計
4.1 設置約束和載荷
在開始的初步建模中注意要給施加約束和載荷的安裝孔建立獨立的 part 部分，以區分后面定義的設計空間。
展開 材料力學之壓桿穩定ANSYS特征值屈曲分析
導讀：掌握壓桿不同約束條件的施加和特征值屈曲分析方法，臨界載荷等于施加的載荷乘以特征值。
一、模型演示
以下模型實驗演示了不同邊界條件下受壓桿件的屈曲現象和對應的屈曲變形。實驗中采用塑料尺來模擬桿件，我們可以感受到使塑料尺發生屈曲時所需力的大小。
(1)將塑料尺的一端置于桌面上，另一端用手掌加以固定，下壓塑料尺的頂部并逐步增加壓力，直尺會突然產生如圖a所示的側向變形。進一步增加壓力，變形也會相應的增大。本實驗演示了兩端鉸支桿件的屈曲現象。
圖a 兩端鉸支
(2)用手指將塑料尺的兩端捏緊，防止其發生選裝和平動。然后對直尺逐漸施加壓力直至出現如圖b所示的側向變形。本實驗演示了兩端固定桿件的屈曲現象。可以明顯感受到本實驗所需的臨界壓力要大于前一個實驗。
圖b 兩端固定
(3)如果在塑料尺中部設置一側向支撐，以保證尺子在這點不會發生平動，則需要施加比第一個實驗更大的壓力才能使塑料尺發生如圖c所示的屈曲變形。
圖c 中部側向支撐
模型演示圖片來源：英國曼徹斯特大學季天健教授。
二、定義和概念
穩定性：平衡物體在其原來平衡狀態下抵抗干擾的能力。
失穩：不穩定的平衡物體在任意微小的外界干擾下的變化或破壞過程，也稱為屈曲。
臨界載荷：使結構介于穩定平衡和不穩定平衡之間的載荷，或使結構處于屈曲臨界狀態的載荷。
平衡的三種狀態：穩定平衡、隨遇平衡（臨界狀態）、不穩定平衡。
三、問題描述
鋼板尺子長度500mm，寬度39mm，厚度1.2mm。彈性模量E= 200 GPa，泊松比u =0.3。
分別受以下4種約束作用：
(1)兩端鉸支，
(2)一端固定、另一端自由，
(3)一端固定、另一端鉸支，
(4)兩端固定。
計算在各種約束情況下的臨界載荷。
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