汽车扭杆弹簧的设计与制造

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1、!##!·!设计与研究汽车科技汽车扭杆弹簧的设计与制造孙为群$，何凤鸣!（$%东风汽车工程研究院，湖北十堰&&!##$；!%河南新乡汽车运输总公司，河南新乡&’"###）摘要：对扭杆弹簧的特点予以介绍，着重对扭杆弹簧的设计计算与制造方法进行较为详细的分析和论述。关键词：悬架；扭杆弹簧；设计；制造中图分类号：3&4"%""文献标识码：5文章编号：$##’6!’’#7!##!8#!6##!"6#"!"#$%&’&()’&*+’,-*."/+0"1$,2"-/.#$/&3’.#4.$&%$，/,0,*12-*1!()*+,-

2、.)*7$;<=>?0@>?5)AB2BA-C,@*1-*,,D-*1E,F,GDHIJ*FA-A)A,BK<0LM(I-NG*&&!##$MOI-*GP!;/,*G*Q-*R-*1/-1ISGNTDG*FUBDAGA-B*OB2UG*NMQ-*R-G*1&’"###MOI-*G）53#-.’,-6TI,HIGDGHA,D-FA-HFBKABDF-B*VGDFUD-*1GD,-*ADBW)H,W;TI,W,F-1*G*W2G*)KGHA)D,UDBH,FF,FGD,G*GXNY,WG*WUD,F,*A,W-*W,AG-

3、X;7"89/.(#ZF)FU,*F-B*MABDF-B*VGDFUD-*1MW,F-1*M2G*)KGHA)D,扭杆弹簧是一种利用扭杆的扭转变形起作用的$!#[弹性元件，其用途较为广泛，常用于轻型汽车、轿车&!和越野汽车的悬架系统。式中，!为作用于扭杆的剪应力；!为弹簧材料的剪扭杆弹簧的扭杆截面形状有圆形、空心圆形、矩切弹性模量。形、组合式等。其中，圆形扭杆因其结构简单、制造（!）由于扭杆弹簧一般固定在车架或车身上，因方便而得到广泛应用。本文着重分析和研究圆形扭而悬架非簧载质量较小，有利于提高汽车行驶平顺杆弹簧。性。

4、（"）结构简单、紧凑，易于在汽车上布置。!扭杆弹簧的特点（&）具有较高的疲劳寿命，在合理的使用应力水平下，扭杆弹簧一般可达到$#’4次的疲劳寿:$#扭杆弹簧主要有以下优点。命。（$）扭杆弹簧单位体积的变形能较大，其值要显扭杆弹簧对于制造工艺的要求较高，热处理、预著大于常见的钢板弹簧，因此，在相同的载荷条件下，扭、喷丸等任一工序的质量波动都可能对其使用寿使用扭杆弹簧比使用钢板弹簧可节省很多弹簧钢。命和性能产生很大影响，这也是其特点之一。扭杆弹簧单位体积的变形能可按下式计算："扭杆弹簧的设计计算收稿日期：!##!6#$6#

5、4；修改日期：!##6$!6$9作者简介：孙为群（$9’’6），男，研究员级高级工程师，主要从事轿车"#!杆部直径的选取总体设计和汽车底盘系统设计与研究。杆部直径"是扭杆弹簧的重要参数之一，它的·!"·设计与研究汽!##!·!车科技选取应结合扭杆长度、最大工作角度综合考虑。按过渡段当量长度为：最大许用应力4!/015设计时，有：!+""!"’!)$!)·!+$［*（）*（）］’###%&!/01#$（!）过渡段为圆弧时的当量长度见图%（,），此!!［!/01］种过渡段长度为：式中6!/01为扭杆弹簧所承受的最大扭矩。%

6、!!!+$$-［$-（#-"）］!"!扭杆端头形状及尺寸!!扭杆的端头需要加工成各种形状如花键、多边此种过渡段的当量长度及其系数的计算较为繁形等用以装配，其中又以夹角为7#8的三角形花键杂，一般可采用两种方法。居多。采用花键的主要目的是使作用于扭杆和其连"精确计算法=根据材料力学理论，可确定等接件之间的载荷分布较为均匀，避免因应力集中造直径扭杆与变直径扭杆扭转变形时的对应关系并成的扭杆早期断裂。列出数值积分式，再由计算机完成复杂的数值积端头直径"与杆部直径#应有一定比例，一般分计算，此方法的优点是计算结果十分精确。取"

7、$（%9!:%9’）#；端头长度（或花键长度）主要#公式法：通过公式推导及合理简化，求出过渡根据强度需要确定。一般取$$（#9";:%9’）"。段当量长度系数计算公式，此方法的优点是计算简!"#过渡段长度及当量长度便，若简化合理，计算精度也相当高。扭杆的端头和杆部之间存在过渡段见图%，由如果用过渡段为直线的当量长度公式近似地求于扭杆承载时过渡段也发生扭转变形，因此，在计算过渡段为圆弧的当量长度，则其误差较大，难以满足时应将扭杆过渡段长度换算为当量长度。工程设计的精度要求。!"$有效长度（%）当扭杆杆身长度%>已经确定时

8、，扭杆有效长度：!($!.*!!)（!）当扭杆杆身长度%.尚未确定时，扭杆有效长度："!""/01#!($’!$/01式中，!/01为扭杆弹簧承受最大扭矩时扭转变形角。!"%刚度"·#2!"%"!$$$(’!$(式中，&2为扭杆弹簧断面的极惯性矩。!"&变形和应力（%）当扭杆受到扭矩!作用时，其扭转剪应力：!%&!!$$’""#式