1. 研究目的与意义（文献综述）
1．目的及意义（含国内外的研究现状分析）1.1研究背景及意义
早在2013年，我国汽车产销量已经双双突破2000万台，再次刷新全球记录，并且已经连续五年蝉联全球第一[1]。其中通过性好、适应能力强的四轮驱动越野车产销量保持了较高的增长速度。可见，人们对于汽车的追求正在由拥有一辆汽车向拥有一辆高性能的汽车转变，体现汽车性能的通过性、安全性、操纵稳定性、舒适性以及适应各种地形的能力等也渐渐成为了人们购买汽车时考虑的主要因素。人们对于汽车高性能的追求与汽车性能提升速度的矛盾逐渐加剧，各个汽车厂商为满足用户需求也在汽车性能提升方面进行了大量投入，高校作为新技术的引导者在汽车性能提升方面也做了大量工作。
横向稳定杆，又称“防倾杆”，本文中定义为“被动稳定杆”，它是汽车悬架结构中重要的辅助弹性零件。被动稳定杆的制作材料通常为弹簧圆钢（例如：60si2mn、55cr3等），通过稳定杆的成型工艺：端部成型和整体弯曲成型的方式（成型方式为两种：热成型、冷成型）将弹簧钢弯曲成型为设计的形状（大致呈“u”形）[2]。横向稳定杆通过4点固定在汽车悬架上杆体中部通过稳定杆附件（橡胶衬套、支架）与车架铰接，杆身可以在橡胶衬套内自由转动，两端头通过螺栓与左右悬架上的下摆臂连接。当车辆行驶在平直路面或左右两侧的变形量相同时，横向稳定杆不起作用；当车辆转弯或左右两侧的变形量不同时，此时横向稳定杆两个端部产生位移，使杆体本身发生扭转，产生抵抗端部变形的扭转力，从而使左右悬架两端的变形尽量一致，防止车辆在转弯或在凹凸路面行驶时发生过大的横向侧倾，降低“翻车”现象的发生[3]。
2. 研究的基本内容与方案
2．研究（设计）的基本内容、目标、拟采用的技术方案及措施
2.1研究（设计）的目标
结合实际车辆，分析车辆的使用场合，针对现有的后悬架进行改进设计，提高车辆的舒适性，安全性等性能。同时尽量提高后悬架的重量，提高车辆的经济性[12]。还需对后独立悬架的横向稳定杆进行相应的数值分析，横向稳定杆能有效预防车辆的侧翻，对保证汽车安全行驶起着重要作用，因此对稳定杆的应力应变分析，模态分析显得尤为重要。目前有限元分析已成为一种获得零部件力学特性的有效且可靠的方法，所以限元软件，为横向稳定杆的数值分析提供了技术支持[14]。
2.2研究（设计）的基本内容
独立悬架系统是每一侧的车轮都是单独地通过弹性悬架系统悬架在车架或车身下面的。其优点是：质量轻，减少了车身受到的冲击，并提高了车轮的地面附着力；可用刚度小的较软弹簧，改善汽车的舒适性；可以使发动机位置降低，汽车重心也得到降低，从而提高汽车的行驶稳定性；左右车轮单独跳动，互不相干，能减小车身的倾斜和震动[10]。不过，独立悬架系统存在着结构复杂、成本高、维修不便的缺点，同时因为结构复杂，会侵占一些车内乘坐空间[6]。不同的车型对悬架的刚性等的要求也不尽相同，因为特定车型在特定环境下有着不同的需求，因而本论文针对特定车型设计后独立悬架，同时对悬架的横向稳定杆进行数值分析[11]。具体内容大致分为以下几部分：
2.2.1针对相应车型设计后独立悬架的总体方案
1）悬架弯曲刚度计算
①上摆臂弯曲刚度计算
上摆臂弯曲刚度计算时应结合其在整车中的实际连接关系和受力方式进行约束和载荷的施加，由于其需要直接和弹簧阻尼单元相连，所以载荷应施加在悬架弹簧阻尼单元下安装座处。
②下摆臂弯曲刚度计算
由于下摆臂的连接和受力方式与上摆臂均有所不同，所以下摆臂弯曲刚度计算时应结合其自身状况重新进行载荷及边界条件的施加。
2）悬架扭转刚度计算
扭转刚度主要考察悬架在扭转载荷作用下抵抗变形的能力，同样包含上摆臂和下摆臂的扭转刚度分析。扭转刚度计算过程中上下摆臂的受力和约束相似，所以弯曲刚度模型建立过程介绍主要以上摆臂为主。
① 摆臂扭转刚度计算
弯曲载荷是汽车悬架工作过程中承受的主要载荷，但在某些特殊工况下悬架也会承受扭转载荷，比如紧急制动、急转弯、急加速等工况，这些工况虽然不是常用工况，但一旦出现问题往往会导致非常严重的后果，所以需要分析悬架在扭转载荷下抵抗变形的能力。
②下摆臂扭转刚度计算
前面已经分析扭转工况时上下摆臂的受力情况类似，所以下摆臂扭转刚度的计算模型建立与上摆臂类似，参照上摆臂扭转刚度计算
2.2.2设计后独立悬架的减震器，控制臂，稳定杆等各部件
1)侧倾角刚度计算
首先，对几何形状参数化。忽略各种不规则的圆弧过渡，忽略稳定杆与车身相连接的橡胶衬套的变形，认为横向稳定杆整体在同一个平面内。由于车身的侧倾角度通常很小（在 0~5°范围内），因此可把稳定杆端部的变形看作小变形。
2)强度校核
根据侧倾角刚度初步选好横向稳定杆后，需要对其强度进行校核，以检验其是否达到使用的要求。如果横向稳定杆的强度达不到要求，那么汽车在严峻行驶工况时极易造成横向稳定杆的破裂损坏，从而可能导致交通事故的发生。要对横向稳定杆进行强度校核，需要确定横向稳定杆工作时受到相当应力最大的截面[8]。当相当应力超过横向稳定杆承受范围时横向稳定杆通常从这些危险截面点开始破裂直至损坏，从而使横向稳定杆 丧失工作能力。
2.2.3对横向稳定杆进行相应的数值分析
1）静力分析
模型简化
对模型进行必要的简化，这样可以提高计算机计算的速度。合理的简化模型对提高经济性和准确性都很重要。
网格划分
首先在杆的一个端面根据铜币理论划分网格，在沿该断面拉伸网格，得到整体有限元模型[9]。
加载和约束
对稳定杆的约束进行简化，然后进行静力加载仿真。
分析结果
| 图 1 |
对不同的弯曲处曲率半径的横向稳定杆进行以上几步的分析，以验证曲率半径对应力的影响规律。
2）模态分析
使用 Ansys 软件进行 CAE 分析的现代方法操作简单、结果直观。在横向稳定杆的改进设计中，可采用在 UG 软件中建立简化后的模型，。然后导入 Ansys 中进行模态分析的方法来解决[10]。简化的前横向稳定杆 UG 模型在 Ansys 中，将导入的 UG 模型进行修改，提取其中心线，使用 Beam 梁单元，定义好截面形状，主要是半径，对中心线进行网格划分，然后进行模态分析。首先对原型前横向稳定杆进行了模态分析，以了解其模态形式和有关的刚度信息。然后对加长改进改动后的横向稳定杆的多个方案进行模态分析。
2.3研究（设计）拟采用的技术方案及措施
对车型的应用环境的需求进行分析，同时分析现有的后悬架的不足之处。查阅收集资料，设计出后独立悬架的总体方案，还需分析所设计的悬架侧倾角刚度，刚度，结构强度的是否符合要求[15]。然后对个部件进行选型或设计。最后对悬架的横向稳定杆进行数值分析。流程图见图2.1.
3. 研究计划与安排
3．进度安排
第1-3周，调研收集分析有关资料，了解原理与要求，对文献进行初步学习，翻译有关外文资料，总体方案构思，并完成开题报告。
第4周，进行后独立悬架及横向稳定杆的理论学习
4. 参考文献（12篇以上）
4．阅读的参考文献不少于15篇（其中近五年外文文献不少于3篇）
参考文献：
[1]胡少君,刘义波,莫刚华,韦建平. 扭转梁半独立悬架结构设计研究[j]. 新技术新工艺,2014,12:32-36.
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