新时代下重型汽车平衡悬架下推力杆支架改进设计研究

新时代下重型汽车平衡悬架下推力杆支架改进设计研究

傅宇

（烟台辰宇汽车部件有限公司·山东烟台·264000）

摘要：本研究旨在基于道路载荷谱对重型汽车后悬架推力杆的受力情况进行深入分析。通过对推力杆支架的优化设计和仿真验证，旨在提高重型汽车悬架系统的性能和可靠性。在受力分析的基础上，本文提出了推力杆支架的优化方法，并通过仿真验证了优化方案的有效性，为重型汽车平衡悬架设计提供了有价值的参考。

关键词：重型汽车；平衡悬架下推力杆支架；优化设计

引言

在新的时代背景下，重型汽车在现代货物运输中起着不可替代的作用，而其悬架系统则对行驶安全、乘坐舒适性以及货物运输的稳定性产生着直接影响。其中，后悬架推力杆作为悬架系统的关键组成部分，在负责承受和传递道路载荷的过程中起着重要作用，长期以来，重型汽车后悬架推力杆的受力分析和支架设计方面的研究相对有限，希望本文能填补研究空白。

1 新时代下重型汽车平衡悬架下推力杆支架优化的价值意义

重型汽车的悬架系统，作为维持车辆行驶稳定性、确保驾驶安全性和保障乘坐舒适度的核心组成部分，一直是研发人员和工程师致力于优化和完善的重点。在该系统中，推力杆及其支架显得尤为关键。作为连接车身与悬架的桥梁，推力杆不仅需要有效传递车轮受到的各种复杂载荷，还必须确保车身与悬架之间的稳定性，防止因应力集中导致的结构失效或断裂。对于重型汽车来说，由于其庞大的车身质量和运输的货物重量，推力杆及其支架的设计显得尤为关键。当车辆在复杂路况下行驶，如颠簸、曲折或急刹车等情况，推力杆及其支架会受到巨大的冲击和振动载荷。这些载荷如果不能有效分散，很容易造成推力杆的过早疲劳甚至断裂，给行驶安全带来巨大隐患。因此，优化推力杆支架的设计，不仅可以确保悬架系统的稳定性和长久耐用性，更能够确保车辆在各种恶劣路况下的行驶安全。

2 平衡悬架下推力杆支中的受力分析——以某重型汽车为例

2.1 推力杆受力特点分析

在重型汽车的平衡悬架系统中，推力杆作为连接车轮轮毂和车身的重要组成部分，承担着多方面的受力作用，推力杆的受力特点分析对于理解其在不同工况下的工作状态以及进行支架优化具有关键意义。推力杆在重型汽车行驶过程中承受着来自车辆加速、制动以及通过不同路况时的纵向载荷，当车辆加速时，推力杆需要承受向后的推力，而制动过程中则需要承受向前的拉力，这些纵向载荷会导致推力杆产生弯曲和应力集中，因此在优化设计中需要考虑如何减轻这些载荷对推力杆的影响。除了纵向载荷，推力杆还需要应对车辆转弯时产生的横向载荷。在转弯时，推力杆会受到来自车轮侧向力的作用，导致其产生弯曲和扭转，这些横向载荷会影响推力杆的工作状态，可能导致应力集中和疲劳损伤。因此需要在分析推力杆在动态载荷下的工作特点，有助于确定支架的设计要求，以应对这些不稳定因素。

2.2 基于道路载荷谱的受力模拟

为深入探讨推力杆在平衡悬架系统下的受力分布和工作特点，可以选取某款重型货车作为研究对象，这款货车是一种用于长途运输的四轴重型汽车，其平衡悬架系统由前后两个独立的悬架单元构成。以下是该款重型货车的关键参数：

表1 某重型货车的关键参数

在该货车的平衡悬架系统中，推力杆的布置如下：前桥推力杆，连接前桥和车身的支撑杆；后桥推力杆接后桥和车身的支撑杆。在实际运输中，该货车会在加速和制动过程中承受不同方向的纵向载荷。当货车加速时，后桥推力杆会受到向后的推力，而在制动时，前桥推力杆会受到向前的拉力，这些载荷的变化会影响推力杆在不同位置的受力情况，需要进行详细分析以确定受力分布。转弯时，货车的侧向力会作用在推力杆上，产生横向载荷，这些载荷会导致推力杆发生弯曲和扭转，对推力杆的受力和变形产生影响，需要考虑推力杆在转弯时的受力情况，以避免应力集中和潜在的疲劳破坏。道路的不平整和颠簸会引入动态载荷，对推力杆产生冲击和振动，同不路况下的动态载荷会影响推力杆的工作状态，可能导致应力集中和振动问题。

3 新时代下重型汽车平衡悬架下推力杆支架优化与验证

3.1 推力杆支架优化方法

为了提升重型汽车平衡悬架下推力杆支架的性能和可靠性，在推力杆支架的设计中，选择适当的材料至关重要，强度足够的材料可以承受来自纵向、横向载荷以及动态载荷的作用。通过结构强度分析和有限元模拟，可以确定最适合的材料类型和尺寸，以确保推力杆支架在各种工况下都具备足够的抗载能力。优化推力杆支架的结构和几何设计是降低应力集中的重要方法之一，通过合理的几何形状设计，可以实现载荷分布的均匀，减轻局部应力，降低疲劳破坏的风险，采用曲线设计、适当的弯曲半径等方法，可以减少应力集中程度，提高支架的耐久性。为减少动态载荷带来的冲击和振动，推力杆支架的防振设计是必要的，引入减震器、阻尼器等减震措施，可以有效吸收来自不平整路面和颠簸的冲击，从而减少载荷对支架的影响,这有助于降低应力峰值，延长支架的使用寿命。

3.2 优化方案验证与仿真

有限元分析通过建立支架的三维有限元模型，可以模拟不同工况下的受力情况，获取应力分布和变形情况，通过对比优化前后的有限元分析结果，可以评估优化方案的性能改善效果。在验证推力杆支架优化方案时，动态仿真也具有重要作用，使用动力学仿真软件，可以模拟重型汽车在不同路况下的行驶情况，包括加速、制动、转弯以及通过颠簸路面等，通过观察推力杆支架在动态载荷下的工作状态，可以验证优化方案是否能够有效减轻振动和冲击，提高支架的耐久性。

将优化后的推力杆支架进行实际试验验证也是验证方案有效性的关键步骤之一，通过在试验台架上模拟实际工况，监测推力杆支架的应力和变形情况，可以直接获取支架在真实工况下的性能表现。

结语

通过对某具体重型汽车的例子进行探讨，揭示了推力杆在纵向、横向载荷以及动态载荷下的受力特点，并讨论材料选择、结构优化、防振设计和考虑温度影响等方法，提出了一系列支架优化方法，为本研究重型汽车后悬架推力杆的设计和改进提供了有价值的指导，为相关领域的工程实践和研究提供了新的视角和方法。

参考文献

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