基于ABAQUS的抗扭拉杆等效刚度计算研究

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前置前驱TRA悬置系统中在后悬置中用于限制动力总成在各种扭矩工况下，确保动力总成位移和转角满足设计要求的一个被广泛应用的悬置零件，见图1。抗扭拉杆的一端通过小衬套1与动力总成的发动机相连，另一端通过大衬套2连接到车身上。

图1抗扭拉杆示意图

等效刚度是将大小两端隔振器的刚度等效到大端硬点处用于悬置系统解耦分析计算使用的一组刚度,比如（210,10,10）这样的一组刚度。这组刚度对于悬置系统的模态解耦计算结果影响很大。

抗扭拉杆的等效刚度可以通过分别对大小端衬套刚度进行测试或者仿真，然后用公式进行合成，具体可以参考上官老师等人在汽车技术上发表的《动力总成悬置系统防扭拉杆等效刚度的计算与应用》一文。也可以通过仿真的方法一体获得。本文将以一案例对抗扭拉杆的等效刚度进行研究！

单独大端衬套三向刚度的计算结果

在HYPERMESH中划分网格导入ABAQUS中（见图2），设置大端衬套橡胶硬度为50度，其M-R材料常数为C10=0.2969，C01=0.0584，按本公众号文章《基于ABAQUS的橡胶悬置胶合件刚度仿真计算》一文介绍的方法进行仿真计算可以得到三向刚度的结果如表1所示。

图2大衬套仿真模型

表1大衬套仿真计算刚度值

方向	X(N/mm)	Y(N/mm)	Z(N/mm)
刚度值	130	276	61

加入小端衬套后抗扭拉杆等效刚度的计算结果

加入小衬套后计算抗扭拉杆等效刚度的仿真模型如图3所示，此例中大小端衬套大端衬套橡胶硬度为50度，其M-R材料常数为C10=0.2969，C01=0.0584，通过计算得到该抗扭拉杆的等效刚度如表2所示：

图 3等效刚度仿真模型

表2抗扭拉杆等效刚度仿真计算刚度值

方向	X(N/mm)	Y(N/mm)	Z(N/mm)
刚度值	140	5	2

由此可知小端衬套的功能为：加入小端衬套可以在不改变X方向刚度的前提下，显著降低整个扭力杆在Y和Z方向的刚度，从而改善隔振性能。

如果将小端衬套去除，将抗扭拉杆刚性的与发动机端支架连接，则整个抗扭拉杆悬置类似普通衬套，Y和Z方向刚度较大，表3中即为将小端衬套材料设为钢按弹性模量2.1e5和泊松比0.3计算出来的结果与表2所得进行的对比。

表3小衬套为刚性和柔性情况下抗扭拉杆等效刚度对比

方向	X(N/mm)	Y(N/mm)	Z(N/mm)
小衬套设为柔性	140	5	2
小衬套设为刚性	149	276	61

从表3可知同普通衬套相比，小端衬套为刚性后，抗扭拉杆的三向刚度几乎与单一大衬套接近，因此抗扭拉杆悬置的最大优点就是Y和Z方向刚度可以做的很低。

抗扭拉杆长度对等效刚度的影响

固定大端和小端衬套刚度不变，改变拉杆的长度计算各长度下抗扭拉杆的等效刚度可以得到图4所示的长度与等效刚度的关系。

图4 拉杆长度与等效刚度的关系

由图4可以得到如下结论：

1、抗扭拉杆长度对拉杆X方向刚度无影响；

2、抗扭拉杆长度越长，拉杆的Y/Z方向刚度越低。因此从对隔振性能的影响来看，需在空间允许的前提下，尽可能增加抗扭拉杆的长度。

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首次发布时间：2023-04-12

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