抗扭拉杆设计中的几个关键问题探讨
1、关于弹性中心的选取
悬置系统匹配优化设计时，一般不考虑小端衬套的刚度及弹性中心，原因主要是，悬置系统的刚体模态一般为6-17Hz范围，而Torque Rod系统的刚体模态多在80Hz之上，因此在6-17Hz范围内做悬置系统分析时，Torque Rod系统可以看做为刚体，即是小端衬套为刚体。在这种情况下，Torque Rod的弹性中心为大端衬套硬点。优化分析时，Torque Rod系统的X方向刚度即为大端衬套X方向刚度，而Torque Rod系统的Y方向和Z方向刚度即为考虑小端衬套的整体刚度。较硬的小端衬套刚度可以保证Torque Rod整体刚度的有效性，同时可以改善Torque Rod刚体模态带来的NVH问题。但小端衬套刚度的设计必须保证Torque Rod在Y与Z方向获得足够低的刚度，同时由于Torque Rod长度也会对Y与Z方向刚度产生较大影响。因此，在大端衬套结构与刚度确定完成后，小端衬套刚度的设计需与小端衬套的弹性中心的放置位置共同考虑。
悬置系统匹配分析时可能需计算拉杆悬置位移量。注意此时得出的结果是小衬套load center处的位移，而整个拉杆的位移不能用简单的几个值表示，但可以通过包络面得出。
由图3可知，Torque Rod在承受发动机的侧向运动时，小衬套一端位移量很大，而大衬套仅发生扭转运动，平动位移量很小。Torque Rod的三向静刚度计算考虑动力总成对Torque Rod的加载方式，及固定大衬套与车身的连接骨架，如图4所示在小衬套与发动机的连接骨架上加载（X、Y、Z），对于某一Torque Rod，得出三向静刚度如下表1所示。在悬置系统匹配时常将Y和Z方向静刚度设为10N/mm，这和实际情况是相符的。
Torque Rod的X方向静刚度是否和大衬套X方向静刚度相差无几。表2表明，二者相差不大。注意一般情况下，Torque Rod的小衬套刚度很大（用很硬的胶料）。
Torque Rod Y方向和Z方向静刚度是否需要设置非线性刚度？实际情况是不应设置非线性刚度。因为在各类工况下，都不允许Torque Rod与周围结构干涉。在悬置系统匹配后，得出的扭力杆悬置位移量应为小衬套中心的位移量，采用FEA方法可以通过小衬套中心位移量校核整个Torque Rod的运动范围（见图5）。
对于Torque Rod整体，大端衬套与小端衬套刚度为串联关系，关联后的刚度满足以下公式1。较小的小端衬套刚度会显著改变Torque Rod整体在X方向的等效刚度（即大端衬套在X方向的刚度），因此希望小端衬套刚度较大。
实际NVH测试表明，抗扭拉杆+大端衬套+小端衬套系统的刚体模态有时会对NVH性能产生较大影响，如果小端衬套刚度较低，系统的刚体模态也较低，振动响应的幅值会变大，NVH问题会更为突出。因此某些情况下不得不在Torque Rod上额外增加Damper以抑制刚体模态带来的问题。
图6 抗扭拉杆+大端衬套+小端衬套系统的刚体模态计算表3 抗扭拉杆刚体模态计算结果
Torque Rod的刚体模态前几阶有可能会和柔性副车架的垂向模态耦合，副车架的垂向模态大约100HZ多点,第一阶模态也有可能会和车身上的其他部分模态耦合，尽量与副车架的模态避开。
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首次发布时间：2023-04-12
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