抗侧滚扭杆的轻量化设计方法及实例

Lightweight design method and example of anti-roll torsion bar

针对轨道车辆用抗侧滚扭杆装置核心部件直扭杆,给出了空心结构的轻量化设计方法。采用等体积法,基于最大扭转角12°的弹性试验约束条件,对空心直扭杆的内外径之比进行了解析,得出了空心直扭杆内径取值条件公式。采用等刚度法,将空心直扭杆内径取值变化对其几何参数的影响进行了推演,发现在等刚度条件下,随着空心直扭杆内径的增大,其横截面面积迅速减小,而横截面的抗扭截面系数减小得很缓慢。得出了当扭杆刚度设计确定后,选用空心直扭杆结构可以大幅节约产品材料,而其抗扭能力减小得很少,即相同工况载荷下其强度减小得很少的规律,为扭杆装置的轻量化、低碳设计提供参考。以某轨道车辆用抗侧滚扭杆的技术要求为输入依据,对空心直扭杆装置进行计算模拟、产品制造、试验验证,结果表明空心直扭杆装置满足设计要求,并通过了200万次疲劳试验验证。