抗侧滚扭杆的轻量化设计方法及实例

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。