汽车转向管柱溃缩滑动力有限元分析

可溃缩式转向管柱

本站在“转向及悬架系统刚柔耦合仿真”这篇文章中，介绍了转向系统的主要部件。其中，转向管柱是安装在方向盘和转向传动轴之间的连接部件，主要用于固定方向盘、调节方向盘位置和传递扭矩等。下图是BMW某车型的电动助力转向系统（EPS）。

可溃缩式转向管柱，在车辆发生碰撞时可以溃缩吸能，起到缓冲作用，减少方向盘撞击驾驶员胸部造成的伤害。转向管柱溃缩后，长度缩短，方向盘与座椅之间的距离更远了，增加了逃生空间。

下图是某转向系统DVP型式试验中，关于转向管柱溃缩性能的试验方法和要求。（来源于网络公开资料）

转向管柱溃缩力有限元仿真

在转向管柱设计阶段，我们也可以通过有限元仿真分析，模拟压溃试验，了解溃缩力的大小。

下图展示了一种典型的可溃缩式转向管柱结构，上下柱管之间通过波纹圈过盈装配到一起。

在abaqus软件中，分别对每个零件设置相应的材料，设置接触面之间的摩擦系数。一端固定，另一端沿着轴线移动，模拟压溃试验，就可以得到压力-位移曲线。

从仿真输出的压力曲线可以看出，溃缩力在4200N左右，力值比较稳定。修改过盈量，可以调节溃缩力的大小。