商用車(chē)新型穩(wěn)定桿固定裝置

李軍

摘 要：穩(wěn)定桿固定裝置起著為穩(wěn)定桿提供支撐、緩沖、隔振、降噪及提供部分扭轉(zhuǎn)剛度的作用，保證車(chē)輛在轉(zhuǎn)彎行駛過(guò)程中的穩(wěn)定桿產(chǎn)生應(yīng)有的角剛度，減小整車(chē)的側(cè)傾角，從而保證整車(chē)的操縱穩(wěn)定性。客戶在使用過(guò)程中遇到穩(wěn)定桿固定裝置產(chǎn)生異響、穩(wěn)定桿竄動(dòng)等問(wèn)題，本文通過(guò)對(duì)這些問(wèn)題的分析，設(shè)計(jì)出了一種新型的橫向穩(wěn)定桿固定結(jié)構(gòu)。

關(guān)鍵詞：橫向穩(wěn)定桿；異響；穩(wěn)定桿襯套

1 引言

隨著人們生活水平的提高，對(duì)汽車(chē)的舒適性要求越來(lái)越高，懸架是汽車(chē)底盤(pán)的關(guān)鍵子系統(tǒng)之一，為了提高整車(chē)的舒適性，工程師會(huì)把懸架系統(tǒng)的頻率設(shè)計(jì)得偏低，懸架系統(tǒng)頻率低懸架的垂直剛度就小，從而降低了整車(chē)的角剛度，使整車(chē)在轉(zhuǎn)彎時(shí)側(cè)傾角增大，給人造成坐車(chē)像坐船的感覺(jué)，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成側(cè)翻事故，為了提高的整車(chē)舒適性，想在不增加懸架垂直剛度的同時(shí)增加整車(chē)的角剛度，加裝橫向穩(wěn)定桿成了一個(gè)不錯(cuò)的選擇，而穩(wěn)定桿固定裝置是加裝橫向穩(wěn)定桿后讓橫向穩(wěn)定桿起作用的重要部件。

本文將以某型低入口公交車(chē)前懸架的穩(wěn)定桿固定裝置進(jìn)行論述。

1.1 原穩(wěn)定桿固定裝置與懸架零部件之間的裝配關(guān)系

圖1中的原穩(wěn)定桿固定裝置包括：穩(wěn)定桿夾板、緊固件、穩(wěn)定桿襯套、穩(wěn)定桿卡箍、橡膠墊圈、板式吊桿和銷(xiāo)軸。其中穩(wěn)定桿夾板為鑄鋼件，穩(wěn)定桿襯套為橡膠件，穩(wěn)定桿卡箍為鋼板焊接件，橡膠墊圈為橡膠件，氣囊支座為鑄鋼件，銷(xiāo)軸為定制緊固件。

2 原穩(wěn)定桿固定裝置缺點(diǎn)及原因分析

缺點(diǎn)：圖1中的原穩(wěn)定桿固定裝置客戶在長(zhǎng)期使用的過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)該裝置存在不足，常會(huì)發(fā)生異響、穩(wěn)定桿竄動(dòng)、穩(wěn)定桿夾板松動(dòng)或穩(wěn)定桿襯套嚴(yán)重磨損甚至壓裂。

此外，由于該裝置中的橡膠墊圈是全橡膠件，氣囊支座是鑄鋼件，橡膠墊圈與氣囊支座是過(guò)盈配合，裝配時(shí)比較困難，有的在裝配時(shí)需先用肥皂水泡一泡，然后壓入，壓入過(guò)程中橡膠墊圈時(shí)有損壞，這些問(wèn)題越來(lái)越成為客戶抱怨的主要問(wèn)題之一。

原因分析：從圖1可以看出，穩(wěn)定桿襯套先裝在橫向穩(wěn)定桿上，然后裝穩(wěn)定桿夾板，最后擰緊固件。究其原因是由于穩(wěn)定桿屬于金屬材料，穩(wěn)定桿襯套屬于橡膠材料，且兩者配合屬于過(guò)盈配合，因此兩種材料表面就會(huì)摩擦力，如果穩(wěn)定桿在扭轉(zhuǎn)的過(guò)程中橡膠表面不能跟隨，就會(huì)出現(xiàn)粘滯變形及摩擦，橡膠與金屬的粘滯與摩擦將造成異響和橡膠的磨損。

另為了壓緊橫向穩(wěn)定桿，穩(wěn)定桿襯套的硬度一般在（60～70）ShoreA，初始新車(chē)狀態(tài)，穩(wěn)定桿夾板還能壓緊穩(wěn)定桿襯套，但是客戶使用一段時(shí)間后，由于車(chē)輪在路面上行駛，遇到坑坑洼洼的地方，橫向穩(wěn)定桿在不停的進(jìn)行同向跳動(dòng)、異向跳動(dòng)或偏轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，使得穩(wěn)定桿襯套與橫向穩(wěn)定桿之間產(chǎn)生相對(duì)滑動(dòng)，時(shí)間久了穩(wěn)定桿襯套出現(xiàn)磨損，產(chǎn)生間隙，這時(shí)穩(wěn)定桿襯套與橫向穩(wěn)定桿相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生異響，嚴(yán)重時(shí)穩(wěn)定桿襯套由于受力不均壓裂，橫向穩(wěn)定桿在運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中開(kāi)始竄動(dòng)，為了防止橫向穩(wěn)定桿的竄動(dòng)，我們?cè)诜€(wěn)定桿夾板的旁邊增加了穩(wěn)定桿卡箍進(jìn)行固定，由于穩(wěn)定桿卡箍也為鋼件，能夾緊橫向穩(wěn)定桿，解決了橫向穩(wěn)定桿竄動(dòng)問(wèn)題，但新的問(wèn)題又產(chǎn)生了，由于穩(wěn)定桿夾板與穩(wěn)定桿卡箍安裝時(shí)是緊貼著的，又同是鋼件，橫向穩(wěn)定桿在轉(zhuǎn)動(dòng)的時(shí)候，穩(wěn)定桿卡箍也是跟著轉(zhuǎn)動(dòng)的，鋼件與鋼件之間相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生刺耳的異響聲，給乘客造成嚴(yán)重不適，由此可見(jiàn)原穩(wěn)定桿固定裝置存在不足。

3 新型穩(wěn)定桿固定裝置設(shè)計(jì)思路

設(shè)計(jì)新型穩(wěn)定桿固定裝置時(shí)，在充分了解了原橫向穩(wěn)定桿固定裝置出現(xiàn)的問(wèn)題與原因后，應(yīng)考慮相應(yīng)的對(duì)策解決之前的缺陷，另外還需考慮零件的強(qiáng)度、材料、成本、工藝、與車(chē)架的連接方式、通用性、可靠性以及可裝配性等。

目前，穩(wěn)定桿固定裝置與車(chē)架的連接方式一般有焊接、螺栓連接、穿銷(xiāo)式連接與螺桿連接。

4 新型穩(wěn)定桿固定裝置設(shè)計(jì)方案

圖2為經(jīng)過(guò)多輪設(shè)計(jì)評(píng)審改進(jìn)后，最終形成的新型穩(wěn)定桿固定裝置的設(shè)計(jì)方案。

4.1 新型穩(wěn)定桿固定裝置新零部件的設(shè)計(jì)

圖2中的新型穩(wěn)定桿固定裝置中的新零部件包括：穩(wěn)定桿上夾板、穩(wěn)定桿下夾板、穩(wěn)定桿襯套總成1、穩(wěn)定桿襯套總成2。

考慮到穩(wěn)定桿上、下夾板在穩(wěn)定桿運(yùn)動(dòng)過(guò)程中是受力比較大的零件及批量化生產(chǎn)要求，故采用高強(qiáng)度的鋼鍛件，保證了零件的強(qiáng)度，與穩(wěn)定桿襯套總成1配合使用，穩(wěn)定桿上、下夾板內(nèi)側(cè)幾何中心位置開(kāi)有溝槽，其中穩(wěn)定桿上夾板與車(chē)架焊接連接。

穩(wěn)定桿襯套總成1采用兩半式設(shè)計(jì)，兩半接合的兩端設(shè)計(jì)有缺口，為裝配后擠壓變形的橡膠留有容納的空間，另還可容易掰開(kāi)，方便裝配。骨架采用三層薄鋼板，分別為最外層、中間層、最里層，使用鋼骨架與橡膠硫化在一起的結(jié)合方式（見(jiàn)圖2，黑色的為橡膠），增加了穩(wěn)定桿襯套總成1的強(qiáng)度和剛度，其中最外層薄鋼板骨架幾何中心線位置設(shè)有一定數(shù)量的凸脊，沿圓周均勻分布，沖壓模具成形，保證了凸脊外形尺寸的精度。同時(shí)，穩(wěn)定桿襯套總成1設(shè)計(jì)時(shí)還考慮了與不同直徑的穩(wěn)定桿的通用性，匹配不同直徑的穩(wěn)定桿，只要更換最里層和中間層的薄鋼板骨架即可。目前，商用車(chē)一般常用的穩(wěn)定桿規(guī)格分別為：φ35mm、φ40mm、φ45mm、φ50mm、φ60mm和φ70mm

穩(wěn)定桿襯套總成2采用整體設(shè)計(jì)，骨架為兩層薄鋼板，分別為最外層、中間層，軸中心是一個(gè)鋼管，兩層骨架的一側(cè)都開(kāi)有缺口，同樣采用薄鋼板骨架與橡膠硫化在一起的結(jié)合方式（見(jiàn)圖2，黑色的為橡膠）。

4.2 新型穩(wěn)定桿固定裝置各零部件的裝配

（1）預(yù)先把穩(wěn)定桿上夾板焊接在車(chē)架上。

（2）將穩(wěn)定桿襯套總成2用壓力機(jī)按要求分別壓入橫向穩(wěn)定桿兩端對(duì)應(yīng)的孔中和氣囊支座對(duì)應(yīng)的孔中，然后兩邊裝上板式吊桿，用螺栓螺母鎖緊。由于穩(wěn)定桿襯套總成2的最外層是薄鋼板骨架，在壓入的過(guò)程中是鋼與鋼的接觸，相比原結(jié)構(gòu)不會(huì)發(fā)生橡膠件的損壞，且對(duì)于工人來(lái)說(shuō)更好操作和控制。與此同時(shí)，用來(lái)緊固穩(wěn)定桿襯套總成2的零件是常用的標(biāo)準(zhǔn)件螺栓，不用定制銷(xiāo)軸，采購(gòu)更容易，成本低。

（3）將穩(wěn)定桿襯套總成1從缺口處掰開(kāi)，套在穩(wěn)定桿桿身上，兩半合攏，然后將穩(wěn)定桿襯套總成1的凸脊對(duì)齊穩(wěn)定桿上、下夾板的溝槽中，且缺口的位置對(duì)齊穩(wěn)定桿上、下夾板的接合位置，然后用螺栓鎖緊。

在穩(wěn)定桿上、下夾板幾何中心設(shè)計(jì)溝槽，在穩(wěn)定桿襯套總成1外骨架幾何中心設(shè)計(jì)凸脊，他們相互配合，就是為防止穩(wěn)定桿襯套總成1與穩(wěn)定桿上、下夾板在受力時(shí)相互竄動(dòng)，因穩(wěn)定桿襯套總成1最里層設(shè)計(jì)成薄鋼板骨架，就是為了與穩(wěn)定桿外表面有鋼與鋼的接觸，抱得更緊，防止穩(wěn)定桿與穩(wěn)定桿襯套總成1有相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)、竄動(dòng)或異響，同時(shí)穩(wěn)定桿襯套總成1能提供部分扭轉(zhuǎn)剛度，相比原穩(wěn)定桿固定裝置，取消了穩(wěn)定桿卡箍及一部分標(biāo)準(zhǔn)件，且使用里程更長(zhǎng)。

5 新型穩(wěn)定桿固定裝置試驗(yàn)驗(yàn)證

新型穩(wěn)定桿固定裝置各新零部件設(shè)計(jì)完成后，經(jīng)過(guò)CAE強(qiáng)度和模態(tài)分析，符合要求后，進(jìn)行樣件試制，將合格的各零部件按要求裝配在一起進(jìn)行臺(tái)架疲勞試驗(yàn)，并按設(shè)計(jì)要求加載載荷或行程對(duì)新型穩(wěn)定桿固定裝置進(jìn)行了連續(xù)的疲勞試驗(yàn)，當(dāng)試驗(yàn)疲勞頻次達(dá)到518080次后，穩(wěn)定桿、穩(wěn)定桿上、下夾板、穩(wěn)定桿襯套仍然完好，符合疲勞頻次≥50萬(wàn)次的要求，試驗(yàn)過(guò)程中加載負(fù)荷亦未出現(xiàn)明顯的衰減現(xiàn)象。隨后進(jìn)行了裝車(chē)滿載路試，試驗(yàn)結(jié)果表明新型穩(wěn)定桿固定裝置結(jié)構(gòu)強(qiáng)度達(dá)到了設(shè)計(jì)目標(biāo)，沒(méi)有出現(xiàn)疲勞斷裂和發(fā)生共振現(xiàn)象，見(jiàn)圖3。

6 新型穩(wěn)定桿固定裝置的多種安裝方式

新設(shè)計(jì)的穩(wěn)定桿襯套總成1、穩(wěn)定桿襯套總成2、穩(wěn)定桿下夾板適合于多種安裝方式，達(dá)到了通用性的要求，其它安裝方式的穩(wěn)定桿固定裝置見(jiàn)圖4。

7 結(jié)論

本文通過(guò)對(duì)某型低入口公交車(chē)前懸架的原穩(wěn)定桿固定裝置結(jié)構(gòu)的深入分析，針對(duì)原穩(wěn)定桿固定裝置的缺點(diǎn)，設(shè)計(jì)了新的穩(wěn)定桿固定裝置結(jié)構(gòu)，經(jīng)過(guò)CAE分析、試驗(yàn)驗(yàn)證和裝車(chē)滿載路試，試驗(yàn)結(jié)果表明新的穩(wěn)定桿固定裝置比原穩(wěn)定桿固定裝置更可靠，使用壽命更長(zhǎng)，達(dá)到了設(shè)計(jì)目標(biāo)。目前此款新穩(wěn)定桿固定裝置已大批量供貨給各個(gè)主機(jī)廠。

參考文獻(xiàn)：

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