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剛度的作用，保證車輛在轉彎行駛過程中的穩(wěn)定桿產生應有的角剛度，減小整車的側傾角，從而保證整車的操縱穩(wěn)定性。客戶在使用過程中遇到穩(wěn)定桿固定裝置產生異響、穩(wěn)定桿竄動等問題，本文通過對這些問題的分析，設計出了一種新型的橫向穩(wěn)定桿固定結構。

關鍵詞：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，對汽車的舒適性要求越來越高，懸架是汽車底盤的關鍵子系統(tǒng)之一，為了提高整車的舒適性，工程師會把懸架系統(tǒng)的頻率設計得偏低，懸架系統(tǒng)頻率低懸架的垂直剛度就小，從而降低了整車的角剛度，使整車在轉彎時側傾角增大，給人造成坐車像坐船的感覺，嚴重時會造成側翻事故，為了提高的整車舒適性，想在不增加懸架垂直剛度的同時增加整車的角剛度，加裝橫向穩(wěn)定桿成了一個不錯的選擇，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前懸架的穩(wěn)定桿固定裝置進行論述。

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，銷軸為定制緊固件。

2 原穩(wěn)定桿固定裝置缺點及原因分析

缺點：圖1中的原穩(wěn)定桿固定裝置客戶在長期使用的過程中，發(fā)現該裝置存在不足，常會發(fā)生異響、穩(wěn)定桿竄動、穩(wěn)定桿夾板松動或穩(wěn)定桿襯套嚴重磨損甚至壓裂。

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盈配合，裝配時比較困難，有的在裝配時需先用肥皂水泡一泡，然后壓入，壓入過程中橡膠墊圈時有損壞，這些問題越來越成為客戶抱怨的主要問題之一。

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，且兩者配合屬于過盈配合，因此兩種材料表面就會摩擦力，如果穩(wěn)定桿在扭轉的過程中橡膠表面不能跟隨，就會出現粘滯變形及摩擦，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間后，由于車輪在路面上行駛，遇到坑坑洼洼的地方，橫向穩(wěn)定桿在不停的進行同向跳動、異向跳動或偏轉運動，使得穩(wěn)定桿襯套與橫向穩(wěn)定桿之間產生相對滑動，時間久了穩(wěn)定桿襯套出現磨損，產生間隙，這時穩(wěn)定桿襯套與橫向穩(wěn)定桿相對轉動，產生異響，嚴重時穩(wěn)定桿襯套由于受力不均壓裂，橫向穩(wěn)定桿在運動的過程中開始竄動，為了防止橫向穩(wěn)定桿的竄動，我們在穩(wěn)定桿夾板的旁邊增加了穩(wěn)定桿卡箍進行固定，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)定桿竄動問題，但新的問題又產生了，由于穩(wěn)定桿夾板與穩(wěn)定桿卡箍安裝時是緊貼著的，又同是鋼件，橫向穩(wěn)定桿在轉動的時候，穩(wěn)定桿卡箍也是跟著轉動的，鋼件與鋼件之間相對轉動產生刺耳的異響聲，給乘客造成嚴重不適，由此可見原穩(wěn)定桿固定裝置存在不足。

3 新型穩(wěn)定桿固定裝置設計思路

設計新型穩(wěn)定桿固定裝置時，在充分了解了原橫向穩(wěn)定桿固定裝置出現的問題與原因后，應考慮相應的對策解決之前的缺陷，另外還需考慮零件的強度、材料、成本、工藝、與車架的連接方式、通用性、可靠性以及可裝配性等。

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

4 新型穩(wěn)定桿固定裝置設計方案

圖2為經過多輪設計評審改進后，最終形成的新型穩(wěn)定桿固定裝置的設計方案。

4.1 新型穩(wěn)定桿固定裝置新零部件的設計

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)定桿運動過程中是受力比較大的零件及批量化生產要求，故采用高強度的鋼鍛件，保證了零件的強度，與穩(wěn)定桿襯套總成1配合使用，穩(wěn)定桿上、下夾板內側幾何中心位置開有溝槽，其中穩(wěn)定桿上夾板與車架焊接連接。

穩(wěn)定桿襯套總成1采用兩半式設計，兩半接合的兩端設計有缺口，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，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合方式（見圖2，黑色的為橡膠），增加了穩(wěn)定桿襯套總成1的強度和剛度，其中最外層薄鋼板骨架幾何中心線位置設有一定數量的凸脊，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，穩(wěn)定桿襯套總成1設計時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采用整體設計，骨架為兩層薄鋼板，分別為最外層、中間層，軸中心是一個鋼管，兩層骨架的一側都開有缺口，同樣采用薄鋼板骨架與橡膠硫化在一起的結合方式（見圖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）預先把穩(wěn)定桿上夾板焊接在車架上。

（2）將穩(wěn)定桿襯套總成2用壓力機按要求分別壓入橫向穩(wěn)定桿兩端對應的孔中和氣囊支座對應的孔中，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，在壓入的過程中是鋼與鋼的接觸，相比原結構不會發(fā)生橡膠件的損壞，且對于工人來說更好操作和控制。與此同時，用來緊固穩(wěn)定桿襯套總成2的零件是常用的標準件螺栓，不用定制銷軸，采購更容易，成本低。

（3）將穩(wěn)定桿襯套總成1從缺口處掰開，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的凸脊對齊穩(wěn)定桿上、下夾板的溝槽中，且缺口的位置對齊穩(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、下夾板幾何中心設計溝槽，在穩(wěn)定桿襯套總成1外骨架幾何中心設計凸脊，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、下夾板在受力時相互竄動，因穩(wěn)定桿襯套總成1最里層設計成薄鋼板骨架，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有相對轉動、竄動或異響，同時穩(wěn)定桿襯套總成1能提供部分扭轉剛度，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準件，且使用里程更長。

5 新型穩(wěn)定桿固定裝置試驗驗證

新型穩(wěn)定桿固定裝置各新零部件設計完成后，經過CAE強度和模態(tài)分析，符合要求后，進行樣件試制，將合格的各零部件按要求裝配在一起進行臺架疲勞試驗，并按設計要求加載載荷或行程對新型穩(wěn)定桿固定裝置進行了連續(xù)的疲勞試驗，當試驗疲勞頻次達到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≥50萬次的要求，試驗過程中加載負荷亦未出現明顯的衰減現象。隨后進行了裝車滿載路試，試驗結果表明新型穩(wěn)定桿固定裝置結構強度達到了設計目標，沒有出現疲勞斷裂和發(fā)生共振現象，見圖3。

6 新型穩(wěn)定桿固定裝置的多種安裝方式

新設計的穩(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，達到了通用性的要求，其它安裝方式的穩(wěn)定桿固定裝置見圖4。

7 結論

本文通過對某型低入口公交車前懸架的原穩(wěn)定桿固定裝置結構的深入分析，針對原穩(wěn)定桿固定裝置的缺點，設計了新的穩(wěn)定桿固定裝置結構，經過CAE分析、試驗驗證和裝車滿載路試，試驗結果表明新的穩(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，達到了設計目標。目前此款新穩(wěn)定桿固定裝置已大批量供貨給各個主機廠。

參考文獻：

[1]王霄鋒 編著，汽車底盤設計[M].北京：清華大學出版社，2010.4.

[2]莫勇，吳磊，鄧帥.關于汽車穩(wěn)定桿襯套異響問題研究[J].大眾科技，2016，18（199）：49～51.