塑料材料穩定桿連接桿的設計

宗劉冬 李海興

摘要：穩定桿連接桿是連接穩定桿與車架的球鉸類零部件，輔助穩定桿實現汽車轉向過程中車身左右兩側的受力分配，提高車輛穩定性。本文從塑料材料方面對連接桿總成設計進行了闡述，并對設計過程中的重點問題進行了分析。

關鍵詞：球銷；穩定桿連接桿；塑料

引言

隨著車輛技術的發展及輕量化需求，新材料被不斷引入零部件設計及開發，從而實現零部件輕量化的同時，降低了制造過程對于環境的影響。但新材料、工藝、技術在應用初期，不可避免的存在一些技術難點及應用風險，本文重點討論塑料材料在車輛底盤功能件-穩定桿連接桿上的應用可行性，并提出設計的風險點以及規避方式，供類似產品開發人員進行參考。

1.穩定桿連接桿的結構說明

1.1 連接桿的安裝位置

連接桿分別連接車輛穩定桿及減震器，在使用過程中主要承受車輛Z向載荷，輔助穩定桿實現車輛兩側受力的分配，如圖1所示

1.2 傳統穩定桿連接桿的結構說明

傳統連接桿座體通常采用電阻焊方式實現座與桿的連接，常用材質為10鋼，可兼顧零件強度與焊接性能。座體焊接后進行表面防護，涂層處理為鍍鋅、電泳、鋅鎳等方式。其封裝采用旋鉚工藝，形成裝配總成。

2 塑料連接桿設計關注點

2.1 塑料連接桿總成設計構想

基于產品結構，可將其焊接座體更改為塑料材質。由于其連接的兩側零件空間距離較長時（大于200mm），需增大桿部尺寸以滿足強度要求，在底盤布置過程中必然會產生干涉，因此座體采用塑料材料，中間桿的材質不變，并通過注塑工藝實現座與桿的連接，如圖2所示。

2.2 連接強度問題

連接桿主要受沿桿方向的拉壓載荷及垂直于桿的扭轉載荷，對于通過注塑工藝結合的座與桿，在使用過程中存在脫出或相對轉動的風險，因此在桿的端部需增加防滑防脫結構，可以采用凹槽、滾花等形式，基于工藝成本考慮，建議采用滾花結構。

2.3 球銷安裝孔設計

由于取消了傳統結構中提供潤滑作用的球碗（POM），因此在座材料選用環節必須考慮其與球銷接觸的摩擦問題，為提供更佳的潤滑效果，需要在座的內壁增加儲油凹槽，以提升總成的抗磨損性能。

2.4 塑料座體設計

為滿足注塑工藝的特征，塑料座必須采用多凹槽結構，凹槽的單一壁厚應小于4mm，以防止注塑后材料收縮導致的縮松、變形等問題，同時凹槽結構也可以縮短注塑節拍，提升生產效率。

3 材料的選用

3.1基礎材料的選取

材料的選取應符合輕量化、耐腐蝕等特點，并能夠滿足底盤-40℃至80℃的環境使用要求。初步選用材料為聚酰胺工程塑料（尼龍），其主要特點是機械性能優良，如強度高、耐磨性好且具有自潤滑效果，同時使用范圍在-40℃至100℃之間。尼龍中的主要品種為尼龍6和尼龍66，通過對比其主要力學性能，選擇性能更優的尼龍66作為基礎材料。

3.2 基礎材料的改性

由于尼龍吸水性等缺陷，通過添加玻璃纖維改性以滿足使用要求。性能對比發現，含30%玻璃纖維的尼龍66具有較好的強度性能及經濟性，其耐熱性、強度、尺寸穩定性均明顯提高，且具有良好的注塑工藝性，其抗拉強度達195MPa，可作為塑料連接桿材料使用。

4 塑料連接桿總成裝配

塑料材料連接桿總成采用熱熔擠壓封口工藝，封口位置在在封口熱熔凹模壓力及瞬時溫度的作用下，產生蠕變流動變形，將加工好的球銷壓入連桿座體內，再經卡緊卡箍進行上封口收縮變形，降溫冷卻后固定上口尺寸，達到保證產品拔出力目的，相對旋鉚封口效率提升50%，并能防止原有旋鉚工藝導致的防護層脫落問題，提升產品耐腐蝕性能。

5 結論

塑料連接的開發，較傳統結構可減少焊接、表面處理等環節，具有良好的經濟性，在連接距離較小時（小于180mm）可采用全塑料結構，這種結構的穩定桿連接桿座體較傳統結構可減重40%，從而進一步降低重量及成本。

塑代鐵作為底盤功能件的一種發展趨勢，具有廣闊的前景，但在具體產品開發的過程中也應關注其變化特性，并進行針對性的調整及驗證，以確保產品性能滿足使用要求，為顧客提供更加具有質價比的輕量化產品。

參考文獻

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（作者單位：保定市汽車球銷工程技術研究中心保定市格瑞機械有限公司）