某車型后懸系統(tǒng)上推力桿失效原因分析

黃良鴻

摘 要：對某車型后懸掛系統(tǒng)進行受力分析，通過調整橡膠襯套剛度等措施，成功解決后懸上推力桿斷裂問題，基于對問題解決過程的總結分析，對后懸上推力桿的強度影響因素進行分析，作為以后的經驗積累。

關鍵詞：橡膠襯套;剛度;裝配方式;后懸上推力桿

中圖分類號：U461.2 文獻標識碼：A

0 引言

某車型后懸系統(tǒng)為五連桿式螺旋彈簧非獨立懸掛，在進行試驗過程中出現(xiàn)后懸上推力桿斷裂問題，斷裂失效模式是推力桿成彎曲狀，斷口成45°角，斷裂位置在推力桿中間位置，見圖1所示。根據(jù)推力桿的受力模式以及失效模式可以推斷推力桿主要是受壓失穩(wěn)，推力桿先彎曲再斷裂。

基于以上失效模式分析，下一步將對推力桿的穩(wěn)定性及影響推力桿穩(wěn)定性因素進行分析。

1 后懸上推力桿壓桿穩(wěn)定計算

后懸上推力桿主要功能是控制后橋跳動的運動軌跡，其主要受拉壓力。

細長壓桿臨界荷載公式——歐拉公式的一般形式為：

μl稱為壓桿的相當長度，μ稱為長度因數(shù)。幾種常見細長壓桿的長度因數(shù)與臨界荷載見下表：

根據(jù)壓桿穩(wěn)定計算公式，計算得出發(fā)生彎曲臨界力F為24 120 N（E=2.07e+5 MPa，I=3 217 mm4，l=522 mm直徑為16 mm實心圓桿）。在壓桿穩(wěn)定條件中所選取的穩(wěn)定安全系數(shù)數(shù)值要比強度計算中的安全系數(shù)數(shù)值大得多，鋼材一般取安全系數(shù)1.7。則推力桿的臨界彎曲壓力為14 kN。通過軟件ADAMS對整車工況進行模擬分析，推力桿可能的最大載荷為12 kN（見圖2）。結果小于失穩(wěn)的臨界載荷。

以上分析未將襯套剛度考慮進去，即襯套作為柔性件，不考慮其產生的扭轉及擺轉阻力矩。分析結果顯示推力桿所受的壓力未超過其失穩(wěn)的臨界載荷。因此在不考慮襯套剛度的前提下推力桿不會失穩(wěn)彎曲。

2 考慮襯套剛度后懸上推力桿的受力分析

設定三種襯套剛度，按照前面相同的工況下在ADAMS軟件中將推力桿的各方向受力取出，見下表2所示：

根據(jù)取出來的力值對推力桿進行有限元分析，結果見下圖3所示。

綜合以上有限元分析結果，推力桿實際應力見下表3。推力桿選用材料的屈服強度為335 MPa。

分析結果顯示：

（1）襯套剛度減小可使推力桿的應力降低：42%;

（2）直徑增加2 mm可使推力桿應力降低：22%;

（3）裝配方式的改變可使推力桿的應力降低：11%。

另外對實車進行應力對比測試結果說明襯套剛度大推力桿應力損傷大，裝配方式對推力桿的受力也有很大的影響。見圖4與圖5。

綜上分析可得出影響推力斷裂三個主要因素如下：（1）襯套剛度太大;（2）推力桿桿徑太小;（3）裝配方式不當。

3 結論

（1）在分析此類懸掛推力桿受力，對于橡膠襯套習慣性作為柔性件處理，因此襯套的扭轉所產生的彎矩就沒有考慮，在不考慮推力桿襯套所產生的彎矩，原16 mm粗的桿子穩(wěn)定性是夠的，前面的分析結果說明導致此推力桿先彎曲后斷裂的最主要是因為加大了襯套的剛度后，襯套產生了大的彎矩，而桿子的直徑又沒有做相應增加，桿子在大的彎矩情況下穩(wěn)定性大大降低導致彎曲斷裂;

（2）原裝配方式后懸上推力桿緊固螺栓打緊扭矩的位置是車輪懸空的狀態(tài)，當車子正常使用情況下襯套總是往一個方向扭轉，其對推力桿就一直施加了一個比較大的扭矩，好的方式是推力桿扭矩在車輛最常用載荷的狀態(tài)下打緊（如兩個人的狀態(tài)），這樣車子在跳動過程中襯套會往兩個方向扭轉，這樣可大大減小作用到推力桿上的彎矩。

參考文獻：

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