塑料材料稳定杆连接杆的设计

宗刘冬 李海兴

摘要：稳定杆连接杆是连接稳定杆与车架的球铰类零部件，辅助稳定杆实现汽车转向过程中车身左右两侧的受力分配，提高车辆稳定性。本文从塑料材料方面对连接杆总成设计进行了阐述，并对设计过程中的重点问题进行了分析。

关键词：球销；稳定杆连接杆；塑料

引言

随着车辆技术的发展及轻量化需求，新材料被不断引入零部件设计及开发，从而实现零部件轻量化的同时，降低了制造过程对于环境的影响。但新材料、工艺、技术在应用初期，不可避免的存在一些技术难点及应用风险，本文重点讨论塑料材料在车辆底盘功能件-稳定杆连接杆上的应用可行性，并提出设计的风险点以及规避方式，供类似产品开发人员进行参考。

1.稳定杆连接杆的结构说明

1.1 连接杆的安装位置

连接杆分别连接车辆稳定杆及减震器，在使用过程中主要承受车辆Z向载荷，辅助稳定杆实现车辆两侧受力的分配，如图1所示

1.2 传统稳定杆连接杆的结构说明

传统连接杆座体通常采用电阻焊方式实现座与杆的连接，常用材质为10钢，可兼顾零件强度与焊接性能。座体焊接后进行表面防护，涂层处理为镀锌、电泳、锌镍等方式。其封装采用旋铆工艺，形成装配总成。

2 塑料连接杆设计关注点

2.1 塑料连接杆总成设计构想

基于产品结构，可将其焊接座体更改为塑料材质。由于其连接的两侧零件空间距离较长时（大于200mm），需增大杆部尺寸以满足强度要求，在底盘布置过程中必然会产生干涉，因此座体采用塑料材料，中间杆的材质不变，并通过注塑工艺实现座与杆的连接，如图2所示。

2.2 连接强度问题

连接杆主要受沿杆方向的拉压载荷及垂直于杆的扭转载荷，对于通过注塑工艺结合的座与杆，在使用过程中存在脱出或相对转动的风险，因此在杆的端部需增加防滑防脱结构，可以采用凹槽、滚花等形式，基于工艺成本考虑，建议采用滚花结构。

2.3 球销安装孔设计

由于取消了传统结构中提供润滑作用的球碗（POM），因此在座材料选用环节必须考虑其与球销接触的摩擦问题，为提供更佳的润滑效果，需要在座的內壁增加储油凹槽，以提升总成的抗磨损性能。

2.4 塑料座体设计

为满足注塑工艺的特征，塑料座必须采用多凹槽结构，凹槽的单一壁厚应小于4mm，以防止注塑后材料收缩导致的缩松、变形等问题，同时凹槽结构也可以缩短注塑节拍，提升生产效率。

3 材料的选用

3.1基础材料的选取

材料的选取应符合轻量化、耐腐蚀等特点，并能够满足底盘-40℃至80℃的环境使用要求。初步选用材料为聚酰胺工程塑料（尼龙），其主要特点是机械性能优良，如强度高、耐磨性好且具有自润滑效果，同时使用范围在-40℃至100℃之间。尼龙中的主要品种为尼龙6和尼龙66，通过对比其主要力学性能，选择性能更优的尼龙66作为基础材料。

3.2 基础材料的改性

由于尼龙吸水性等缺陷，通过添加玻璃纤维改性以满足使用要求。性能对比发现，含30%玻璃纤维的尼龙66具有较好的强度性能及经济性，其耐热性、强度、尺寸稳定性均明显提高，且具有良好的注塑工艺性，其抗拉强度达195MPa，可作为塑料连接杆材料使用。

4 塑料连接杆总成装配

塑料材料连接杆总成采用热熔挤压封口工艺，封口位置在在封口热熔凹模压力及瞬时温度的作用下，产生蠕变流动变形，将加工好的球销压入连杆座体内，再经卡紧卡箍进行上封口收缩变形，降温冷却后固定上口尺寸，达到保证产品拔出力目的，相对旋铆封口效率提升50%，并能防止原有旋铆工艺导致的防护层脱落问题，提升产品耐腐蚀性能。

5 结论

塑料连接的开发，较传统结构可减少焊接、表面处理等环节，具有良好的经济性，在连接距离较小时（小于180mm）可采用全塑料结构，这种结构的稳定杆连接杆座体较传统结构可减重40%，从而进一步降低重量及成本。

塑代铁作为底盘功能件的一种发展趋势，具有广阔的前景，但在具体产品开发的过程中也应关注其变化特性，并进行针对性的调整及验证，以确保产品性能满足使用要求，为顾客提供更加具有质价比的轻量化产品。

参考文献

[1]B Heibing，M Ersoy. 汽车底盘手册. 北京：机械工业出版社，2012

[2]D.A.柯尔. 汽车工程手册. 北京：机械工业出版社，2012

[3]W.沃伯肯.国际塑料手册. 北京：化学工业出版社，1998

（作者单位：保定市汽车球销工程技术研究中心保定市格瑞机械有限公司）