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懸架設計-穩定桿系統-穩定桿設計及穩定桿襯套的部分討論

關於穩定桿(如上圖中高亮標註的部件),大家應該都知道是用於提供車輛轉彎時的側傾剛度,同時又不影響同向輪跳時的懸架剛度。其實,帶有穩定桿的獨立懸架可以簡單的理解為獨立懸架和扭梁半獨立懸架複合在一起的一種過渡型懸架,穩定桿剛度過高在提升側傾剛度的同時也會增加左右輪胎在跳動過程的干涉問題,震動問題,穩定桿剛度太低可能提供不了足夠的側傾剛度和不足轉向度。

個人對於穩定桿也有一些更多的看法,總結如下:

車輛在轉彎時,總需要側向支撐以提供足夠的車輛因轉向所需要的向心力。而側向力大部分是通過連桿輸入給車身系統完成這樣的動作的,

對於前懸架而言, 由於車輛轉彎時我們需要實現不足轉向,也就是說前後輪胎規格參數一致的情況下,需要前懸提供更多的側向力(更多的輪胎側偏角才能產生更多的側向力,更多的側偏角也意味著更多的不足轉向趨勢,注意這樣的假設沒有考慮前後懸架前束 ,外傾的變化趨勢,前後軸荷差異等),更多的側向力意味車連桿方向與整車Y方向的夾角更小,也即更低的側傾中心,由於側傾中心低,在相同的向心力作用下,側身側傾角會變大,舒適性不好。

對於後懸架而言,道理正好相反,由於保證較好的不足轉向特性後輪僅需要更少的側向力,連桿方向與整車Y方向的夾角相對於前懸架來說會更大,但是更大的夾角意味測連桿上的力在整車Z方向的分力更多,衝擊更多,為了彌補夾角過大的問題,需要一定的穩定桿來平衡這種問題。

總結來看,穩定桿並不全是用於提供更好的操縱穩定性,也有一部分用意是為了保證更好的舒適性。

關於穩定桿的布置,可以考慮兩個方面:

但在開始討論之前,我們應該知道,穩定桿提供的整車側傾剛度來源於兩個方面(不考慮穩定桿襯套柔性差異性)

a,) 如下圖:

假設穩定桿頭部位置從位置1,移動到位置2,穩定桿會扭轉一定的角度θ。

b,)如下圖:

假設穩定桿頭部從位置1移動到位置2,穩定桿會有一點的彎曲角度α,當然,實際情況,α值應該較小。

下面是穩定桿布置的一些討論:

1,穩定桿與襯套安裝點相對於穩定桿與穩定桿連桿安裝點在X方向的距離,

如果此距離越小,意味著穩定桿因彎曲角度α提供的側傾剛度比例越高,意味著穩定桿扭轉角度θ變小。如果此距離越大,意味著穩定桿因扭轉提供的側傾剛度比例越高。

其實這其中有一個讓步的過程,如果扭轉角度θ提供的大部分的側傾剛度,穩定桿材料性能的利用率會很低,浪費材料。如果彎曲角度α提供大部分的側傾剛度,穩定桿的應力會很高,材料性能的利用率很高,但是需要很好的CAE計算和後期質量控制的能力。α角過大也會影響穩定桿襯套安裝支架緊固件的扭矩設計計算和布置方式的改變(如從水平布置改為夾角布置或者垂直布置)

2,穩定桿扭轉角度θ的大小還關係到另外一個問題---穩定桿襯套的異響和耐久問題。目前穩定桿襯套的異響主要通過三種方式進行解決:

a,)增加襯套與穩定桿的過盈量

b,)將穩定桿襯套和穩定桿硫化在一起(增加膠黏劑)

c,)在穩定桿襯套內表面增加尼龍套,使穩定桿與襯套之間是純滑動

d,)將襯套的金屬骨架布置在襯套內表面,這樣與穩定桿裝配和金屬骨架可以和穩定桿很好的抱死。

目前個人的覺得方案a和方案c基本上沒有什麼用處,因為增加過盈量會增加襯套的徑向剛度,但減小襯套的扭轉剛度,添加尼龍套會後後期的磨損問題,包含尼龍套本身和穩定桿漆面的磨損,及鏽蝕問題。

以上差不多就是個人對於穩定系統的經驗總結, 當然, 還有很多問題沒有涉及,如穩定桿系統的拓撲處理,穩定桿3D數據的製作, 穩定桿的布置需要考慮是否影響發動機艙空間的利用率,穩定桿是否便於拆裝,以方便後期調教,穩定桿襯套安裝支架是水平安裝還是垂直安裝?基於上句話,支架安裝螺栓的扭矩計算如何?穩定桿軟模樣件工藝問題控制和量產樣件工藝控制 等等..

後期有機會可以再次討論。


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