一种碳纤维复合材料抗侧滚扭杆的制作方法

本实用新型涉及车辆零部件技术领域，具体涉及一种碳纤维复合材料抗侧滚扭杆。

背景技术：

抗侧滚扭杆用于提高转向架的抗侧滚刚度，减少车体侧滚角度和车辆柔性系数，从而提高车辆安全性、平稳性和舒适性。抗侧滚扭杆由扭杆、拉压杆、橡胶节点等组成，当轨道车辆有侧滚趋势时，两个扭臂对于扭杆分别有一个反向的力矩作用，一个向上，另外一个向下。扭杆发生扭转弹性变形，这时扭杆的复原弹性会提供一个反扭矩来减少车辆的侧滚趋势。

轨道交通车辆抗侧滚扭杆采用弹簧钢或合金钢金属材料制成，该类金属扭杆重量大、疲劳性能较差、缺陷敏感、成型工艺严格。目前，轨道交通行业正聚焦在设备轻量化，碳纤维复合材料具备密度低、比强度高、比刚度高、疲劳性能优异、耐腐蚀等特点，是轨道交通设备轻量化应用的主要材料。然而由于相同体积下的碳纤维复合材料与钢材料相比强度较弱，在利用碳纤维复合材料代替钢结构制备得到的形状相同的抗侧滚扭杆无法抵抗车体侧滚产生的扭力，导致碳纤维复合材料抗侧滚扭杆更易断裂，理论上能够通过直接增大扭杆截面的直径来改善碳纤维复合材料扭杆刚度和强度不足的问题，但是整体上扭杆的安装空间有限，无法大幅度地增加扭杆的尺寸，导致仅将金属材料替换为碳纤维复合材料的抗侧滚扭杆无法满足在车体上应用的要求。

技术实现要素：

因此，本实用新型要解决的技术问题在于克服现有技术中的碳纤维复合材料抗侧滚扭杆刚度和强度不足的缺陷，从而提供一种碳纤维复合材料抗侧滚扭杆。

为了解决上述技术问题，本实用新型提供一种碳纤维复合材料抗侧滚扭杆，包括：

扭杆本体，扭杆本体的截面形状为圆形或椭圆形，扭杆本体两端的截面面积小于扭杆本体中部的截面面积；

一对扭杆臂，分别安装在扭杆本体两端，扭杆本体与扭杆臂垂直且一对所扭杆臂相互平行，扭杆臂的端部铰接安装有连杆，扭杆本体和扭杆臂均与连杆垂直，连杆远离扭杆臂的一端铰接安装有接头。

优选的是，扭杆本体与扭杆臂为一体成型构件。

优选的是，扭杆本体包括第一扭杆以及分别连接在第一扭杆两端的两段第二扭杆，第二扭杆的截面面积小于第一扭杆的截面面积。

优选的是，第一扭杆与第二扭杆之间连接有第一过渡杆，第一过渡杆与第一扭杆配合连接的一端的截面与第一扭杆的截面形状相同，第一过渡杆与第二扭杆配合连接的一端的截面与第二扭杆的截面形状相同。

优选的是，第一扭杆与第二扭杆的截面形状均为椭圆形，第一扭杆的截面的长轴和第二扭杆的截面的长轴均与扭杆臂平行。

优选的是，扭杆本体与扭杆臂之间连接有弧形杆，弧形杆的截面形状为圆形。

优选的是，扭杆本体与弧形杆之间连接有第二过渡杆，第二过渡杆与扭杆本体配合连接的一端的截面与扭杆本体的截面形状相同，第二过渡杆与弧形杆配合连接的一端的截面与弧形杆的截面形状相同。

优选的是，弧形杆上安装有加强肋板，加强肋板与扭杆本体平行。

本实用新型技术方案，具有如下优点：

1.本实用新型提供的碳纤维复合材料抗侧滚扭杆，包括：扭杆本体，扭杆本体的截面形状为圆形或椭圆形，扭杆本体两端的截面面积小于扭杆本体中部的截面面积；一对扭杆臂，分别安装在扭杆本体两端，扭杆本体与扭杆臂垂直且一对所扭杆臂相互平行，扭杆臂的端部铰接安装有连杆，扭杆本体和扭杆臂均与连杆垂直，连杆远离扭杆臂的一端铰接安装有接头。

通过将扭杆本体设计为变截面杆，当车体发生偏移时，车体带动扭杆本体运动，扭杆本体受到扭矩力，当扭矩力较大超过扭杆本体的屈服极限时，均匀截面的扭杆本体会使扭力在扭杆本体的中部集中导致扭杆本体从中部断裂。通过将扭杆本体设计成中间较粗两端较细的变截面杆，能够提高扭杆本体的屈服极限，使得扭杆本体能够承受更大的扭矩力。将碳纤维复合材料的扭杆本体设计为变截面杆，保证碳纤维复合材料的扭杆本体在无需增大扭杆本体的安装空间的前提下，仍能有与钢结构扭杆本体同样的刚度和强度。

2.本实用新型提供的碳纤维复合材料抗侧滚扭杆，扭杆本体与扭杆臂为一体成型构件。省去扭杆本体与扭杆臂之间的连接结构，利用碳纤维复合材料自身的良好的耐疲劳性能来克服车体竖向运动对扭杆本体和扭杆臂施加的作用力，能够进一步减轻碳纤维复合材料抗侧滚扭杆的整体重量。

3.本实用新型提供的碳纤维复合材料抗侧滚扭杆，第一扭杆与第二扭杆之间连接有第一过渡杆，第一过渡杆与第一扭杆配合连接的一端的截面与第一扭杆的截面形状相同，第一过渡杆与第二扭杆配合连接的一端的截面与第二扭杆的截面形状相同。通过设置第一过渡段来增加第一扭杆与第二扭杆之间的整体性，避免截面面积不同的第一扭杆与第二扭杆之间发生界面断裂。

4.本实用新型提供的碳纤维复合材料抗侧滚扭杆，扭杆本体与扭杆臂之间连接有弧形杆，弧形杆的截面形状为圆形。利用弧形杆将相互垂直的扭杆本体与扭杆臂连接，使得车体对扭杆臂的作用力能够有效传递到扭杆本体，能够有效避免扭杆臂与扭杆本体之间发生断裂。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型的实施方式中提供的碳纤维复合材料抗侧滚扭杆的结构示意图。

图2为本实用新型的实施方式中提供的碳纤维复合材料抗侧滚扭杆的另一视角的结构示意图。

附图标记说明：1、扭杆臂；2、连杆；3、接头；4、第一扭杆；5、第二扭杆；6、第一过渡杆；7、第二过渡杆；8、加强肋板；9、弧形杆。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

此外，下面所描述的本实用新型不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

如图1和图2所示为本实用新型提供的碳纤维复合材料抗侧滚扭杆的一种具体实施方式，包括：扭杆本体和一对扭杆臂1，扭杆本体与扭杆臂1为一体成型构件。省去扭杆本体与扭杆臂1之间的连接结构，利用碳纤维复合材料自身的良好的耐疲劳性能来克服车体竖向运动对扭杆本体和扭杆臂1施加的作用力，能够进一步减轻碳纤维复合材料抗侧滚扭杆的整体重量。

扭杆本体包括第一扭杆4以及分别连接在第一扭杆4两端的两段第二扭杆5，第二扭杆5的截面面积小于第一扭杆4的截面面积。为了增加第一扭杆4与第二扭杆5之间的整体性，避免截面面积不同的第一扭杆4与第二扭杆5之间发生界面断裂，第一扭杆4与第二扭杆5之间连接有第一过渡杆6，第一过渡杆6与第一扭杆4配合连接的一端的截面与第一扭杆4的截面形状相同，第一过渡杆6与第二扭杆5配合连接的一端的截面与第二扭杆5的截面形状相同。

一对扭杆臂1分别安装在扭杆本体两端，扭杆臂1与扭杆臂1垂直且一对所扭杆臂1相互平行，扭杆臂1的端部铰接安装有连杆2。在不受外力的情况下，扭杆本体和扭杆臂1均与连杆2垂直，当连杆2在受到车体施加的外力时，连杆2与扭杆臂1之间发生转动，或连杆2发生倾斜，扭杆本体和扭杆臂1与连杆2不再垂直。连杆2远离扭杆臂1的一端铰接安装有接头3。通过接头3将连杆2与车体的其他结构连接。第一扭杆4与第二扭杆5的截面形状均为椭圆形，第一扭杆4的截面的长轴和第二扭杆5的截面的长轴均与扭杆臂1平行。扭杆本体与扭杆臂1之间连接有弧形杆9，弧形杆9的截面形状为圆形。利用弧形杆9将相互垂直的扭杆本体与扭杆臂1连接，使得车体对扭杆臂1的作用力能够有效传递到扭杆本体，能够有效避免扭杆臂1与扭杆本体之间发生断裂。为了避免第二扭杆5与弧形杆9之间发生界面断裂，在第二扭杆5与弧形杆9之间连接有第二过渡杆7，第二过渡杆7与第二扭杆5配合连接的一端的截面与第二扭杆5的截面形状相同，第二过渡杆7与弧形杆9配合连接的一端的截面与弧形杆9的截面形状相同。为了进一步增加弧形杆9的连接强度，弧形杆9上安装有加强肋板8，加强肋板8与扭杆本体平行。

一体成型的扭杆本体和扭杆臂1通过树脂传递模塑成型工艺制备。在成型过程中与模具中预先安装温度传感器和压力传感器，通过实时监控产品不同部位的温度和压力，来对产品成型的温度和压力进行实时调整，以保证产品的质量，避免成型后的扭杆本体和扭杆臂1不均匀导致的产品强度不足。

通过将扭杆本体设计为变截面杆，当车体发生偏移时，车体带动扭杆本体运动，扭杆本体受到扭矩力，当扭矩力较大超过扭杆本体的屈服极限时，均匀截面的扭杆本体会使扭力在扭杆本体的中部集中导致扭杆本体从中部断裂。通过将扭杆本体设计成中间较粗两端较细的变截面杆，能够提高扭杆本体的屈服极限，使得扭杆本体能够承受更大的扭矩力。将碳纤维复合材料的扭杆本体设计为变截面杆，保证碳纤维复合材料的扭杆本体在无需增大扭杆本体的安装空间的前提下，仍能有与钢结构扭杆本体同样的刚度和强度。

作为可替代的实施方式，扭杆本体的截面形状均为圆形，扭杆本体中部的截面直径最大，两端的截面直径最小，扭杆本体的截面直径均匀变化，扭杆本体沿扭杆本体中部的截面对称。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。