Suspension Ball Harne Optimization Design_Hinge Knowledge_Tallsen 1

Die veringbal -skarnier is die belangrikste produk van die afdeling ZF -onderstel -tegnologie -komponente, en die strukturele ontwerp daarvan is die kerntegnologie van die departement. Namate die motorbedryf aanhou ontwikkel, neem die vraag na bal -skarnierprodukte ook toe. In die verlede kon sekere produkontwerpe nie meer aan die huidige behoeftes van die mark voldoen nie. Kliënte benodig nou strenger simulasieomgewings, meer ingewikkelde werkslading en nakoming van nuwe regulatoriese vereistes soos voetgangerbeskerming en kriteria vir die botsing van die gevolgtrekking. Gegewe hierdie omstandighede, is dit noodsaaklik om die tegniese aspekte van die balgewrig te optimaliseer.

Die balverbinding word hoofsaaklik in die voorste vering gebruik, wat die verbinding tussen die staaf en die stuurknoppie vergemaklik. Hierdie verbinding bied die tweede graad van vryheid wat benodig word vir stuur. Om aan hoër klante se verwagtinge te voldoen, verskuif die fokus van navorsing en optimalisering na die verbetering van die verseëling van die prestasie en die weerstand teen moegheid.

Hierdie artikel is gebaseer op ZF se werklike massaproduksie van die Dongfeng Liuzhou B20 -projek vir 'n huishoudelike vervaardiger van oorspronklike toerusting (OEM), met die doel om die struktuur van die hangbalskinge te optimaliseer. Aanvanklik was die plan om voort te gaan met die gebruik van dele van die huidige massa-vervaardigde projek. Na die eerste ronde van die ontwerpvalideringstoetse (DV), is dit egter geïdentifiseer dat daar steeds moontlike risiko's bestaan, hoofsaaklik in die vorm van waterlekkasie en voortydige slytasie. Na ontleding is besluit dat ontwerpverbeterings nodig was om aan die huidige toetsvereistes te voldoen.

Verdere ontleding van ander nuwe binnelandse OEM -projekte het aan die lig gebring dat baie OEM's spesifieke spesifikasies vir bal -skarnierprestasie vasgestel het, met die ontwerpvereistes wat aansienlik toegeneem het. Net so is globale OEM's voortdurend besig om hul spesifikasies vir balskarniere op te dateer. ZF -produkte moet streng omgewingstoestande, meer ingewikkelde en veranderlike bedryfsomstandighede, sowel as meer gedetailleerde botsingsbeskermingsvereistes weerstaan. In die lig van hierdie ontwikkelings het hierdie artikel daarop gemik om 'n redelike optimaliseringskema voor te stel op grond van navorsing en ontleding van die nuwe spesifikasies, ten einde produkte te bekom wat aan die prestasiestandaarde teen 'n laer koste voldoen.

om te bal skarnier:

Balhinges verseker die verbinding van meganismeskettings deur deurlopende kontak en relatiewe beweging te handhaaf. Die verbindingspunte vir hierdie bewegings staan ​​bekend as gewrigte. Balskarniere kan gekategoriseer word as radiaal gelaaide skarniere (begeleide balskarniere) of aksiaal gelaaide skarniere (gelaaide balverbindings). Elke gewrig bestaan ​​uit twee verbindingselemente, soos asse, gewone laers, rattande, ens., Wat met mekaar saamwerk en 'n geskikte meetkunde het vir hul funksie. Die hoofverbindingselemente van die balverbinding is die balstud en die balkas. Afgesien van die werkverrigting van die balverbinding self, is ander eienskappe soos materiaal, grootte, oppervlakgehalte, vragvermoë en smering ook belangrik.

Funksie en tegniese vereistes van die balskarnier:

Die funksie van die balskarnier is om die staaf met die stuurknik te verbind en sodoende drie grade van vryheid te bied. Twee van hierdie grade van vryheid word gebruik vir wielklop en stuur, terwyl die derde 'n elastokinematiese variasie vir die wiel moontlik maak. Die balverbinding kan slegs trek-, druk- en radiale kragte inbring vanweë sy drie rotasiesgrade van vryheid. Ideaal gesproke moet balverbindings geen gratis spel hê om onnodige geraas te vermy nie. Die elastiese verplasing moet tot die minimum beperk word om ongemak tydens bestuur te voorkom en om die subjektiewe evaluering van die bestuurder te handhaaf. Daarbenewens is die werkende wringkrag van die balskarnier 'n belangrike evalueringsindeks en moet dit nie laer wees as die toelaatbare waarde om voortydige slytasie en geraas te vermy nie.

Oorspronklike ontleding van die ontwerpmodusmodus:

1. Mislukking van die verseëling van prestasietoets:

Tydens die beginfase van die B20 -projek is die kliënt versoek om voort te gaan om die bestaande projekprodukte te gebruik om navorsing en ontwikkelingskoste en siklusstyd te verlaag. Tydens die DV -toets is mislukkingsmetodes soos waterlekkasie en roes egter waargeneem in die verseëling van die balskarnier. By inspeksie is daar ontdek dat die balskarnier en die stuurknoppie swak pas het, wat gelei het tot 'n 2,5 mm -vrye gaping tussen hulle. Hierdie gaping kan moontlik lei tot waterlekkasie, wat daarop dui dat die seëlstelsel nie aan die toetsvereistes voldoen nie. Verdere demontage van die balskarnier het ernstige korrosie op die paringsoppervlak met die stuurknop geopenbaar. Dit het bevestig dat die verseëlingprestasie van die huidige produk nie aan die ontwerpvereistes vir die B20 -projek voldoen nie. Opmerklik is sigbare watervlekke en ernstige korrosie op die balspelde in die stofbedekking waargeneem. Dit het aangedui dat die huidige stofbestande stelsel onvoldoende was en dat dit verbeter het.

2. Analise van toetsresultate:

Die toetsresultate het aangedui dat die waterinlaat tydens toetsing onder die W3 -vlak geval het, waar watervlekke visueel waargeneem is. Dit beklemtoon die erns van die omstandighede in die verseëlingstelsel na die toets. Die waterinvloei -area het hoofsaaklik die krae aan albei ente van die balskarnier beïnvloed. Moontlike redes vir die mislukking was soos volg:

- Die samestellingskwaliteit en grootte van die kraag: die kraag het 'n maksimum definisie van die grootte gehad nadat dit gerek is, wat daarop gemik was om te verseker dat die klemkrag aan die ontwerpvereistes voldoen na die elastiese vervorming van die kraag. As die werklike montering egter nie die spesifikasies streng volg nie, kan dit lei tot onvoldoende klemkrag en 'n los kraag.

- Ontwerpfout van die stofbedekking: 'n Vergelykende analise van die stofbedekking -ontwerp het 'n afwyking in die keëlhoek van die labirintgebied aan die lig gebring. Die huidige ontwerp het 'n keëlhoek van 20 °, terwyl die standaardontwerp 'n keëlhoek van 12 ° gehad het. Hierdie afwyking het die risiko van lekkasie verhoog.

- Ontwerpfout van die balpen seëlarea: Die ontwerp van die kogelpen het 'n trapstruktuur by 'n spesifieke gebied, met 'n deursnee van 1 mm groter as die balpenas. Hierdie struktuur het ten doel gehad om te voorkom dat die stofbedekking in die nekposisie van die balpen gedruk word. Onder ekstreme werksomstandighede van die balgewrig, soos op die limietposisie, was die kontakarea tussen die stofbedekking en die stap egter te klein, wat gelei het tot die moontlikheid van mislukking. Daarbenewens kan lae temperature ook tot klein kontakareas lei, wat gapings en waterlekkasie skep.

Bal Harne Optimization Design Scheme:

1. Kraagvergadering optimalisering:

Die mislukking van die kraag -einde het hoofsaaklik voortspruit uit kwessies met die produksie -montering. Om dit aan te spreek, is dit effektief geag om die installeringsgrootte van die kraag in die interne prosesspesifikasie (IPS) te definieer, wat deel word van die produksie -instruksie. Die IP's definieer die installasierigting, die maksimum deursnee van die gereedskaparmatuur en die deursnee van die kraagopening. Verder sal dit ook die Finite Element Analysis (FEA) -verslag en die uitlegverslag van die stofbedekking insluit. Hierdie metode sal die monteerproses verbeter en verseker dat dit aan die ontwerpvereistes voldoen.

2. Optimale ontwerp van die balpen:

Die ontleding van mislukkingsmetodes het aan die lig gebring dat die onredelike ontwerp van die Labirint -gebied van die stofbedekking en die klein kontakarea van die balpen die belangrikste faktore was wat bygedra het tot die verseëlingstoetsfout. Met inagneming van koste- en projekontwikkelingsbeperkings, is die optimalisering van die balpenstruktuur as die mees koste-effektiewe oplossing beskou. Die geoptimaliseerde ontwerp het ten doel gehad om 'n groter kontakarea tussen die balpenstap en die stofomslag te gee toe die balskarnier op sy maksimum werkhoek was. Die oorspronklike ontwerp bevat 'n halfsirkelvormige dwarssnitvorm vir die stap, terwyl die nuwe ontwerp 'n reghoekige dwarssnitstruktuur bekendgestel het en die buitenste deursnee van die stap verhoog het. Dit het gelei tot 'n groter kontakarea en het 'n groter reaksiekrag onder ekstreme werksomstandighede gelewer, wat die risiko van gapings en stofbedekkings in die nek gedruk het.

3. Optimale ontwerptoetsverifikasie:

Monsters gebaseer op die geoptimaliseerde ontwerp is geproduseer en onderworpe aan verseëlingprestasiestoetse. Die resultate het getoon dat die waterinhoud aan die einde van die balpen en die einde van die balskulp slegs 0,1% tot 0 was.2