Оптимизация на пантата на бала на окачването design_hinge knowledge_tallsen 1

Пантата на окачването на топка е ключовият продукт на отдела за компоненти на ZF Chassis Technology, а нейният структурен дизайн е основната технология на отдела. Тъй като автомобилната индустрия продължава да се развива, търсенето на продукти за панта на топка също се увеличава. В миналото някои дизайни на продукти вече не са били в състояние да задоволят текущите нужди на пазара. Сега клиентите изискват по-строги симулационни среди, по-сложни работни натоварвания и спазване на новите регулаторни изисквания, като например критерии за отказ на пешеходци и отказ след сблъсък. Като се имат предвид тези обстоятелства, е наложително да се оптимизират техническите аспекти на топката.

Топковата става се използва предимно в предното окачване, улеснявайки връзката между пръта и кормилото. Тази връзка осигурява втората степен на свобода, необходима за управление. За да отговори на по -високите очаквания на клиентите, фокусът на изследванията и оптимизацията се измества към подобряване на уплътняването и устойчивостта на износване на умора.

Тази статия се основава на действителното масово производство на ZF на проекта Dongfeng Liuzhou B20 за вътрешен производител на оригинално оборудване (OEM), с намерение да оптимизира структурата на пантата на окачването. Първоначално планът беше да продължи да използва части от настоящия масово произведен проект. Въпреки това, след първия кръг на тестовете за валидиране на дизайна (DV), беше установено, че все още има потенциални рискове, главно под формата на изтичане на вода и преждевременно износване. След анализ беше решено подобренията на дизайна да са необходими, за да се отговори на настоящите изисквания за тест.

По -нататъшният анализ на други нови вътрешни OEM проекти разкри, че много OEM производители са установили специфични спецификации за производителността на пантата на топката, като дизайнерските изисквания значително се увеличават. По подобен начин глобалните OEM производители непрекъснато актуализират своите спецификации за панти на топката. Продуктите ZF трябва да издържат на по -строги условия на околната среда, по -сложни и променливи работни условия, както и по -подробни изисквания за защита на сблъсъка. В светлината на тези разработки тази статия има за цел да предложи разумна схема за оптимизация, основана на изследване и анализ на новите спецификации, за да се получат продукти, които отговарят на стандартите за ефективност на по -ниска цена.

до пантата на топка:

Пантите на топката гарантират връзката на веригите на механизма чрез поддържане на непрекъснат контакт и относително движение. Точките на връзка за тези движения са известни като стави. Панти на топката могат да бъдат категоризирани като радиално натоварени панти (панти с водачи) или аксиално натоварени панти (заредени топкови фуги). Всяка фуга се състои от два свързващи елемента, като шахти, обикновени лагери, зъбни зъби и т.н., които си сътрудничат помежду си и имат подходяща геометрия за своята функция. Основните свързващи елементи на топката на топката са топката и гнездото на топката. Освен ефективността на самата топка фуга, са важни и други характеристики като материал, размер, качество на повърхността, носене на товари и смазване.

Функция и технически изисквания на пантата на топката:

Функцията на пантата на топката е да свърже пръчката с кормилното кокалче, като по този начин осигурява три степени на свобода. Две от тези степени на свобода се използват за биене на колела и управление, докато третата позволява еластокинематична вариация за колелото. Топковата става може да въведе само опън, компресивни и радиални сили поради трите си ротационни степени на свобода. В идеалния случай топка ставите не трябва да имат свободна игра, за да се избегне ненужен шум. Еластичното изместване трябва да бъде сведено до минимум, за да се предотврати дискомфортът по време на шофиране и да се поддържа субективната оценка на водача. Освен това, работният въртящ момент на пантата на топката е важен индекс на оценката и не трябва да бъде по -нисък от допустимата стойност, за да се избегне преждевременното износване и шум.

Оригинален анализ на режима на отказ на дизайна:

1. Неуспех на теста за запечатване на ефективността:

По време на първоначалния етап на проекта B20, той е поискан от клиента да продължи да използва съществуващите продукти на проекта, за да намали разходите за изследвания и разработки и време за цикъл. По време на DV теста обаче се наблюдават режими на отказ като изтичане на вода и ръжда при запечатващите характеристики на пантата на топката. При проверка беше открито, че пантата на топката и кормилното кокалче имат лошо приспособяване, което води до 2,5 мм свободна пропаст между тях. Тази пропаст потенциално може да доведе до изтичане на вода, което показва, че уплътняващата система не отговаря на изискванията за изпитване. По -нататъшното разглобяване на пантата на топката разкрива тежка корозия на повърхността на чифтосване с кормилото. Това потвърди, че запечатването на текущия продукт не отговаря на изискванията за проектиране на проекта B20. По -специално, видимите водни петна и силна корозия са наблюдавани върху топките на топките в областта на праховия капак. Това показва, че сегашната система за устойчивост на прах е недостатъчна и изисква подобрение.

2. Анализ на резултатите от теста:

Резултатите от теста показват, че навлизането на вода по време на тестване е паднало под нивото на W3, където са визуално наблюдавани петна от вода. Това подчерта тежестта на условията за входящо за вода в системата за уплътняване след теста. Районът за навлизане на вода се отрази главно на яките в двата края на пантата на топката. Възможни причини за провала са следните:

- Качество на сглобяване и избор на размер на яката: яката има максимална дефиниция на размера след разтягане, която беше насочена към гарантиране, че силата на затягане отговаря на изискванията за проектиране след еластичната деформация на яката. Ако обаче действителният монтаж не следва стриктно спецификациите, това може да доведе до недостатъчна сила на затягане и свободна яка.

- Неуспех на дизайна на праховия капак: Сравнителен анализ на дизайна на праховия капак разкри отклонение в ъгъла на конуса на района на лабиринта. Текущият дизайн имаше ъгъл на конус 20 °, докато стандартният дизайн имаше ъгъл на конус 12 °. Това отклонение увеличи риска от изтичане.

- Проектиране на дизайн на зоната за уплътняване на топката: Дизайнът на топката на топката имаше стъпална конструкция на определена зона, с диаметър 1 мм по -голям от вала на щифта с топка. Тази структура има за цел да предотврати притискането на праховия капак в положението на шията на топката. Въпреки това, при екстремни условия на труд на топката на топката, например на гранично положение, контактната площ между праховото покритие и стъпката беше твърде малка, което води до възможността за повреда. Освен това, ниските температури също могат да доведат до малки зони за контакт, създавайки пропуски и изтичане на вода.

Схема за проектиране на оптимизация на пантата:

1. Оптимизация на сглобяването на яката:

Неуспехът на края на яката е резултат основно от проблеми с производствения монтаж. За да се справи с това, беше счетено за ефективно да се определи размерът на инсталацията на яката във вътрешната спецификация на процеса (IPS), която става част от инструкцията за производствена работа. IPS ще определи посоката на инсталиране, максималния диаметър на приспособлението за инструменти и диапазона на диаметъра на отвора на яката. Освен това, той ще включва и доклада за анализ на крайните елементи (FEA) и доклада за оформление на праховата покривка. Този метод би подобрил процеса на сглобяване и гарантира, че той отговаря на изискванията за проектиране.

2. Оптимален дизайн на топката с топка:

Анализът на режимите на отказ разкри, че неразумният дизайн на лабиринтната зона на праховата покривка и малката зона за контакт на стъпката на топката са основните фактори, допринасящи за повредата на теста за уплътняване. Като се имат предвид ограниченията за разработка на разходите и проектите, оптимизирането на структурата на топката на топката се счита за най-рентабилното решение. Оптимизираният дизайн има за цел да осигури по -голяма зона за контакт между стъпката на щифта на топката и капака на праха, когато пантата на топката беше под максималния си работен ъгъл. Оригиналният дизайн включваше полукръгла форма на напречно сечение за стъпката, докато новият дизайн въведе правоъгълна структура на напречно сечение и увеличи външния диаметър на стъпката. Това доведе до по -голяма зона за контакт и осигури по -голяма реакционна сила при екстремни условия на труд, намалявайки риска от пролуки и прахови покрития да бъдат притиснати във врата.

3. Оптимална проверка на теста за дизайн:

Пробите, базирани на оптимизирания дизайн, бяха произведени и подложени на тестове за уплътняване на производителността. Резултатите показват, че съдържанието на вода в края на топката и края на челната обвивка е само 0,1% до 0.2