Disseny d'optimització de la frontissa de boles de suspensió

La Hinge de boles de suspensió és el producte fonamental de la divisió de components de la tecnologia del xassís ZF i el seu disseny estructural és la tecnologia bàsica del departament. A mesura que la indústria de l’automòbil continua desenvolupant -se, els requisits per als productes de la frontissa de pilota també augmenten. El mercat actual exigeix ​​entorns de simulació més estrictes, càrregues de treball complexes i compliment de nous requisits normatius com la protecció dels vianants i la fallada post-col·lisió. Per satisfer aquestes demandes, l’optimització tècnica de l’articulació de la bola és crucial.

L’articulació de la bola s’utilitza principalment a la suspensió frontal, que serveix com a connexió entre la vareta i el puny de la direcció. Aquesta connexió proporciona el segon grau de llibertat de rodes, permetent la direcció. Per tal de complir les necessitats més elevades dels clients, cal millorar el rendiment del segell i el desgast de fatiga de l’articulació de la pilota.

Aquest article se centra en l’optimització de l’estructura de la frontissa de boles de suspensió per al projecte OEM domèstic (Projecte Dongfeng Liuzhou B20) de la producció massiva de ZF. Inicialment, el pla era continuar utilitzant les parts actuals produïdes en massa. No obstant això, després de la primera ronda de proves de DV, es va descobrir que hi havia riscos implicats, incloent fuites d'aigua i desgast precoç. Una anàlisi posterior va revelar la necessitat de millorar el disseny per complir els requisits de prova actuals.

Mitjançant l’anàlisi d’altres projectes d’OEM domèstics, es va trobar que molts fabricants d’OEM han formulat especificacions específiques per a les frontisses de boles, augmentant significativament els requisits de disseny. Els OEM globals també actualitzen contínuament les seves especificacions per a les frontisses de boles. Això significa que els productes ZF han de suportar condicions ambientals més dures, condicions de treball més complexes i requisits més detallats de protecció de col·lisions. Per tant, és necessari investigar i analitzar les noves especificacions per desenvolupar un pla d’optimització raonable que pugui satisfer els requisits de rendiment a un cost inferior.

a la frontissa de pilota:

Les frontisses de boles mantenen el contacte continu i el moviment relatiu entre les cadenes de mecanisme. Les articulacions on es produeixen aquests moviments s’anomenen frontisses de boles. Hi ha dos tipus de frontisses de boles: les frontisses carregades radialment (frontisses de boles guiades) i les frontisses carregades axialment (juntes de boles carregades). Els principals elements de connexió de l’articulació de la bola són el boles i la presa de boles. El rendiment de treball de l’articulació de la bola, així com d’altres característiques com ara material, mida, qualitat de superfície, capacitat de càrrega i lubricació, són consideracions importants.

Funció i requisits tècnics de la frontissa:

La funció de la frontissa de boles és connectar la vareta amb el puny de direcció, proporcionant tres graus de llibertat per a la força i la transmissió de moviment. S'utilitzen dos graus de llibertat per a la pallissa de les rodes i la direcció, mentre que el tercer grau de llibertat permet una variació elastocinemàtica per a la roda. L’articulació de la bola hauria de tenir un desplaçament elàstic mínim en condicions de funcionament normals per evitar molèsties i afectar l’avaluació del conductor. A més, el parell de treball de la frontissa de la bola no ha de ser inferior al valor admissible per evitar el desgast i el soroll precoç.

Anàlisi del mode de fallada de disseny original:

Durant l’etapa inicial del projecte B20, la prova de rendiment de segellat va revelar modes de fallada com la fuga d’aigua i el rovell. Una anàlisi posterior va demostrar que la frontissa de boles i la direcció de la direcció no encaixaven correctament, donant lloc a una bretxa de 2,5 mm, que suposava un risc de fuites d'aigua i fallada del sistema de segellat. El desmuntatge de la frontissa de la bola va revelar una corrosió severa a la superfície d’aparellament amb el artell de direcció. Es va concloure que el sistema actual a prova de pols no complia els requisits de disseny i necessitava una millora.

Esquema de disseny òptim per a la frontissa de boles:

Es van identificar dos factors principals com a possibles col·laboradors de la fallada de la prova de segellat: la qualitat del muntatge i la selecció de la mida del collet i la fallada del disseny de la coberta de la pols. Per solucionar el problema de muntatge, la mida de la instal·lació del collet es va definir a l’IPS (Especificació del procés intern). Aquesta especificació proporciona directrius per al muntatge de coll, garantint que compleixi els requisits de disseny. A més, es va optimitzar la coberta de la pols i el disseny del passador de boles per millorar el rendiment de segellat. El disseny de la coberta de la pols es va modificar per coincidir amb l’angle del con previst i es va redissenyar el pas del passador de bola per augmentar l’àrea de contacte amb la coberta de la pols.

Verificació de proves de disseny òptim:

Es van produir mostres a partir de l'esquema de disseny optimitzat i es va realitzar la prova de rendiment de segellat. Els resultats van mostrar una millora significativa, amb el contingut d'aigua al passador de bola i la closca de bola que va des del 0,1% fins al 0,2%. La prova va tenir èxit i la situació de corrosió del disseny optimitzat va ser considerablement millor en comparació amb el disseny original.

L’esquema de disseny optimitzat per a la frontissa de boles del projecte B20 va demostrar un rendiment de segellat millorat. Tot i que hi ha un rendiment encara millor, la solució actual es va demostrar efectiva en les restriccions horàries del projecte. Aquest projecte va posar de manifest la importància d’analitzar a fons els requisits dels clients i desenvolupar un disseny complet abans de començar la producció. En implementar el disseny optimitzat, ZF va poder satisfer les exigències del projecte OEM i millorar el rendiment de segellat de la frontissa de pilota.