Optimeiddio Colfach Pêl Atal Design_hinge knowledge_tallsen 1

Y colfach bêl grog yw cynnyrch allweddol Is -adran Cydrannau Technoleg ZF Chassis, a'i ddyluniad strwythurol yw technoleg graidd yr adran. Wrth i'r diwydiant ceir barhau i esblygu, mae'r galw am gynhyrchion colfach pêl hefyd yn cynyddu. Yn y gorffennol, nid oedd rhai dyluniadau cynnyrch bellach yn gallu diwallu anghenion cyfredol y farchnad. Bellach mae angen amgylcheddau efelychu mwy llym, llwythi gweithio mwy cymhleth, a chydymffurfiad â gofynion rheoliadol newydd fel amddiffyn cerddwyr a meini prawf methiant ôl-wrthdrawiad. O ystyried yr amgylchiadau hyn, mae'n hanfodol gwneud y gorau o agweddau technegol cymal y bêl.

Defnyddir y cymal pêl yn bennaf yn yr ataliad blaen, gan hwyluso'r cysylltiad rhwng y wialen a'r migwrn llywio. Mae'r cysylltiad hwn yn darparu'r ail radd o ryddid sy'n ofynnol ar gyfer llywio. Er mwyn cwrdd â disgwyliadau uwch i gwsmeriaid, mae ffocws ymchwil ac optimeiddio yn symud tuag at wella perfformiad selio ac ymwrthedd gwisgo blinder.

Mae'r erthygl hon yn seiliedig ar gynhyrchiad màs gwirioneddol ZF o brosiect Dongfeng Liuzhou B20 ar gyfer gwneuthurwr offer gwreiddiol domestig (OEM), gyda'r bwriad o optimeiddio strwythur colfach y bêl grog. I ddechrau, y cynllun oedd parhau i ddefnyddio rhannau o'r prosiect masgynhyrchu cyfredol. Fodd bynnag, ar ôl y rownd gyntaf o brofion dilysu dylunio (DV), nodwyd bod risgiau posibl o hyd, yn bennaf ar ffurf gollyngiadau dŵr a gwisgo cynamserol. Ar ôl dadansoddi, penderfynwyd bod angen gwelliannau i ddylunio i fodloni gofynion cyfredol y prawf.

Datgelodd dadansoddiad pellach o brosiectau OEM domestig newydd eraill fod llawer o OEMs wedi sefydlu manylebau penodol ar gyfer perfformiad colfachau pêl, gyda gofynion dylunio wedi cynyddu'n sylweddol. Yn yr un modd, mae OEMs byd -eang yn diweddaru eu manylebau ar gyfer colfachau pêl yn barhaus. Mae angen i gynhyrchion ZF wrthsefyll amodau amgylcheddol llymach, amodau gweithredu mwy cymhleth ac amrywiol, yn ogystal â gofynion amddiffyn gwrthdrawiadau manylach. Yng ngoleuni'r datblygiadau hyn, nod yr erthygl hon yw cynnig cynllun optimeiddio rhesymol yn seiliedig ar ymchwil a dadansoddiad o'r manylebau newydd, er mwyn cael cynhyrchion sy'n cwrdd â safonau perfformiad am gost is.

i golfach bêl:

Mae colfachau pêl yn sicrhau cysylltiad cadwyni mecanwaith trwy gynnal cyswllt parhaus a symud cymharol. Gelwir y pwyntiau cysylltiad ar gyfer y symudiadau hyn yn gymalau. Gellir categoreiddio colfachau pêl fel colfachau wedi'u llwytho'n radical (colfachau pêl dan arweiniad) neu golfachau wedi'u llwytho'n echelinol (cymalau pêl wedi'u llwytho). Mae pob cymal yn cynnwys dwy elfen gysylltu, megis siafftiau, berynnau plaen, dannedd gêr, ac ati, sy'n cydweithredu â'i gilydd ac sydd â geometreg addas ar gyfer eu swyddogaeth. Prif elfennau cysylltu cymal y bêl yw'r fridfa bêl a'r soced bêl. Ar wahân i berfformiad y cymal pêl ei hun, mae nodweddion eraill fel deunydd, maint, ansawdd arwyneb, gallu cario llwyth, ac iro hefyd yn bwysig.

Swyddogaeth a gofynion technegol y colfach bêl:

Swyddogaeth colfach y bêl yw cysylltu'r wialen â'r migwrn llywio, a thrwy hynny ddarparu tair gradd o ryddid. Defnyddir dwy o'r graddau hyn o ryddid ar gyfer curo a llywio olwyn, tra bod y drydedd yn caniatáu ar gyfer amrywiad elastokinematig ar gyfer yr olwyn. Dim ond oherwydd ei dair gradd cylchdro o ryddid y gall cymal y bêl gyflwyno cymal y bêl. Yn ddelfrydol, ni ddylai cymalau pêl gael unrhyw chwarae am ddim i osgoi sŵn diangen. Dylid lleihau'r dadleoliad elastig i atal anghysur wrth yrru ac i gynnal gwerthusiad goddrychol y gyrrwr. Yn ogystal, mae torque gweithio colfach y bêl yn fynegai gwerthuso pwysig ac ni ddylai fod yn is na'r gwerth a ganiateir i osgoi gwisgo a sŵn cynamserol.

Dadansoddiad modd methiant dylunio gwreiddiol:

1. Methiant Selio Prawf Perfformiad:

Yn ystod cam cychwynnol y prosiect B20, gofynnodd y cwsmer iddo barhau i ddefnyddio'r cynhyrchion prosiect presennol i leihau costau ymchwil a datblygu ac amser beicio. Fodd bynnag, yn ystod y prawf DV, gwelwyd dulliau methu fel gollyngiadau dŵr a rhwd ym mherfformiad selio'r colfach bêl. Ar ôl ei archwilio, darganfuwyd bod ffitiad gwael ar y colfach bêl a'r migwrn llywio, gan arwain at fwlch rhydd o 2.5mm rhyngddynt. Gallai'r bwlch hwn arwain at ollyngiadau dŵr, gan nodi nad oedd y system selio yn cwrdd â gofynion y prawf. Datgelodd dadosod ymhellach y colfach bêl gyrydiad difrifol ar yr wyneb paru gyda'r migwrn llywio. Cadarnhaodd hyn nad oedd perfformiad selio'r cynnyrch cyfredol yn cwrdd â'r gofynion dylunio ar gyfer y prosiect B20. Yn nodedig, gwelwyd staeniau dŵr gweladwy a chyrydiad difrifol ar y pinnau pêl yn ardal y gorchudd llwch. Roedd hyn yn dangos bod y system atal llwch gyfredol yn ddigonol ac roedd angen ei gwella.

2. Dadansoddiad o ganlyniadau profion:

Roedd canlyniadau'r profion yn dangos bod y dŵr sy'n dod i mewn yn ystod y profion yn dod o dan lefel W3, lle arsylwyd ar staeniau dŵr yn weledol. Amlygodd hyn ddifrifoldeb amodau mynediad dŵr yn y system selio ar ôl y prawf. Effeithiodd yr ardal sy'n dod i mewn i ddŵr yn bennaf ar y coleri ar ddau ben y colfach bêl. Roedd y rhesymau posib dros y methiant fel a ganlyn:

- Ansawdd cynulliad a dewis maint y goler: Roedd gan y coler ddiffiniad maint uchaf ar ôl cael ei ymestyn, a oedd â'r nod o sicrhau bod y grym clampio yn cwrdd â'r gofynion dylunio ar ôl dadffurfiad elastig y goler. Fodd bynnag, pe na bai'r cynulliad gwirioneddol yn dilyn y manylebau'n llym, gallai arwain at rym clampio annigonol a choler rhydd.

- Methiant Dylunio'r Clawr Llwch: Datgelodd dadansoddiad cymharol o ddyluniad y gorchudd llwch wyriad yn ongl côn ardal y labyrinth. Roedd gan y dyluniad cyfredol ongl côn o 20 °, tra bod gan y dyluniad safonol ongl côn o 12 °. Cynyddodd y gwyriad hwn y risg o ollyngiadau.

- Methiant dylunio ardal selio pin y bêl: Roedd gan ddyluniad y pin pêl strwythur grisiog mewn ardal benodol, gyda diamedr 1mm yn fwy na'r siafft pin pêl. Nod y strwythur hwn oedd atal y gorchudd llwch rhag cael ei wasgu i safle gwddf y pin pêl. Fodd bynnag, o dan amodau gwaith eithafol y cymal pêl, megis yn y safle terfyn, roedd yr ardal gyswllt rhwng y gorchudd llwch a'r cam yn rhy fach, gan arwain at y posibilrwydd o fethu. Yn ogystal, gallai tymereddau isel hefyd arwain at fannau cyswllt bach, gan greu bylchau a gollyngiadau dŵr.

Cynllun dylunio optimeiddio colfach pêl:

1. Optimeiddio Cynulliad Coler:

Deilliodd methiant diwedd y coler yn bennaf o faterion gyda'r cynulliad cynhyrchu. Er mwyn mynd i'r afael â hyn, barnwyd ei bod yn effeithiol diffinio maint gosod y coler yn y fanyleb broses fewnol (IPS), sy'n dod yn rhan o'r cyfarwyddyd gweithrediad cynhyrchu. Byddai'r IPS yn diffinio'r cyfeiriad gosod, diamedr uchaf y gosodiad offer, ac ystod diamedr agoriad y coler. At hynny, byddai hefyd yn cynnwys adroddiad Dadansoddiad Elfen Cyfyngedig (FEA) ac adroddiad cynllun y clawr llwch. Byddai'r dull hwn yn gwella'r broses ymgynnull ac yn sicrhau ei fod yn cwrdd â'r gofynion dylunio.

2. Dyluniad gorau posibl y pin pêl:

Datgelodd y dadansoddiad o foddau methu mai dyluniad afresymol ardal labyrinth y gorchudd llwch ac ardal gyswllt fach y cam pin pêl oedd y prif ffactorau a gyfrannodd at fethiant y prawf selio. O ystyried cyfyngiadau cost a datblygu prosiectau, ystyriwyd bod optimeiddio strwythur y pin pêl yn ateb mwyaf cost-effeithiol. Nod y dyluniad optimized oedd darparu ardal gyswllt fwy rhwng y cam pin pêl a'r gorchudd llwch pan oedd colfach y bêl ar ei ongl weithio uchaf. Roedd y dyluniad gwreiddiol yn cynnwys siâp trawsdoriadol hanner cylchol ar gyfer y cam, tra bod y dyluniad newydd yn cyflwyno strwythur trawsdoriadol hirsgwar ac yn cynyddu diamedr allanol y cam. Arweiniodd hyn at ardal gyswllt fwy a darparu mwy o rym ymateb o dan amodau gwaith eithafol, gan leihau'r risg y bydd bylchau a gorchuddion llwch yn cael eu pwyso i'r gwddf.

3. Gwirio prawf dylunio gorau posibl:

Cynhyrchwyd samplau yn seiliedig ar y dyluniad optimized ac roeddent yn destun selio profion perfformiad. Dangosodd y canlyniadau mai dim ond 0.1% i 0 oedd y cynnwys dŵr ar ddiwedd y pin pêl a diwedd y gragen bêl.2