Suspension Ball Scharnieroptimierung Design_hinge Knowledge_Tallsen

Aufhängelbaumscharnier ist das Kernprodukt der Abteilung für ZF Chassis Technology Components, und sein strukturelles Design ist die Kerntechnologie der Abteilung. Während sich die Automobilindustrie weiterentwickelt, nimmt auch die Anforderungen an Ballscharnierprodukte zu. Der aktuelle Markt erfordert strengere Simulationsumgebungen, komplexe Arbeitsbelastungen und Einhaltung neuer regulatorischer Anforderungen wie Fußgängerschutz und Versagen nach der Kollision. Um diese Anforderungen gerecht zu werden, ist die technische Optimierung des Ballgelenks von entscheidender Bedeutung.

Das Kugelgelenk wird hauptsächlich in der vorderen Suspension verwendet und dient als Verbindung zwischen Stange und Lenkknöchel. Diese Verbindung liefert den zweiten Rad der Freiheit und ermöglicht das Lenk. Um höhere Kundenanforderungen zu erfüllen, müssen die Versiegelungsleistung und Ermüdungsverschleißleistung des Ballgelenks verbessert werden.

Dieser Artikel konzentriert sich auf die Optimierung der Struktur des Hängebers für das inländische OEM -Projekt (Dongfeng Liuzhou B20 -Projekt) der ZF -Massenproduktion. Zunächst war der Plan, die aktuellen Massenproduktionsteile weiter zu verwenden. Nach der ersten Runde von DV -Tests wurde jedoch festgestellt, dass es Risiken gab, einschließlich Wasserleckage und frühzeitiger Verschleiß. Weitere Analysen ergab, dass das Design verbessert werden muss, um die aktuellen Testanforderungen zu erfüllen.

Durch die Analyse anderer inländischer OEM -Projekte wurde festgestellt, dass viele OEMs spezifische Spezifikationen für Ballscharniere formuliert haben, was die Entwurfsanforderungen erheblich erhöht. Globale OEMs aktualisieren auch ständig ihre Spezifikationen für Ballscharniere. Dies bedeutet, dass ZF -Produkte den Umweltbedingungen, komplexeren Arbeitsbedingungen und detaillierteren Kollisionsschutzbedingungen standhalten müssen. Daher ist es notwendig, die neuen Spezifikationen zu erforschen und zu analysieren, um einen angemessenen Optimierungsplan zu entwickeln, der die Leistungsanforderungen zu geringeren Kosten erfüllen kann.

Kugelscharnier:

Kugelscharniere behalten den kontinuierlichen Kontakt und die relative Bewegung zwischen Mechanismusketten. Die Gelenke, bei denen diese Bewegungen auftreten, werden als Ballscharniere bezeichnet. Es gibt zwei Arten von Kugelscharnieren: radial beladene Scharniere (geführte Kugelscharniere) und axial beladene Scharniere (belastete Kugelgelenke). Die wichtigsten Verbindungselemente des Ballgelenks sind der Ballbolzen und die Ballhöhle. Die Arbeitsleistung des Kugelgelenks sowie andere Eigenschaften wie Material, Größe, Oberflächenqualität, Tragfähigkeit und Schmierung sind wichtige Überlegungen.

Funktions- und technische Anforderungen des Kugelscharniers:

Die Funktion des Kugelscharniers besteht darin, die Stange mit dem Lenkknöchel zu verbinden und drei Freiheitsgrade für Kraft- und Bewegungsübertragung bereitzustellen. Zwei Freiheitsgrade werden für Radschläge und Lenkung verwendet, während der dritte Freiheitsgrad elastokinematische Variationen für das Rad ermöglicht. Die Kugelgelenk sollte unter normalen Betriebsbedingungen eine minimale elastische Verschiebung aufweisen, um Beschwerden zu vermeiden und die Bewertung der Fahrer zu beeinflussen. Darüber hinaus sollte das Arbeitsmoment des Kugelscharners nicht niedriger sein als der zulässige Wert, um einen frühen Verschleiß und Geräusch zu verhindern.

Analyse des ursprünglichen Entwurfsausfallmodus:

Während der Anfangsphase des B20 -Projekts ergab der Dichtungsleistungstest Fehlermodi wie Wasserlecks und Rost. Eine weitere Analyse zeigte, dass das Kugelscharnier und das Lenkknöchel nicht richtig passen, was zu einem 2,5 -mm -Lücken führte, was das Risiko eines Ausfalls des Wasserlecks und des Versiegungssystems darstellte. Die Demontage des Kugelscharniers ergab eine schwere Korrosion auf der Paarungsfläche mit dem Lenkknuck. Es wurde der Schluss gezogen, dass das aktuelle staubdichtes System nicht den Entwurfsanforderungen entsprach und verbessert werden musste.

Optimales Designschema für Ballscharnier:

Zwei Hauptfaktoren wurden als potenzielle Mitwirkende zum Versiegelungstestausfall identifiziert: Baugruppenqualität und Größenauswahl des Kragens und Entwurfsausfall der Staubbedeckung. Um das Problem der Baugruppe anzugehen, wurde die Installationsgröße des Kragens in der IPS (interne Prozessspezifikation) definiert. Diese Spezifikation enthält Richtlinien für die Kragenbaugruppe, um sicherzustellen, dass sie den Entwurfsanforderungen entspricht. Zusätzlich wurden die Staubabdeckung und das Ballstiftdesign optimiert, um die Versiegelungsleistung zu verbessern. Das Staubabdeckungsdesign wurde so modifiziert, dass sie dem erwarteten Kegelwinkel entspricht, und der Ballstiftschritt wurde neu gestaltet, um den Kontaktbereich mit der Staubbedeckung zu erhöhen.

Optimale Konstruktionstestüberprüfung:

Die Proben wurden basierend auf dem optimierten Konstruktionsschema hergestellt und der Versiegelungstest durchgeführt. Die Ergebnisse zeigten eine signifikante Verbesserung, wobei der Wassergehalt an der Kugelstift und der Kugelschale von nur 0,1% bis 0,2% lag. Der Test war erfolgreich und die Korrosionssituation des optimierten Designs war im Vergleich zum ursprünglichen Design erheblich besser.

Das optimierte Designschema für das Ballscharnier im B20 -Projekt zeigte eine verbesserte Versiegelungsleistung. Obwohl es Potenzial für eine noch bessere Leistung gibt, erwies sich die aktuelle Lösung als wirksam innerhalb der Zeitbeschränkungen des Projekts. In diesem Projekt wurde hervorgehoben, wie wichtig es ist, die Kundenanforderungen gründlich zu analysieren und ein umfassendes Layout vor Beginn der Produktion zu entwickeln. Durch die Implementierung des optimierten Designs konnte ZF die Anforderungen des OEM -Projekts erfüllen und die Versiegelungsleistung des Kugelscharniers verbessern.