Optimización de bisagra de bola de suspensión Design_hinge Knowllege_tallsen

Suspension Ball Bish es el producto central de la división de Componentes de Tecnología del Chasis ZF, y su diseño estructural es la tecnología central del departamento. A medida que la industria del automóvil continúa desarrollándose, los requisitos para los productos de bisagra de pelota también están aumentando. El mercado actual exige entornos de simulación más estrictos, cargas de trabajo complejas y el cumplimiento de los nuevos requisitos reglamentarios, como la protección de peatones y la falla posterior a la colisión. Para satisfacer estas demandas, la optimización técnica de la articulación de la pelota es crucial.

La junta de bola se usa principalmente en la suspensión delantera, que sirve como conexión entre la barra y el nudillo de dirección. Esta conexión proporciona el grado de libertad de la segunda rueda, lo que permite la dirección. Para cumplir con los requisitos de los clientes más altos, el rendimiento del sellado y el rendimiento de la fatiga de la articulación de la pelota deben mejorarse.

Este artículo se centra en la optimización de la estructura de bisagra de bola de suspensión para el proyecto OEM doméstico (Proyecto Dongfeng Liuzhou B20) de la producción en masa de ZF. Inicialmente, el plan era continuar utilizando las piezas actuales producidas en masa. Sin embargo, después de la primera ronda de pruebas de DV, se descubrió que había riesgos involucrados, incluidas la fuga de agua y el uso temprano. Un análisis posterior reveló la necesidad de mejorar el diseño para cumplir con los requisitos de prueba actuales.

A través del análisis de otros proyectos OEM domésticos, se descubrió que muchos OEM han formulado especificaciones específicas para las bisagras de pelota, lo que aumenta significativamente los requisitos de diseño. Los OEM globales también están actualizando continuamente sus especificaciones para las bisagras de pelota. Esto significa que los productos ZF deben resistir condiciones ambientales más duras, condiciones de trabajo más complejas y requisitos de protección de colisión más detallados. Por lo tanto, es necesario investigar y analizar las nuevas especificaciones para desarrollar un plan de optimización razonable que pueda cumplir con los requisitos de rendimiento a un costo menor.

a la bisagra de la pelota:

Las bisagras de la pelota mantienen el contacto continuo y el movimiento relativo entre las cadenas de mecanismo. Las articulaciones donde ocurren estos movimientos se llaman bisagras de pelota. Hay dos tipos de bisagras de bolas: bisagras cargadas radialmente (bisagras guiadas) y bisagras cargadas axialmente (juntas de bola cargadas). Los principales elementos de conexión de la articulación de la pelota son el semental de la pelota y el enchufe de la pelota. El rendimiento de trabajo de la articulación de la pelota, así como otras características, como material, tamaño, calidad de la superficie, capacidad de carga de carga y lubricación, son consideraciones importantes.

Función y requisitos técnicos de la bisagra de pelota:

La función de la bisagra de la pelota es conectar la varilla con el nudillo de dirección, proporcionando tres grados de libertad para la fuerza y ​​la transmisión de movimiento. Se utilizan dos grados de libertad para la batería y la dirección de las ruedas, mientras que el tercer grado de libertad permite la variación eltoquinemática para la rueda. La articulación de la bola debe tener un desplazamiento elástico mínimo en condiciones de funcionamiento normales para evitar molestias y afectar la evaluación del conductor. Además, el par de trabajo de la bisagra de la pelota no debe ser más bajo que el valor permitido para evitar el uso y el ruido temprano.

Análisis del modo de falla de diseño original:

Durante la etapa inicial del proyecto B20, la prueba de rendimiento de sellado reveló modos de falla, como fugas de agua y óxido. Un análisis posterior mostró que la bisagra de la bola y el nudillo de dirección no se ajustaban correctamente, lo que resultó en un espacio de 2.5 mm, lo que representa un riesgo de fuga de agua y falla del sistema de sellado. El desmontaje de la bisagra de la pelota reveló una corrosión severa en la superficie de apareamiento con el nudillo de dirección. Se concluyó que el sistema actual a prueba de polvo no cumplía con los requisitos de diseño y necesitaba una mejora.

Esquema de diseño óptimo para bisagra de pelota:

Se identificaron dos factores principales como posibles contribuyentes a la falla de la prueba de sellado: calidad de ensamblaje y selección de tamaño del collar, y falla de diseño de la cubierta del polvo. Para abordar el problema del ensamblaje, el tamaño de instalación del collar se definió en el IPS (especificación de proceso interno). Esta especificación proporciona pautas para el ensamblaje del collar, asegurando que cumpla con los requisitos de diseño. Además, la cubierta del polvo y el diseño del pasador de bola se optimizaron para mejorar el rendimiento del sellado. El diseño de la cubierta del polvo se modificó para que coincida con el ángulo del cono esperado, y el paso del pasador de la bola se rediseñó para aumentar el área de contacto con la cubierta del polvo.

Verificación de prueba de diseño óptima:

Las muestras se produjeron en función del esquema de diseño optimizado, y se realizó la prueba de rendimiento de sellado. Los resultados mostraron una mejora significativa, con el contenido de agua en el pasador de la pelota y los extremos de la bola que varían de solo 0.1% a 0.2%. La prueba fue exitosa y la situación de corrosión del diseño optimizado fue considerablemente mejor en comparación con el diseño original.

El esquema de diseño optimizado para la bisagra de pelota en el proyecto B20 demostró un rendimiento de sellado mejorado. Si bien existe el potencial de un rendimiento aún mejor, la solución actual demostró ser efectiva dentro de las limitaciones de tiempo del proyecto. Este proyecto destacó la importancia de analizar a fondo los requisitos del cliente y desarrollar un diseño integral antes de comenzar la producción. Al implementar el diseño optimizado, ZF pudo satisfacer las demandas del proyecto OEM y mejorar el rendimiento de sellado de la bisagra de pelota.