Jousituspallon saranan optimointi suunnittelu_hinge Knowledge_tallsen 1

Jousituspallon sarana on ZF -rungon teknologiakomponentti -divisioonan keskeinen tuote, ja sen rakennesuunnittelu on osaston ydinteknologia. Autoteollisuuden kehittymisen myötä myös pallo -saranatuotteiden kysyntä kasvaa. Aikaisemmin tietyt tuotesuunnitelmat eivät enää pystyneet vastaamaan markkinoiden nykyisiä tarpeita. Asiakkaat vaativat nyt tiukempia simulaatioympäristöjä, monimutkaisempia työkuormia ja uusien sääntelyvaatimusten, kuten jalankulkijoiden suojauksen ja törmäyksen jälkeisten vikakriteerien, noudattamista. Näiden olosuhteiden vuoksi on välttämätöntä optimoida pallovelen tekniset näkökohdat.

Kuulinveliä käytetään ensisijaisesti etujousituksessa helpottaen sauvan ja ohjauskisan välistä yhteyttä. Tämä yhteys tarjoaa toisen ohjauksen edellyttämän vapausasteen. Suurempien asiakkaiden odotusten vastaamiseksi tutkimuksen ja optimoinnin painopiste siirtyy parantamaan tiivistymistehokkuutta ja väsymysten kulumiskestävyyttä.

Tämä artikkeli perustuu Dongfeng Liuzhou B20 -projektin ZF: n todelliseen massatuotantoon kotimaisen alkuperäisen laitevalmistajan (OEM) tarkoituksena optimoida jousituspallo -saranan rakenne. Aluksi suunnitelmana oli jatkaa nykyisen massatuotannon hankkeen osien käyttöä. Kuitenkin suunnittelun validointikierroksen (DV) testien ensimmäisen kierroksen jälkeen havaittiin, että potentiaalisia riskejä oli edelleen, pääasiassa vesivuotojen ja ennenaikaisen kulumisen muodossa. Analyysin jälkeen päätettiin, että suunnittelun parannukset olivat välttämättömiä nykyisten testivaatimusten täyttämiseksi.

Muiden uusien kotimaisten OEM -hankkeiden lisäanalyysi paljasti, että monet OEM -valmistajat ovat laatineet erityiset eritelmät pallo -saranan suorituskykyyn, ja suunnitteluvaatimukset ovat lisääntyneet huomattavasti. Samoin globaalit OEM -valmistajat päivittävät jatkuvasti palloaranojen eritelmiään. ZF -tuotteiden on kestettävä ankarammat ympäristöolosuhteet, monimutkaisemmat ja muuttuvat käyttöolosuhteet sekä yksityiskohtaisemmat törmäyssuojausvaatimukset. Näiden kehityksen valossa tämän artikkelin tavoitteena on ehdottaa kohtuullista optimointijärjestelmää, joka perustuu uusien eritelmien tutkimukseen ja analysointiin, jotta saadaan tuotteita, jotka täyttävät suorituskykystandardit halvemmalla.

pallo -saranaa:

Palloaranat varmistavat mekanismiketjujen kytkentä ylläpitämällä jatkuvaa kosketusta ja suhteellista liikettä. Näiden liikkeiden yhteyspisteet tunnetaan nivelinä. Kuulasaranat voidaan luokitella säteittäisesti kuormitetuiksi saranoiksi (opastetut saranat) tai aksiaalisesti kuormitetut saranat (ladattuja kuulaliitoksia). Jokainen nivel koostuu kahdesta yhdistävästä elementistä, kuten akselista, tavallisista laakereista, hammaspyörähampaista jne., Jotka tekevät yhteistyötä keskenään ja joilla on sopiva geometria niiden toimintaan. Pallovelen tärkeimmät yhdistävät elementit ovat pallopinta ja pallopistoke. Itse kuulusvelen suorituskyvyn lisäksi muut ominaisuudet, kuten materiaali, koko, pinnan laatu, kuorman kantokyky ja voitelu, ovat myös tärkeitä.

Pallo -saranan toiminto ja tekniset vaatimukset:

Kuulan saranan tehtävänä on yhdistää sauva ohjauskinalla, mikä tarjoaa siten kolme vapausastetta. Kaksi näistä vapausasteista käytetään pyörän lyömiseen ja ohjaukseen, kun taas kolmas mahdollistaa pyörän elastokinemaattisen variaation. Kuulinveli voi tuoda esiin vain vetolujuudet, puristus- ja säteittäiset voimat sen kolmen kiertovapauden vuoksi. Ihannetapauksessa pallovelillä ei pitäisi olla ilmaista peliä tarpeettoman melun välttämiseksi. Joustava siirtymä tulisi minimoida epämukavuuden estämiseksi ajon aikana ja kuljettajan subjektiivisen arvioinnin ylläpitämiseksi. Lisäksi pallaranauksen toimiva vääntömomentti on tärkeä arviointi -indeksi, eikä sen pitäisi olla alhaisempi kuin sallittua arvoa ennenaikaisen kulumisen ja melun välttämiseksi.

Alkuperäinen suunnitteluvauriotilan analyysi:

1. Tiivistystestin epäonnistuminen:

B20 -projektin alkuvaiheessa asiakas pyysi sitä jatkamaan nykyisten projektituotteiden käyttöä tutkimus- ja kehityskustannusten ja kierto -ajan vähentämiseksi. DV -testin aikana kuitenkin havaittiin vikatiloja, kuten veden vuotaminen ja ruoste, pallaranauksen tiivistystehokkuudessa. Tarkastuksen jälkeen havaittiin, että palloranaus ja ohjauskinalla oli huono asunto, mikä johti 2,5 mm: n vapaa rako niiden välillä. Tämä aukko voi mahdollisesti johtaa vesivuotoihin, mikä osoittaa, että tiivistysjärjestelmä ei täyttänyt testivaatimuksia. Jatkan pallaranauksen purkaminen paljasti vakavan korroosion pariutumispinnalla ohjauskannan kanssa. Tämä vahvisti, että nykyisen tuotteen tiivistystehokkuus ei täyttänyt B20 -projektin suunnitteluvaatimuksia. Erityisesti näkyvät vesimarrat ja vakavat korroosiot havaittiin pallotappeilla pölynpeitteen alueella. Tämä osoitti, että nykyinen pölynkestävä järjestelmä ei ollut riittävä ja vaati parannusta.

2. Testitulosten analyysi:

Testitulokset osoittivat, että veden tunkeutuminen testauksen aikana laski W3 -tason alle, missä vesivärit havaittiin visuaalisesti. Tämä korosti vedenpoistoolosuhteiden vakavuutta tiivistysjärjestelmässä testin jälkeen. Veden tunkeutumisalue vaikutti pääasiassa kauluksiin pallon saranan molemmissa päissä. Mahdolliset syyt epäonnistumiseen olivat seuraavat:

- Kokoonpanon laatu ja kauluksen kokovalinta: kauluksella oli maksimaalinen määritelmä venytyksen jälkeen, jonka tarkoituksena oli varmistaa, että kiinnitysvoima täytti suunnitteluvaatimukset kauluksen joustavan muodonmuutoksen jälkeen. Jos todellinen kokoonpano ei kuitenkaan noudattanut tiukasti eritelmiä, se voi johtaa riittämättömään kiinnitysvoimaan ja löysään kaulukseen.

- Pölypeitteen suunnitteluvaurio: Pölyn kannen suunnittelun vertaileva analyysi paljasti poikkeaman labyrintti -alueen kartiokulmassa. Nykyisen mallin kartiokulma oli 20 °, kun taas tavanomaisen suunnittelun kartiokulma oli 12 °. Tämä poikkeama lisäsi vuotojen riskiä.

- Kuulakannan tiivistysalueen suunnitteluvirhe: Kuulakannan suunnittelulla oli porrastettu rakenne tietyllä alueella, halkaisija 1 mm suurempi kuin pallopin akseli. Tämän rakenteen tarkoituksena oli estää pölynpeitteen puristaminen pallotapin kaulan asentoon. Kuitenkin pallovelen äärimmäisissä työolosuhteissa, kuten raja -asennossa, pölynpeitteen ja askel välinen kosketusalue oli kuitenkin liian pieni, mikä johti epäonnistumisen mahdollisuuteen. Lisäksi matalat lämpötilat voivat johtaa myös pieniin kosketusalueisiin, mikä luo aukkoja ja vesivuotoja.

Pallo -saranan optimointisuunnittelujärjestelmä:

1. Kauluskokoonpanooptimointi:

Kauluspään epäonnistuminen johtui pääasiassa tuotantokokoonpanon ongelmista. Tämän ratkaisemiseksi pidettiin tehokkaana määrittelemään kauluksen asennuskoko sisäisessä prosessin määrityksessä (IPS), josta tulee osa tuotantotoimenpiteitä. IPS määrittelisi asennussuunnan, työkalujen enimmäishalkaisijan ja kauluksen aukon halkaisijan. Lisäksi se sisältäisi myös äärellisen elementtianalyysin (FEA) raportin ja asetteluraportin pölypeitteestä. Tämä menetelmä parantaisi kokoonpanoprosessia ja varmistaisi, että se täyttää suunnitteluvaatimukset.

2. Pallotapin optimaalinen suunnittelu:

Vikatilojen analyysi paljasti, että pölypeitteen labyrintti -alueen kohtuuton muotoilu ja pallotapin askeleen pieni kosketusalue olivat tärkeimmät tekijät, jotka edistävät tiivistyskokeen vikaantumista. Kustannus- ja projektinkehitysrajoitteiden huomioon ottaen pallorakenteen optimointi pidettiin kustannustehokkaimpana ratkaisuna. Optimoidun suunnittelun tarkoituksena oli tarjota suurempi kosketuspinta -ala pallotapin askeleen ja pölynpeitteen välillä, kun pallarana oli suurimmassa työkulmassa. Alkuperäisessä mallissa oli puolipyöreä poikkileikkausmuoto vaiheessa, kun taas uusi malli esitteli suorakulmaisen poikkileikkauksen rakenteen ja lisäsi askeleen ulkoreunan halkaisijaa. Tämä johti suurempaan kosketusalueeseen ja tarjosi suuremman reaktiovoiman äärimmäisissä työolosuhteissa vähentäen kaulaan painettavien aukkojen ja pölypeitteiden riskiä.

3. Optimaalinen suunnittelukokeen varmennus:

Optimoituun malliin perustuvat näytteet valmistettiin ja altistettiin tiivistymistestit. Tulokset osoittivat, että vesipitoisuus pallotapin lopussa ja kuulakuoren pää oli vain 0,1% - 0.2