Optimización de bisagras de bola de suspensión Design_hinge Knowledge_Tallsen

A bola de bola de suspensión é o produto principal da división de compoñentes da tecnoloxía do chasis ZF, e o seu deseño estrutural é a tecnoloxía básica do departamento. A medida que a industria do automóbil segue a desenvolverse, os requisitos para os produtos da bisagra tamén están aumentando. O mercado actual esixe ambientes de simulación máis estritos, cargas de traballo complexas e cumprimento de novos requisitos regulatorios como a protección dos peóns e o fracaso post-colisión. Para satisfacer estas demandas, a optimización técnica da articulación da bola é crucial.

A articulación da bola úsase principalmente na suspensión dianteira, servindo como conexión entre a varilla e o rebulque de dirección. Esta conexión proporciona o segundo grao de liberdade de roda, permitindo a dirección. Para satisfacer as necesidades máis altas dos clientes, hai que mellorar o rendemento de selado e o desgaste da fatiga da articulación da bola.

Este artigo céntrase na optimización da estrutura de bisagras de bola de suspensión para o proxecto OEM doméstico (proxecto Dongfeng Liuzhou B20) da produción en masa de ZF. Inicialmente, o plan era seguir usando as pezas actuais producidas en masa. Non obstante, despois da primeira rolda de probas de DV, descubriuse que había riscos, incluíndo fugas de auga e desgaste precoz. As análises posteriores revelaron a necesidade de mellorar o deseño para satisfacer os requisitos actuais da proba.

A través da análise doutros proxectos OEM domésticos, comprobouse que moitos OEM formularon especificacións específicas para bisagras de bola, aumentando significativamente os requisitos de deseño. Os OEM globais tamén están actualizando continuamente as súas especificacións para bisagras de bola. Isto significa que os produtos ZF necesitan soportar as condicións ambientais máis duras, as condicións de traballo máis complexas e os requisitos máis detallados de protección de colisións. Por iso, é necesario investigar e analizar as novas especificacións para desenvolver un plan de optimización razoable que poida cumprir os requisitos de rendemento a un custo máis baixo.

a bisagra:

As bisagras de bola manteñen o contacto continuo e o movemento relativo entre as cadeas de mecanismo. As articulacións onde se producen estes movementos chámanse bisagras de bola. Hai dous tipos de bisagras de bola: bisagras cargadas radialmente (bisagras de bola guiada) e bisagras cargadas axialmente (xuntas de bola cargada). Os principais elementos de conexión da articulación da bola son o perno de bóla e a toma de bola. Son consideracións importantes o rendemento de traballo da articulación da bola, así como outras características como material, tamaño, calidade superficial, capacidade de carga de carga e lubricación.

Función e requisitos técnicos da bisagra de bola:

A función da bisagra de bóla é conectar a varilla co rebunde de dirección, proporcionando tres graos de liberdade para a forza e a transmisión de movemento. Utilízanse dous graos de liberdade para a batida e a dirección das rodas, mentres que o terceiro grao de liberdade permite unha variación elastokinemática para a roda. A articulación da bola debería ter un desprazamento elástico mínimo en condicións de funcionamento normais para evitar molestias e afectar a avaliación do condutor. Ademais, o par de traballo da bisagra de bola non debe ser inferior ao valor permitido para evitar o desgaste precoz e o ruído.

Análise de modo de fallo orixinal do deseño:

Durante a fase inicial do proxecto B20, a proba de rendemento de selado revelou modos de fallo como fugas de auga e ferruxe. Unha análise adicional demostrou que a bisagra de bóla e a listón de dirección non se axustaban correctamente, obtendo unha brecha de 2,5 mm, o que supuxo un risco de fugas de auga e fallo do sistema de selado. A desmontaxe da bisagra da bola revelou unha grave corrosión na superficie de apareamento co rebulque de dirección. Concluíuse que o actual sistema a proba de po non cumpría os requisitos de deseño e a mellora necesaria.

Esquema de deseño óptimo para bisagra de bola:

Identificáronse dous factores principais como contribuíntes potenciais ao fallo da proba de selado: calidade de montaxe e selección de tamaño do colo e falla de deseño da cuberta de po. Para abordar o problema de montaxe, o tamaño da instalación do colo definíase no IPS (especificación do proceso interno). Esta especificación proporciona directrices para o conxunto de colo, asegurando que cumpra os requisitos de deseño. Ademais, optimizáronse a cuberta de po e o deseño de pasadores de bola para mellorar o rendemento de selado. O deseño da cuberta de po modificouse para coincidir co ángulo do cono esperado e o paso do pin de bóla foi rediseñado para aumentar a área de contacto coa cuberta de po.

Verificación de proba de deseño óptimo:

Producíronse mostras a partir do esquema de deseño optimizado e realizouse a proba de rendemento de selado. Os resultados mostraron unha mellora significativa, co contido de auga no pasador da bola e a cuncha de bola que oscilan entre só o 0,1% e o 0,2%. A proba tivo éxito e a situación de corrosión do deseño optimizado foi considerablemente mellor en comparación co deseño orixinal.

O esquema de deseño optimizado para a bisagra de bola no proxecto B20 demostrou un mellor rendemento de selado. Aínda que hai potencial para un rendemento aínda mellor, a solución actual resultou ser eficaz dentro das restricións horarias do proxecto. Este proxecto destacou a importancia de analizar a fondo os requirimentos dos clientes e desenvolver un esquema completo antes de comezar a produción. Ao implementar o deseño optimizado, ZF foi capaz de satisfacer as demandas do proxecto OEM e mellorar o rendemento de selado da bisagra de bola.