Pakabos rutulinių vyrių optimizavimas dizainas_hinge žinios_tallsen 1

Pakabos rutulio vyrias yra pagrindinis ZF važiuoklės technologijos komponentų padalijimo produktas, o jo konstrukcinis dizainas yra pagrindinė skyriaus technologija. Automobilių pramonei toliau vystosi, rutulinių vyrių produktų paklausa taip pat didėja. Anksčiau kai kurie produktų dizainai nebegalėjo patenkinti dabartinių rinkos poreikių. Dabar klientams reikalinga griežtesnė modeliavimo aplinka, sudėtingesnės darbo apkrovos ir naujų reguliavimo reikalavimų, tokių kaip pėsčiųjų apsauga ir gedimo kriterijai po susidūrimo, laikymasis. Atsižvelgiant į šias aplinkybes, būtina optimizuoti rutulinio sąnario techninius aspektus.

Rutulinė jungtis pirmiausia naudojama priekinėje pakaboje, palengvinant strypo ir vairo peilio jungtį. Šis ryšys suteikia antrąjį laisvės laipsnį, reikalingą vairavimui. Siekiant patenkinti didesnius klientų lūkesčius, tyrimų ir optimizavimo pokyčių sutelkimas siekiant pagerinti sandarinimo našumo ir nuovargio atsparumo nuovargį.

Šis straipsnis yra pagrįstas faktine ZF masinėmis „Dongfeng Liuzhou B20“ projekto „Bative Original Equipmenter“ (OEM) gamyba, ketinant optimizuoti pakabos rutulinio vyrio struktūrą. Iš pradžių planas buvo toliau naudoti dalis iš dabartinio masiškai pagaminto projekto. Tačiau po pirmojo projektavimo patvirtinimo (DV) testų etapo buvo nustatyta, kad vis dar buvo potenciali rizika, daugiausia vandens nutekėjimo ir priešlaikinio susidėvėjimo pavidalu. Atlikus analizę, buvo nuspręsta, kad projektavimo patobulinimai yra būtini norint patenkinti dabartinius bandymo reikalavimus.

Tolesnė kitų naujų vidaus OEM projektų analizė atskleidė, kad daugelis OĮG nustatė specifines „Ball Hinge“ veikimo specifikacijas, o dizaino reikalavimai žymiai padidėjo. Panašiai, „Global OEM“ nuolat atnaujina savo kamuolių vyrių specifikacijas. ZF produktai turi atlaikyti griežtesnes aplinkos sąlygas, sudėtingesnes ir kintančias darbo sąlygas, taip pat išsamesnius apsaugos nuo susidūrimo reikalavimus. Atsižvelgiant į šiuos pokyčius, šiuo straipsniu siekiama pasiūlyti pagrįstą optimizavimo schemą, pagrįstą naujų specifikacijų tyrimais ir analize, siekiant gauti produktus, kurie atitinka našumo standartus mažesnėmis sąnaudomis.

iki rutulinio vyrio:

Rutuliniai vyriai užtikrina mechanizmo grandinių ryšį palaikant nuolatinį kontaktą ir santykinį judėjimą. Šių judesių ryšio taškai yra žinomi kaip jungtys. Rutulinius vyrius galima priskirti radialiai pakrauti vyriai (vadovaujami rutuliniai vyriai) arba ašisiškai pakrauti vyriai (pakrauti rutuliniai jungtys). Kiekvieną jungtį sudaro du jungiamieji elementai, tokie kaip velenai, paprasti guoliai, pavarų dantys ir kt., Kurie bendradarbiauja tarpusavyje ir turi tinkamą jų funkcijos geometriją. Pagrindiniai jungiamieji rutulinio sąnario elementai yra rutulinė smeigė ir rutulio lizdas. Be paties rutulinio sąnario veikimo, taip pat svarbios yra ir kitos savybės, tokios kaip medžiaga, dydis, paviršiaus kokybė, apkrovos nešiojimo talpa ir tepimas.

Rutulinio vyrio funkcijos ir techniniai reikalavimai:

Rutulinio vyrio funkcija yra sujungti strypą su vairo pagaliuku, taip suteikiant tris laisvės laipsnius. Du iš šių laisvės laipsnių yra naudojami ratui plakti ir vairuoti, o trečiasis - elastokinematinis rato variantas. Rutulio sąnarys gali įvesti tik tempimo, gniuždymo ir radialines jėgas dėl trijų sukimosi laisvės laipsnių. Idealiu atveju rutuliniai jungtys neturėtų būti laisvai žaidžiami, kad būtų išvengta nereikalingo triukšmo. Elastinis poslinkis turėtų būti sumažintas, kad būtų išvengta diskomforto vairuojant ir išlaikant vairuotojo subjektyvų vertinimą. Be to, rutulinio vyrio sukimo momentas yra svarbus vertinimo indeksas ir neturėtų būti mažesnis už leistiną vertę, kad būtų išvengta priešlaikinio susidėvėjimo ir triukšmo.

Originali projektavimo gedimo režimo analizė:

1. Numatomo našumo testo nesugebėjimas:

Pradiniame B20 projekto etape klientas paprašė toliau naudoti esamus projekto produktus, kad sumažintų tyrimų ir plėtros sąnaudas ir ciklo laiką. Tačiau atliekant DV bandymą, rutulinio vyrio sandarinimo veikimo sandarumo našumui buvo pastebėti tokie gedimo režimai kaip vandens nutekėjimas ir rūdys. Atlikus patikrinimą, buvo nustatyta, kad rutulinio vyris ir vairo rankenėlės buvo blogai pritaikytas, todėl tarp jų atsirado 2,5 mm laisvas tarpas. Šis tarpas gali sukelti vandens nutekėjimą, tai rodo, kad sandarinimo sistema neatitiko bandymo reikalavimų. Tolesnis rutulinio vyrio išardymas atskleidė stiprų koroziją ant poravimosi paviršiaus su vairo pagaliuku. Tai patvirtino, kad dabartinis gaminio sandarinimo našumas neatitiko projekto „B20“ projektavimo reikalavimų. Pažymėtina, kad ant rutulinių kaiščių buvo pastebėtos matomos vandens dėmės ir sunki korozija dulkių dangtelio srityje. Tai parodė, kad dabartinė dulkėms atspari sistema buvo nepakankama ir reikėjo patobulinti.

2. Testo rezultatų analizė:

Tyrimo rezultatai parodė, kad vandens patekimas bandymo metu pateko į W3 lygį, kur vizualiai buvo stebimos vandens dėmės. Tai pabrėžė vandens patekimo į sandarinimo sistemoje sunkumą po bandymo. Vandens patekimo sritis daugiausia paveikė apykakles abiejuose rutulinio vyrio galuose. Galimos nesėkmės priežastys buvo šios:

- apykaklės surinkimo kokybė ir dydžio pasirinkimas: apykaklė buvo maksimalios dydžio apibrėžimo po ištempimo, o tai buvo siekiama užtikrinti, kad spausdinimo jėga atitiktų projektavimo reikalavimus po elastinės apykaklės deformacijos. Tačiau jei tikrasis rinkinys griežtai nesilaikė specifikacijų, tai gali sukelti nepakankamą užspaudimo jėgą ir laisvą apykaklę.

- Dulkių dangtelio projektinis gedimas: Lyginamoji dulkių dangtelio konstrukcijos analizė parodė labirinto srities kūgio kampo nuokrypį. Dabartinio konstrukcijos kūgio kampas buvo 20 °, o standartinis konstrukcijos kūgio kampas buvo 12 °. Šis nuokrypis padidino nuotėkio riziką.

- Rutulinio kaiščio sandarinimo ploto projektinis gedimas: rutulinio kaiščio konstrukcija turėjo pakopinę konstrukciją tam tikroje srityje, kurio skersmuo 1 mm didesnis už rutulinio kaiščio veleną. Šia konstrukcija siekė užkirsti kelią dulkių danga prispausti į rutulinio kaiščio kaklo padėtį. Tačiau esant ekstremalioms rutulinio sąnario darbo sąlygoms, tokioms kaip ribinėje padėtyje, kontaktinė zona tarp dulkių dangos ir laiptelio buvo per mažas, todėl nesugebėjimas. Be to, žema temperatūra taip pat gali sukelti mažų kontaktinių plotų, sukeldami spragas ir vandens nutekėjimą.

Rutulinių vyrių optimizavimo projektavimo schema:

1. Apykaklės surinkimo optimizavimas:

Apykaklės pabaigos nesugebėjimas pirmiausia kilo dėl gamybos surinkimo problemų. Norint tai išspręsti, buvo laikoma, kad veiksminga apykaklės diegimo dydžio apibrėžti vidinio proceso specifikacijoje (IPS), kuris tampa gamybos operacijos instrukcijos dalimi. IPS apibrėžtų montavimo kryptį, maksimalų įrankių armatūros skersmenį ir apykaklės angos skersmens diapazoną. Be to, tai taip pat apimtų baigtinių elementų analizės (FEA) ataskaitą ir dulkių dangos išdėstymo ataskaitą. Šis metodas pagerintų surinkimo procesą ir užtikrintų, kad jis atitiktų projektavimo reikalavimus.

2. Optimalus rutulio kaiščio dizainas:

Išanalizavus gedimo režimus, paaiškėjo, kad nepagrįstas dulkių dangtelio labirinto srities ir mažos rutulinio kaiščio laiptelio kontaktinės srities dizainas buvo pagrindiniai veiksniai, prisidedantys prie sandarinimo bandymo gedimo. Atsižvelgiant į išlaidų ir projekto plėtros apribojimus, rutulinio kaiščio struktūros optimizavimas buvo laikomas ekonomiškiausiu sprendimu. Optimizuotą dizainą buvo siekiama suteikti didesnį kontaktinį plotą tarp rutulinio kaiščio laiptelio ir dulkių dangčio, kai rutulio vyrias buvo maksimaliu darbo kampu. Originalioje konstrukcijoje buvo pusapvalis skerspjūvio forma, o naujoji konstrukcija pristatė stačiakampę skerspjūvio struktūrą ir padidino išorinį žingsnio skersmenį. Tai lėmė didesnę kontaktinę plotą ir suteikė didesnę reakcijos jėgą ekstremaliomis darbo sąlygomis, sumažinant spragų ir dulkių dangčių riziką prispausti į kaklą.

3. Optimalus dizaino testo patikrinimas:

Mėginiai, pagrįsti optimizuotu dizainu, buvo pagaminti ir atlikti sandarinimo efektyvumo bandymus. Rezultatai parodė, kad vandens kiekis rutulinio kaiščio gale ir rutulinio apvalkalo galas buvo tik 0,1% iki 0.2