Pengoptimuman Bola Penggantungan Reka bentuk Reka Bentuk_Tallsen 1

Engsel bola penggantungan adalah produk utama Bahagian Komponen Teknologi Chassis ZF, dan reka bentuk strukturnya adalah teknologi teras jabatan. Memandangkan industri kereta terus berkembang, permintaan untuk produk engsel bola juga semakin meningkat. Pada masa lalu, reka bentuk produk tertentu tidak lagi dapat memenuhi keperluan semasa pasaran. Pelanggan kini memerlukan persekitaran simulasi yang lebih ketat, beban kerja yang lebih kompleks, dan pematuhan terhadap keperluan pengawalseliaan baru seperti perlindungan pejalan kaki dan kriteria kegagalan pasca perlanggaran. Memandangkan keadaan ini, adalah penting untuk mengoptimumkan aspek teknikal bola bersama.

Sendi bola terutamanya digunakan dalam penggantungan depan, memudahkan sambungan antara rod dan buku jari stereng. Sambungan ini memberikan tahap kebebasan kedua yang diperlukan untuk stereng. Untuk memenuhi jangkaan pelanggan yang lebih tinggi, tumpuan penyelidikan dan pengoptimuman beralih ke arah meningkatkan prestasi pengedap dan rintangan memakai keletihan.

Artikel ini didasarkan pada pengeluaran besar -besaran ZF dari projek Dongfeng Liuzhou B20 untuk pengeluar peralatan asal domestik (OEM), dengan niat untuk mengoptimumkan struktur engsel bola penggantungan. Pada mulanya, pelan itu terus menggunakan bahagian-bahagian dari projek yang dihasilkan secara massal. Walau bagaimanapun, selepas ujian pertama pengesahan reka bentuk (DV), ia telah dikenalpasti bahawa masih terdapat risiko yang berpotensi, terutamanya dalam bentuk kebocoran air dan memakai pramatang. Selepas analisis, ia telah memutuskan bahawa penambahbaikan reka bentuk adalah perlu untuk memenuhi keperluan ujian semasa.

Analisis lanjut mengenai projek OEM domestik yang lain menunjukkan bahawa banyak OEM telah menubuhkan spesifikasi khusus untuk prestasi engsel bola, dengan keperluan reka bentuk yang meningkat dengan ketara. Begitu juga, OEM global terus mengemas kini spesifikasi mereka untuk engsel bola. Produk ZF perlu menahan keadaan persekitaran yang lebih keras, keadaan operasi yang lebih kompleks dan berubah -ubah, serta keperluan perlindungan perlanggaran yang lebih terperinci. Memandangkan perkembangan ini, artikel ini bertujuan untuk mencadangkan skim pengoptimuman yang munasabah berdasarkan penyelidikan dan analisis spesifikasi baru, untuk mendapatkan produk yang memenuhi piawaian prestasi dengan kos yang lebih rendah.

Untuk engsel bola:

Engsel bola memastikan sambungan rantai mekanisme dengan mengekalkan hubungan berterusan dan pergerakan relatif. Titik sambungan untuk pergerakan ini dikenali sebagai sendi. Engsel bola boleh dikategorikan sebagai engsel yang dimuatkan secara radiasi (engsel bola berpandu) atau engsel dimuatkan paksi (sendi bola yang dimuatkan). Setiap sendi terdiri daripada dua elemen penyambung, seperti aci, galas biasa, gigi gear, dan lain -lain, yang bekerjasama antara satu sama lain dan mempunyai geometri yang sesuai untuk fungsi mereka. Unsur -unsur penyambung utama bola bersama adalah stud bola dan soket bola. Selain daripada prestasi bola sendi itu sendiri, ciri -ciri lain seperti bahan, saiz, kualiti permukaan, kapasiti membawa beban, dan pelinciran juga penting.

Fungsi dan keperluan teknikal engsel bola:

Fungsi engsel bola adalah untuk menghubungkan batang dengan buku jari stereng, dengan itu memberikan tiga darjah kebebasan. Dua darjah kebebasan ini digunakan untuk pemukulan roda dan stereng, manakala yang ketiga membolehkan variasi elastokinematik untuk roda. Sendi bola hanya boleh memperkenalkan daya tegangan, mampatan, dan radial kerana tiga darjah kebebasannya. Idealnya, sendi bola tidak sepatutnya mempunyai permainan percuma untuk mengelakkan bunyi yang tidak perlu. Anjakan elastik harus diminimumkan untuk mencegah ketidakselesaan semasa memandu dan mengekalkan penilaian subjektif pemandu. Di samping itu, tork kerja engsel bola adalah indeks penilaian penting dan tidak boleh lebih rendah daripada nilai yang dibenarkan untuk mengelakkan haus dan bunyi pramatang.

Analisis mod kegagalan reka bentuk asal:

1. Kegagalan ujian prestasi pengedap:

Semasa peringkat awal projek B20, ia diminta oleh pelanggan untuk terus menggunakan produk projek sedia ada untuk mengurangkan kos penyelidikan dan pembangunan dan masa kitaran. Walau bagaimanapun, semasa ujian DV, mod kegagalan seperti kebocoran air dan karat diperhatikan dalam prestasi pengedap engsel bola. Setelah pemeriksaan, didapati bahawa engsel bola dan buku jari stereng mempunyai kesesuaian yang buruk, mengakibatkan jurang percuma 2.5mm di antara mereka. Jurang ini berpotensi membawa kebocoran air, menunjukkan bahawa sistem pengedap tidak memenuhi keperluan ujian. Selanjutnya pembongkaran engsel bola mendedahkan kakisan yang teruk pada permukaan mengawan dengan buku jari stereng. Ini mengesahkan bahawa prestasi pengedap produk semasa tidak memenuhi keperluan reka bentuk untuk projek B20. Terutama, kesan air yang kelihatan dan kakisan yang teruk diperhatikan pada pin bola di kawasan penutup habuk. Ini menunjukkan bahawa sistem bukti debu semasa tidak mencukupi dan peningkatan yang diperlukan.

2. Analisis hasil ujian:

Hasil ujian menunjukkan bahawa air masuk semasa ujian jatuh di bawah paras W3, di mana noda air diperhatikan secara visual. Ini menyerlahkan keterukan keadaan kemasukan air dalam sistem pengedap selepas ujian. Kawasan masuk air terutamanya menjejaskan kolar di kedua -dua hujung engsel bola. Sebab yang mungkin berlaku untuk kegagalan adalah seperti berikut:

- Pemilihan kualiti dan saiz pemasangan kolar: kolar mempunyai definisi saiz maksimum selepas diregangkan, yang bertujuan untuk memastikan bahawa daya pengapit memenuhi keperluan reka bentuk selepas ubah bentuk elastik kolar. Walau bagaimanapun, jika perhimpunan sebenar tidak mengikut spesifikasi, ia boleh mengakibatkan daya pengapit yang tidak mencukupi dan kolar longgar.

- Kegagalan reka bentuk penutup habuk: Analisis perbandingan reka bentuk penutup habuk mendedahkan sisihan di sudut kerucut kawasan labirin. Reka bentuk semasa mempunyai sudut kon 20 °, manakala reka bentuk standard mempunyai sudut kon 12 °. Penyimpangan ini meningkatkan risiko kebocoran.

- Kegagalan reka bentuk kawasan pengedap pin bola: Reka bentuk pin bola mempunyai struktur melangkah di kawasan tertentu, dengan diameter 1mm lebih besar daripada aci pin bola. Struktur ini bertujuan untuk menghalang penutup habuk daripada ditekan ke dalam kedudukan leher pin bola. Walau bagaimanapun, di bawah keadaan kerja yang melampau dari sendi bola, seperti pada kedudukan had, kawasan hubungan antara penutup debu dan langkahnya terlalu kecil, mengakibatkan kemungkinan kegagalan. Di samping itu, suhu rendah juga boleh membawa kepada kawasan hubungan kecil, mewujudkan jurang dan kebocoran air.

Skim Reka Bentuk Pengoptimuman Hinge Ball:

1. Pengoptimuman pemasangan kolar:

Kegagalan hujung kolar terutamanya disebabkan oleh isu -isu dengan perhimpunan pengeluaran. Untuk menangani ini, ia dianggap berkesan untuk menentukan saiz pemasangan kolar dalam Spesifikasi Proses Dalaman (IPS), yang menjadi sebahagian daripada arahan operasi pengeluaran. IPS akan menentukan arah pemasangan, diameter maksimum perlawanan perkakas, dan julat diameter pembukaan kolar. Selain itu, ia juga termasuk laporan Analisis Elemen Terhad (FEA) dan laporan susun atur penutup habuk. Kaedah ini akan meningkatkan proses pemasangan dan memastikan ia memenuhi keperluan reka bentuk.

2. Reka bentuk pin bola optimum:

Analisis mod kegagalan mendedahkan bahawa reka bentuk yang tidak munasabah dari kawasan labirin penutup debu dan kawasan hubungan kecil langkah pin bola adalah faktor utama yang menyumbang kepada kegagalan ujian pengedap. Memandangkan kekangan pembangunan kos dan projek, mengoptimumkan struktur pin bola dianggap sebagai penyelesaian yang paling kos efektif. Reka bentuk yang dioptimumkan bertujuan untuk menyediakan kawasan hubungan yang lebih besar di antara langkah pin bola dan penutup debu apabila engsel bola berada pada sudut kerja maksimum. Reka bentuk asal memaparkan bentuk keratan rentas separuh bulatan untuk langkah itu, sementara reka bentuk baru memperkenalkan struktur keratan rentas segi empat tepat dan meningkatkan diameter luar langkah. Ini mengakibatkan kawasan hubungan yang lebih besar dan memberikan daya tindak balas yang lebih besar di bawah keadaan kerja yang melampau, mengurangkan risiko jurang dan penutup habuk yang ditekan ke leher.

3. Pengesahan ujian reka bentuk optimum:

Sampel berdasarkan reka bentuk yang dioptimumkan dihasilkan dan tertakluk kepada ujian prestasi pengedap. Keputusan menunjukkan bahawa kandungan air pada akhir pin bola dan akhir shell bola hanya 0.1% hingga 0.2