Suspension Ball gångjärn Optimering Design_hinge Knowledge_tallsen

Suspension Ball Hinge är kärnprodukten från Division ZF Chassis Technology Components, och dess strukturella design är avdelningens kärnteknologi. När bilindustrin fortsätter att utvecklas ökar också kraven för bollledprodukter. Den nuvarande marknaden kräver strängare simuleringsmiljöer, komplexa arbetsbelastningar och efterlevnad av nya lagkrav som fotgängare och fel efter kollision. För att uppfylla dessa krav är teknisk optimering av kulleden avgörande.

Kulfogen används främst i den främre upphängningen och fungerar som anslutningen mellan stången och styrknogen. Denna anslutning ger den andra hjulgraden av frihet, vilket möjliggör styrning. För att uppfylla högre kundkrav måste tätningsprestanda och trötthetslitningsprestanda för kulfoget förbättras.

Den här artikeln fokuserar på optimering av Suspension Ball gångjärnsstruktur för det inhemska OEM -projektet (Dongfeng Liuzhou B20 -projektet) av ZF: s massproduktion. Ursprungligen var planen att fortsätta använda de nuvarande massproducerade delarna. Efter den första omgången av DV -test upptäcktes emellertid att det fanns risker, inklusive vattenläckage och tidigt slitage. Ytterligare analys avslöjade behovet av att förbättra designen för att uppfylla de nuvarande testkraven.

Genom analysen av andra inhemska OEM -projekt konstaterades att många OEM har formulerat specifika specifikationer för kulgångjärn, vilket avsevärt höjde designkraven. Globala OEM: er uppdaterar också kontinuerligt sina specifikationer för bollgångjärn. Detta innebär att ZF -produkter måste motstå hårdare miljöförhållanden, mer komplexa arbetsförhållanden och mer detaljerade krav på kollisionsskydd. Därför är det nödvändigt att undersöka och analysera de nya specifikationerna för att utveckla en rimlig optimeringsplan som kan uppfylla prestandakraven till en lägre kostnad.

till bollgångjärn:

Bollgångjärn upprätthåller kontinuerlig kontakt och relativ rörelse mellan mekanismkedjor. Fogarna där dessa rörelser förekommer kallas bollgångjärn. Det finns två typer av kulgångjärn: radiellt laddade gångjärn (guidade kulgångjärn) och axiellt laddade gångjärn (laddade kulfogar). De huvudsakliga anslutningselementen i kulfogen är kulstången och kuluttaget. Arbetsprestanda för kulleden, såväl som andra egenskaper såsom material, storlek, ytkvalitet, belastningskapacitet och smörjning är alla viktiga överväganden.

Funktion och tekniska krav på bollledet:

Funktionen hos kulgången är att ansluta stången med styrknogen, vilket ger tre grader av frihet för kraft- och rörelsesöverföring. Två grader av frihet används för hjulslagning och styrning, medan den tredje graden av frihet möjliggör elastokinematisk variation för hjulet. Kulfogen bör ha minimal elastisk förskjutning under normala driftsförhållanden för att undvika obehag och påverka förarens utvärdering. Dessutom bör arbetsmomentet på bollledet inte vara lägre än det tillåtna värdet för att förhindra tidigt slitage och buller.

Original Design Failure Mode Analys:

Under det första steget i B20 -projektet avslöjade tätningsprestationstestet fellägen såsom vattenläckage och rost. Ytterligare analys visade att bollledet och styrknucken inte passade ordentligt, vilket resulterade i ett 2,5 mm gap, vilket utgör en risk för vattenläckage och tätningssystemfel. Demontering av bollens gångjärn avslöjade allvarlig korrosion på parningsytan med styrknogen. Det drogs slutsatsen att det nuvarande dammsäkra systemet inte uppfyllde designkraven och behövde förbättringar.

Optimalt designschema för bollgångjärn:

Två huvudfaktorer identifierades som potentiella bidragsgivare till tätningstestfel: monteringskvalitet och storleksval av kragen och designfel i dammskyddet. För att ta itu med monteringsproblemet definierades installationsstorleken på kragen i IPS (intern processpecifikation). Denna specifikation ger riktlinjer för kragemontering, vilket säkerställer att den uppfyller designkraven. Dessutom optimerades dammskyddet och kulstiftet för att förbättra tätningsprestanda. Dammskyddsdesignen modifierades för att matcha den förväntade konvinkeln, och kullstiftsteget designades om för att öka kontaktområdet med dammskyddet.

Optimal designtestverifiering:

Prover producerades baserat på det optimerade designschemat och tätningsprestationstestet genomfördes. Resultaten visade en signifikant förbättring, med vatteninnehåll vid kulstiftet och kulskalets ändar från endast 0,1% till 0,2%. Testet var framgångsrikt och korrosionssituationen för den optimerade designen var betydligt bättre jämfört med den ursprungliga designen.

Det optimerade designschemat för bollledet i B20 -projektet visade förbättrad tätningsprestanda. Även om det finns potential för ännu bättre prestanda, visade sig den nuvarande lösningen vara effektiv inom projektets tidsbegränsningar. Detta projekt framhöll vikten av att noggrant analysera kundkraven och utveckla en omfattande layout innan produktionen startade. Genom att implementera den optimerade designen kunde ZF uppfylla kraven i OEM -projektet och förbättra tätningsprestanda för bollledet.