Suspension Ball Hinge Optimization Design_hinge Knowledge_tallsen 1

Ang suspensyon ng ball hinge ay ang pangunahing produkto ng ZF Chassis Technology Components Division, at ang disenyo ng istruktura nito ay ang pangunahing teknolohiya ng kagawaran. Habang patuloy na nagbabago ang industriya ng sasakyan, ang demand para sa mga produktong bisagra ng bola ay tumataas din. Noong nakaraan, ang ilang mga disenyo ng produkto ay hindi na nakamit ang kasalukuyang mga pangangailangan ng merkado. Ang mga customer ngayon ay nangangailangan ng mas mahigpit na mga kapaligiran ng simulation, mas kumplikadong mga naglo-load na naglo-load, at pagsunod sa mga bagong kinakailangan sa regulasyon tulad ng proteksyon ng pedestrian at pamantayan sa pagkabigo sa post-banggaan. Dahil sa mga sitwasyong ito, kinakailangan na ma -optimize ang mga teknikal na aspeto ng pinagsamang bola.

Ang bola joint ay pangunahing ginagamit sa harap na suspensyon, pinadali ang koneksyon sa pagitan ng baras at ang manibela. Ang koneksyon na ito ay nagbibigay ng pangalawang antas ng kalayaan na kinakailangan para sa pagpipiloto. Upang matugunan ang mas mataas na mga inaasahan ng customer, ang pokus ng pananaliksik at pag -optimize ay lumilipat patungo sa pagpapabuti ng pagganap ng sealing at paglaban sa pagsusuot ng pagkapagod.

Ang artikulong ito ay batay sa aktwal na paggawa ng masa ng ZF ng proyekto ng Dongfeng Liuzhou B20 para sa isang tagagawa ng orihinal na kagamitan sa domestic (OEM), na may balak na mai -optimize ang istraktura ng suspensyon ng ball hinge. Sa una, ang plano ay upang magpatuloy sa paggamit ng mga bahagi mula sa kasalukuyang proyekto na ginawa ng masa. Gayunpaman, pagkatapos ng unang pag -ikot ng mga pagsubok sa pagpapatunay ng disenyo (DV), natukoy na mayroon pa ring mga potensyal na panganib, higit sa lahat sa anyo ng pagtagas ng tubig at napaaga na pagsusuot. Sa pagsusuri, napagpasyahan na ang mga pagpapabuti ng disenyo ay kinakailangan upang matugunan ang kasalukuyang mga kinakailangan sa pagsubok.

Ang karagdagang pagsusuri ng iba pang mga bagong proyekto sa domestic OEM ay nagsiwalat na maraming mga OEM ang nagtatag ng mga tukoy na pagtutukoy para sa pagganap ng bisagra ng bola, na may mga kinakailangan sa disenyo na makabuluhang nadagdagan. Katulad nito, ang mga pandaigdigang OEM ay patuloy na ina -update ang kanilang mga pagtutukoy para sa mga bisagra ng bola. Ang mga produktong ZF ay kailangang makatiis sa mga kondisyon ng kapaligiran, mas kumplikado at variable na mga kondisyon ng operating, pati na rin ang mas detalyadong mga kinakailangan sa proteksyon ng banggaan. Kaugnay ng mga pagpapaunlad na ito, ang artikulong ito ay naglalayong magmungkahi ng isang makatwirang scheme ng pag -optimize batay sa pananaliksik at pagsusuri ng mga bagong pagtutukoy, upang makakuha ng mga produkto na nakakatugon sa mga pamantayan sa pagganap sa mas mababang gastos.

sa ball hinge:

Tiyakin ng mga bisagra ng bola ang koneksyon ng mga kadena ng mekanismo sa pamamagitan ng pagpapanatili ng patuloy na pakikipag -ugnay at kamag -anak na paggalaw. Ang mga punto ng koneksyon para sa mga paggalaw na ito ay kilala bilang mga kasukasuan. Ang mga bisagra ng bola ay maaaring ikinategorya bilang mga radially load na bisagra (gabay na bisagra ng bola) o axially load na mga bisagra (na -load na mga kasukasuan ng bola). Ang bawat magkasanib na binubuo ng dalawang mga elemento ng pagkonekta, tulad ng mga shaft, plain bearings, gear ngipin, atbp, na nakikipagtulungan sa bawat isa at may angkop na geometry para sa kanilang pag -andar. Ang pangunahing mga elemento ng pagkonekta ng joint ng bola ay ang bola stud at ang socket ng bola. Bukod sa pagganap ng joint ng bola mismo, ang iba pang mga katangian tulad ng materyal, laki, kalidad ng ibabaw, kapasidad ng pagdadala ng pag -load, at pagpapadulas ay mahalaga din.

Pag -andar at teknikal na mga kinakailangan ng bisagra ng bola:

Ang pag -andar ng bisagra ng bola ay upang ikonekta ang baras gamit ang manibela, sa gayon ay nagbibigay ng tatlong antas ng kalayaan. Dalawa sa mga antas ng kalayaan na ito ay ginagamit para sa pagbugbog ng gulong at pagpipiloto, habang ang pangatlo ay nagbibigay -daan para sa isang pagkakaiba -iba ng elastokinematic para sa gulong. Ang joint ng bola ay maaari lamang ipakilala ang makunat, compressive, at radial na puwersa dahil sa tatlong rotational degree ng kalayaan. Sa isip, ang mga kasukasuan ng bola ay hindi dapat magkaroon ng anumang libreng pag -play upang maiwasan ang hindi kinakailangang ingay. Ang nababanat na pag -aalis ay dapat na mabawasan upang maiwasan ang kakulangan sa ginhawa habang nagmamaneho at mapanatili ang pagsusuri ng subjective ng driver. Bilang karagdagan, ang gumaganang metalikang kuwintas ng bisagra ng bola ay isang mahalagang index ng pagsusuri at hindi dapat mas mababa kaysa sa pinapayagan na halaga upang maiwasan ang napaaga na pagsusuot at ingay.

Orihinal na pagsusuri ng mode ng pagkabigo sa disenyo:

1. Pagkabigo ng pagsubok sa pagganap ng sealing:

Sa panahon ng paunang yugto ng proyekto ng B20, hiniling ng customer na magpatuloy sa paggamit ng umiiral na mga produkto ng proyekto upang mabawasan ang mga gastos sa pananaliksik at pag -unlad at oras ng pag -ikot. Gayunpaman, sa panahon ng pagsubok ng DV, ang mga mode ng pagkabigo tulad ng pagtagas ng tubig at kalawang ay sinusunod sa pagganap ng sealing ng bisagra ng bola. Sa pag -iinspeksyon, natuklasan na ang bisagra ng bola at ang manibela ay hindi maganda ang akma, na nagreresulta sa isang 2.5mm free gap sa pagitan nila. Ang puwang na ito ay maaaring potensyal na humantong sa pagtagas ng tubig, na nagpapahiwatig na ang sistema ng sealing ay hindi nakamit ang mga kinakailangan sa pagsubok. Ang karagdagang pag -disassembly ng bisagra ng bola ay nagsiwalat ng matinding kaagnasan sa ibabaw ng pag -aasawa gamit ang manibela. Kinumpirma nito na ang pagganap ng sealing ng kasalukuyang produkto ay hindi nakamit ang mga kinakailangan sa disenyo para sa proyekto ng B20. Kapansin -pansin, ang mga nakikitang mantsa ng tubig at malubhang kaagnasan ay sinusunod sa mga pin ng bola sa lugar ng takip ng alikabok. Ipinahiwatig nito na ang kasalukuyang sistema ng dust-proof ay hindi sapat at kinakailangang pagpapabuti.

2. Pagtatasa ng mga resulta ng pagsubok:

Ang mga resulta ng pagsubok ay nagpapahiwatig na ang water ingress sa panahon ng pagsubok ay nahulog sa ilalim ng antas ng W3, kung saan ang mga mantsa ng tubig ay biswal na sinusunod. Itinampok nito ang kalubhaan ng mga kondisyon ng water ingress sa sealing system pagkatapos ng pagsubok. Ang lugar ng water ingress ay pangunahing nakakaapekto sa mga collars sa magkabilang dulo ng bisagra ng bola. Ang mga posibleng dahilan para sa pagkabigo ay ang mga sumusunod:

- Ang kalidad ng pagpupulong at laki ng pagpili ng kwelyo: Ang kwelyo ay may isang maximum na kahulugan ng laki pagkatapos na mabaluktot, na naglalayong tiyakin na ang puwersa ng clamping ay nakamit ang mga kinakailangan sa disenyo pagkatapos ng nababanat na pagpapapangit ng kwelyo. Gayunpaman, kung ang aktwal na pagpupulong ay hindi mahigpit na sumunod sa mga pagtutukoy, maaari itong magresulta sa hindi sapat na puwersa ng clamping at isang maluwag na kwelyo.

- Ang pagkabigo sa disenyo ng takip ng alikabok: Ang isang paghahambing na pagsusuri ng disenyo ng takip ng alikabok ay nagsiwalat ng isang paglihis sa anggulo ng kono ng lugar ng labirint. Ang kasalukuyang disenyo ay may isang anggulo ng kono na 20 °, habang ang karaniwang disenyo ay may anggulo ng kono na 12 °. Ang paglihis na ito ay nadagdagan ang panganib ng pagtagas.

- Disenyo ng pagkabigo ng bola pin sealing area: Ang disenyo ng bola pin ay may isang stepped na istraktura sa isang tukoy na lugar, na may diameter na 1mm na mas malaki kaysa sa bola pin shaft. Ang istraktura na ito ay naglalayong pigilan ang takip ng alikabok mula sa pagpindot sa posisyon ng leeg ng bola pin. Gayunpaman, sa ilalim ng matinding mga kondisyon ng pagtatrabaho ng magkasanib na bola, tulad ng sa posisyon ng limitasyon, ang lugar ng contact sa pagitan ng takip ng alikabok at ang hakbang ay napakaliit, na nagreresulta sa posibilidad ng pagkabigo. Bilang karagdagan, ang mga mababang temperatura ay maaari ring humantong sa mga maliliit na lugar ng pakikipag -ugnay, na lumilikha ng mga gaps at pagtagas ng tubig.

Ball Hinge Optimization Design Scheme:

1. Pag -optimize ng Collar Assembly:

Ang kabiguan ng pagtatapos ng kwelyo lalo na nagreresulta mula sa mga isyu sa pagpupulong ng produksyon. Upang matugunan ito, itinuturing na epektibo upang tukuyin ang laki ng pag -install ng kwelyo sa panloob na detalye ng proseso (IPS), na nagiging isang bahagi ng pagtuturo sa operasyon ng paggawa. Ang mga IP ay tukuyin ang direksyon ng pag -install, ang maximum na diameter ng kabit ng tooling, at ang saklaw ng diameter ng pagbubukas ng kwelyo. Bukod dito, isasama rin nito ang ulat ng Finite Element Analysis (FEA) at ulat ng layout ng takip ng alikabok. Ang pamamaraang ito ay mapapabuti ang proseso ng pagpupulong at matiyak na nakakatugon ito sa mga kinakailangan sa disenyo.

2. Optimal na disenyo ng bola pin:

Ang pagsusuri ng mga mode ng pagkabigo ay nagsiwalat na ang hindi makatwirang disenyo ng lugar ng labirint ng alikabok ng alikabok at ang maliit na lugar ng contact ng bola pin na hakbang ay ang pangunahing mga kadahilanan na nag -aambag sa pagkabigo sa pagsubok ng sealing. Isinasaalang-alang ang mga hadlang sa pag-unlad ng gastos at proyekto, ang pag-optimize ng istraktura ng bola pin ay itinuturing na pinaka-epektibong solusyon. Ang na -optimize na disenyo na naglalayong magbigay ng isang mas malaking lugar ng contact sa pagitan ng hakbang ng bola pin at ang takip ng alikabok kapag ang bisagra ng bola ay nasa pinakamataas na anggulo ng pagtatrabaho. Ang orihinal na disenyo ay nagtatampok ng isang semicircular cross-sectional na hugis para sa hakbang, habang ang bagong disenyo ay nagpakilala ng isang hugis-parihaba na cross-sectional na istraktura at nadagdagan ang panlabas na diameter ng hakbang. Nagresulta ito sa isang mas malaking lugar ng contact at nagbigay ng isang mas malaking puwersa ng reaksyon sa ilalim ng matinding mga kondisyon sa pagtatrabaho, binabawasan ang panganib ng mga gaps at mga takip ng alikabok na pinindot sa leeg.

3. Pinakamataas na Pag -verify ng Pagsubok sa Disenyo:

Ang mga halimbawang batay sa na -optimize na disenyo ay ginawa at sumailalim sa pag -sealing ng mga pagsubok sa pagganap. Ang mga resulta ay nagpakita na ang nilalaman ng tubig sa dulo ng bola pin at ang dulo ng ball shell ay 0.1% lamang hanggang 0.2