Süspansiyon Ball Menteşe Optimizasyonu Design_hinge Bilgi_tallsen 1

Süspansiyon topu menteşesi ZF şasi teknolojisi bileşenleri bölümünün temel ürünüdür ve yapısal tasarımı bölümün temel teknolojisidir. Otomobil endüstrisi gelişmeye devam ettikçe, top menteşe ürünlerine olan talep de artıyor. Geçmişte, bazı ürün tasarımları artık piyasanın mevcut ihtiyaçlarını karşılayamadı. Müşteriler artık daha katı simülasyon ortamları, daha karmaşık çalışma yükleri ve yaya koruması ve çarpışma sonrası başarısızlık kriterleri gibi yeni düzenleyici gereksinimlere uyum gerektiriyor. Bu koşullar göz önüne alındığında, bilyalı eklemin teknik yönlerini optimize etmek zorunludur.

Bilyalı eklem öncelikle ön süspansiyonda kullanılır ve çubuk ve direksiyon eklemi arasındaki bağlantıyı kolaylaştırır. Bu bağlantı, direksiyon için gereken ikinci serbestlik derecesini sağlar. Daha yüksek müşteri beklentilerini karşılamak için, araştırma ve optimizasyonun odak noktası sızdırmazlık performansını ve yorgunluk aşınma direncini iyileştirmeye doğru değişir.

Bu makale, ZF'nin süspansiyon top menteşesinin yapısını optimize etmek amacıyla Dongfeng Liuzhou B20 projesinin gerçek bir Yurtiçi Orijinal Ekipman Üreticisi (OEM) projesinin gerçek seri üretimine dayanmaktadır. Başlangıçta plan, mevcut kitle üretilen projeden parçaları kullanmaya devam etmekti. Bununla birlikte, tasarım doğrulama (DV) testlerinin ilk turundan sonra, esas olarak su sızıntısı ve erken aşınma şeklinde hala potansiyel riskler olduğu tespit edilmiştir. Analiz üzerine, mevcut test gereksinimlerini karşılamak için tasarım iyileştirmelerinin gerekli olduğuna karar verilmiştir.

Diğer yeni yerli OEM projelerinin daha fazla analizi, birçok OEM'in top menteşe performansı için özel özellikler oluşturduğunu ve tasarım gereksinimlerinin önemli ölçüde arttığını ortaya koydu. Benzer şekilde, küresel OEM'ler top menteşeleri için özelliklerini sürekli olarak güncelliyor. ZF ürünlerinin daha sert çevre koşullarına, daha karmaşık ve değişken çalışma koşullarına ve daha ayrıntılı çarpışma koruma gereksinimlerine dayanması gerekir. Bu gelişmeler ışığında, bu makale, performans standartlarını daha düşük bir maliyetle karşılayan ürünler elde etmek için, yeni özelliklerin araştırma ve analizine dayanan makul bir optimizasyon şeması önermeyi amaçlamaktadır.

Balo mentiğine:

Top menteşeleri, sürekli temas ve göreceli hareketi koruyarak mekanizma zincirlerinin bağlantısını sağlar. Bu hareketler için bağlantı noktaları eklem olarak bilinir. Top menteşeleri, radyal yüklü menteşeler (rehberli top menteşeleri) veya eksenel olarak yüklü menteşeler (yüklü bilyalı eklemler) olarak kategorize edilebilir. Her eklem, birbirleriyle işbirliği yapan ve işlevleri için uygun bir geometriye sahip olan şaftlar, düz yataklar, dişli dişleri vb. Gibi iki bağlantı elemanından oluşur. Bilyalı eklemin ana bağlantı elemanları top saplama ve bilyalı sokettir. Top ekleminin kendisinin performansının yanı sıra, malzeme, boyut, yüzey kalitesi, yük taşıma kapasitesi ve yağlama gibi diğer özellikler de önemlidir.

Top menteşesinin işlevi ve teknik gereksinimleri:

Top menteşesinin işlevi, çubuğu direksiyon mafsalıyla bağlamak, böylece üç serbestlik derecesi sağlamaktır. Bu serbestlik derecelerinden ikisi tekerlek atma ve direksiyon için kullanılırken, üçüncüsü tekerlek için elastokinematik bir varyasyona izin verir. Bilyalı eklem sadece üç dönme serbestlik derecesi nedeniyle sadece gerilme, basınç ve radyal kuvvetler getirebilir. İdeal olarak, bilyalı eklemlerin gereksiz gürültüden kaçınmak için ücretsiz bir oyun olmamalıdır. Sürüş sırasında rahatsızlığı önlemek ve sürücünün öznel değerlendirmesini korumak için elastik yer değiştirme en aza indirilmelidir. Ek olarak, top menteşesinin çalışma torku önemli bir değerlendirme endeksidir ve erken aşınma ve gürültüyü önlemek için izin verilen değerden daha düşük olmamalıdır.

Orijinal Tasarım Arıza Modu Analizi:

1. Sızdırmazlık performans testinin başarısızlığı:

B20 projesinin ilk aşamasında, müşteri tarafından araştırma ve geliştirme maliyetlerini ve döngü süresini azaltmak için mevcut proje ürünlerini kullanmaya devam etmesi talep edildi. Bununla birlikte, DV testi sırasında, top menteşesinin sızdırmazlık performansında su sızıntısı ve pas gibi arıza modları gözlenmiştir. Muayene üzerine, top menteşesinin ve direksiyon mızrakının zayıf bir şekilde bulunduğu ve aralarında 2,5 mm'lik bir boşlukla sonuçlandığı keşfedildi. Bu boşluk potansiyel olarak su sızıntısına yol açabilir, bu da sızdırmazlık sisteminin test gereksinimlerini karşılamadığını gösterir. Top menteşesinin daha fazla sökülmesi, direksiyon mafsalıyla çiftleşme yüzeyinde ciddi korozyon ortaya çıkardı. Bu, mevcut ürünün sızdırmazlık performansının B20 projesi için tasarım gereksinimlerini karşılamadığını doğruladı. Özellikle, toz örtüsü alanındaki bilyalı pimler üzerinde görünür su lekeleri ve ciddi korozyon gözlenmiştir. Bu, mevcut toz geçirmez sistemin yetersiz olduğunu ve iyileştirmeyi gerektirdiğini gösterdi.

2. Test sonuçlarının analizi:

Test sonuçları, test sırasında su girişinin, su lekelerinin görsel olarak gözlemlendiği W3 seviyesinin altına düştüğünü gösterdi. Bu, testten sonra sızdırmazlık sistemindeki su giriş koşullarının şiddetini vurguladı. Su giriş alanı esas olarak top menteşesinin her iki ucundaki yakaları etkiledi. Başarısızlığın olası nedenleri aşağıdaki gibidir:

- Montaj kalitesi ve yakanın boyutu seçimi: yaka gerildikten sonra maksimum boyut tanımlamasına sahipti, bu da sıkma kuvvetinin yakanın elastik deformasyonundan sonra tasarım gereksinimlerini karşılamasını sağlamayı amaçladı. Bununla birlikte, gerçek montaj spesifikasyonları kesinlikle takip etmediyse, yetersiz sıkma kuvveti ve gevşek bir yaka ile sonuçlanabilir.

- Toz kapağının tasarım arızası: Toz kapağı tasarımının karşılaştırmalı bir analizi, labirent alanının koni açısında bir sapma ortaya çıkardı. Mevcut tasarımın 20 ° koni açısı vardı, standart tasarımın koni açısı 12 ° idi. Bu sapma sızıntı riskini artırdı.

- Top pimi sızdırmazlık alanının tasarım arızası: Bilyalı pim tasarımı, belirli bir alanda, bilyalı pim şaftından 1 mm daha büyük bir alanda basamaklı bir yapıya sahipti. Bu yapı, toz örtüsünün bilyalı pimin boyun pozisyonuna basmasını önlemeyi amaçlamıştır. Bununla birlikte, sınır konumunda olduğu gibi, bilyalı eklemin aşırı çalışma koşulları altında, toz örtüsü ile adım arasındaki temas alanı çok küçüktü, bu da arıza olasılığına neden oldu. Ek olarak, düşük sıcaklıklar da küçük temas alanlarına yol açabilir, boşluklar ve su sızıntısı yaratabilir.

Ball Menteşe Optimizasyon Tasarım Şeması:

1. Yaka montaj optimizasyonu:

Yaka ucunun başarısızlığı öncelikle üretim montajı ile ilgili sorunlardan kaynaklandı. Bunu ele almak için, üretim operasyon talimatının bir parçası haline gelen iç işlem spesifikasyonunda (IPS) yakanın kurulum boyutunu tanımlamak etkili kabul edildi. IP'ler kurulum yönünü, takım fikstürünün maksimum çapını ve yaka açıklığının çap aralığını tanımlar. Ayrıca, toz örtüsünün sonlu eleman analizi (FEA) raporunu ve düzen raporunu da içerecektir. Bu yöntem, montaj işlemini geliştirecek ve tasarım gereksinimlerini karşılamasını sağlayacaktır.

2. Top piminin optimal tasarımı:

Arıza modlarının analizi, toz kapağının labirent alanının mantıksız tasarımının ve bilyalı pim adımının küçük temas alanının sızdırmazlık testi arızasına katkıda bulunan ana faktörler olduğunu ortaya koydu. Maliyet ve proje geliştirme kısıtlamaları göz önüne alındığında, bilyalı pim yapısının optimize edilmesi en uygun maliyetli çözüm olarak kabul edildi. Optimize edilmiş tasarım, top menteşesi maksimum çalışma açısındayken, bilyalı pim aşaması ile toz örtüsü arasında daha büyük bir temas alanı sağlamayı amaçladı. Orijinal tasarım, adım için yarım daire biçimli bir kesit şekli içeriyordu, yeni tasarım dikdörtgen bir kesit yapısı getirdi ve adımın dış çapını arttırdı. Bu, daha büyük bir temas alanı ile sonuçlandı ve aşırı çalışma koşulları altında daha büyük bir reaksiyon kuvveti sağladı, bu da boynuna bastırılan boşluklar ve toz kapakları riskini azalttı.

3. Optimal Tasarım Testi Doğrulaması:

Optimize edilmiş tasarıma dayanan numuneler üretildi ve sızdırmazlık performans testlerine tabi tutuldu. Sonuçlar, top piminin sonundaki su içeriğinin ve bilyalı kabuğun ucunun sadece% 0.1 ila 0 olduğunu gösterdi.2