懸架球鉸鏈優化Design_hinge知識

懸架球鉸鍊是ZF底盤技術組件部門的核心產品，其結構設計是該部門的核心技術。 隨著汽車行業的不斷發展，球鉸鏈產品的需求也在增加。 當前的市場需要更嚴格的仿真環境，複雜的工作負載以及遵守新的監管要求，例如行人保護和衝突後故障。 為了滿足這些需求，球關節的技術優化至關重要。

球接頭主要用於前懸架，用作桿和轉向指關節之間的連接。 該連接提供了第二輪的自由度，可以進行轉向。 為了滿足更高的客戶需求，需要增強球關節的密封性能和疲勞磨損性能。

本文重點介紹了ZF群眾生產的國內OEM項目（Dongfeng Liuzhou B20項目）的懸架球鉸鏈結構的優化。 最初，計劃是繼續使用當前的批量生產零件。 但是，在第一輪DV測試之後，發現涉及風險，包括漏水和早期磨損。 進一步的分析表明，有必要改善設計以滿足當前的測試要求。

通過對其他國內OEM項目的分析，發現許多OEM已經為球鉸鏈制定了特定規範，從而大大提高了設計要求。 全球OEM還不斷更新其針對球鉸鏈的規格。 這意味著ZF產品需要承受更嚴格的環境條件，更複雜的工作條件以及更詳細的碰撞保護要求。 因此，有必要研究和分析新規格，以製定合理的優化計劃，該計劃可以以較低的成本滿足績效要求。

鉸鏈:

球鉸鏈保持連續的接觸和機制鏈之間的相對運動。 這些運動發生的關節稱為球鉸鏈。 球鉸鏈有兩種類型：徑向加載的鉸鏈（引導球鉸鏈）和軸向載荷的鉸鏈（負載的球接頭）。 球關節的主要連接元件是球螺柱和球插座。 球關節的工作性能以及其他特徵，例如材料，尺寸，表面質量，承載能力和潤滑，都是重要的考慮因素。

球鉸鏈的功能和技術要求:

球鉸鏈的功能是將桿與轉向指關節連接起來，提供三個自由度的力和運動傳輸。 兩種自由度用於輪子和轉向，而第三度的自由度允許輪子進行彈性變化。 球關節在正常工作條件下應具有最小的彈性位移，以避免不適並影響駕駛員評估。 此外，球鉸鏈的工作扭矩不應低於允許值，以防止早期磨損和噪音。

原始設計故障模式分析:

在B20項目的初始階段，密封性能測試顯示出漏水和生鏽等故障模式。 進一步的分析表明，球鉸鍊和轉向指關節不正確，導致2.5mm的間隙，這構成了漏水和密封系統故障的風險。 球鉸鏈的拆卸顯示與轉向指關節的交配表面發生了嚴重的腐蝕。 得出的結論是，當前的防塵系統不符合設計要求，需要改進。

球鉸鏈的最佳設計方案:

兩個主要因素被確定為密封測試失敗的潛在貢獻者：套圈的組裝質量和尺寸選擇，以及灰塵蓋的設計故障。 為了解決程序集問題，在IPS（內部進程規範）中定義了項圈的安裝大小。 該規範為衣領組裝提供了指南，以確保它符合設計要求。 此外，對防塵蓋和球銷設計進行了優化，以提高密封性能。 修改了防塵蓋設計以匹配預期的錐角，並重新設計球銷步驟以增加與防塵蓋的接觸區域。

最佳設計測試驗證:

根據優化的設計方案生產樣品，並進行了密封性能測試。 結果顯示出明顯的改善，球銷和球殼的末端的水含量僅為0.1％至0.2％。 該測試成功了，與原始設計相比，優化設計的腐蝕情況要好得多。

在B20項目中針對球鉸鏈的優化設計方案表明，密封性能提高了。 儘管有可能提高性能，但當前的解決方案被證明在項目的時間限制中有效。 該項目強調了在開始生產之前徹底分析客戶需求並開發全面佈局的重要性。 通過實施優化的設計，ZF能夠滿足OEM項目的需求，並提高球鉸鏈的密封性能。