O basculante adoita estar situado entre a roda e a carrozaría, e é un compoñente de seguridade relacionado co condutor que transmite a forza, debilita a transmisión de vibracións e controla a dirección.
O basculante adoita estar situado entre a roda e a carrozaría, e é un compoñente de seguridade relacionado co condutor que transmite a forza, reduce a transmisión de vibracións e controla a dirección. Este artigo presenta o deseño estrutural común do basculante no mercado e compara e analiza a influencia de diferentes estruturas no proceso, a calidade e o prezo.
A suspensión do chasis dun automóbil divídese aproximadamente en suspensión dianteira e suspensión traseira. Tanto a suspensión dianteira como a traseira teñen brazos oscilantes para conectar as rodas e a carrozaría. Os brazos oscilantes adoitan estar situados entre as rodas e a carrozaría.
A función do brazo oscilante guía é conectar a roda e o cadro, transmitir a forza, reducir a transmisión de vibracións e controlar a dirección. É un compoñente de seguridade que implica ao condutor. Hai pezas estruturais que transmiten forza no sistema de suspensión, de xeito que as rodas se moven en relación coa carrozaría segundo unha determinada traxectoria. As pezas estruturais transmiten a carga e todo o sistema de suspensión soporta o rendemento de manexo do coche.
Funcións comúns e deseño estrutural do brazo oscilante do coche
1. Para cumprir os requisitos de transferencia de carga, deseño e tecnoloxía da estrutura do brazo oscilante
A maioría dos coches modernos empregan sistemas de suspensión independentes. Segundo as diferentes formas estruturais, os sistemas de suspensión independentes pódense dividir en tipo de horquilla, tipo de brazo arrastrado, tipo multibrazo, tipo vela e tipo McPherson. O brazo transversal e o brazo arrastrado son unha estrutura de dúas forzas para un só brazo no multibrazo, con dous puntos de conexión. Dúas varillas de dúas forzas están montadas na xunta universal nun certo ángulo, e as liñas de conexión dos puntos de conexión forman unha estrutura triangular. O brazo inferior da suspensión dianteira MacPherson é un brazo basculante típico de tres puntos con tres puntos de conexión. A liña que conecta os tres puntos de conexión é unha estrutura triangular estable que pode soportar cargas en múltiples direccións.
A estrutura do brazo oscilante de dúas forzas é simple e o deseño estrutural adoita determinarse segundo a diferente experiencia profesional e a conveniencia de procesamento de cada empresa. Por exemplo, a estrutura de chapa metálica estampada (véxase a Figura 1) ten unha estrutura de deseño que é unha única placa de aceiro sen soldadura e a cavidade estrutural ten principalmente a forma de "I"; a estrutura soldada de chapa metálica (véxase a Figura 2) ten unha estrutura de deseño que é unha placa de aceiro soldada e a cavidade estrutural ten máis ben a forma de "口"; ou utilízanse placas de reforzo locais para soldar e reforzar a posición perigosa; a estrutura de procesamento da máquina de forxa de aceiro ten unha cavidade estrutural sólida e a forma axústase principalmente segundo os requisitos de deseño do chasis; a estrutura de procesamento da máquina de forxa de aluminio (véxase a Figura 3) ten unha estrutura sólida e os requisitos de forma son similares aos da forxa de aceiro; a estrutura do tubo de aceiro ten unha estrutura simple e a cavidade estrutural é circular.
A estrutura do brazo oscilante de tres puntos é complicada e o deseño estrutural adoita determinarse segundo os requisitos do fabricante do equipo orixinal (OEM). Na análise da simulación de movemento, o brazo oscilante non pode interferir con outras pezas e a maioría delas teñen requisitos de distancia mínimos. Por exemplo, a estrutura de chapa metálica estampada úsase principalmente ao mesmo tempo que a estrutura soldada de chapa metálica, o orificio do arnés do sensor ou o soporte de conexión da biela da barra estabilizadora, etc., cambiará a estrutura de deseño do brazo oscilante; a cavidade estrutural segue tendo forma de "boca" e a cavidade do brazo oscilante será Unha estrutura pechada é mellor que unha estrutura non pechada. Estrutura mecanizada por forxa, a cavidade estrutural ten principalmente forma de "I", que ten as características tradicionais de resistencia á torsión e á flexión; estrutura mecanizada por fundición, a forma e a cavidade estrutural están equipadas principalmente con costelas de reforzo e orificios de redución de peso segundo as características da fundición; soldadura de chapa metálica A estrutura combinada coa forxa, debido aos requisitos de espazo de deseño do chasis do vehículo, a rótula está integrada na forxa e a forxa está conectada coa chapa metálica; A estrutura de mecanizado de aluminio forxado en fundición proporciona unha mellor utilización do material e produtividade que a forxa, e é superior á resistencia do material das pezas fundidas, que é a aplicación de novas tecnoloxías.
2. Reducir a transmisión de vibracións ao corpo e o deseño estrutural do elemento elástico no punto de conexión do brazo oscilante
Dado que a superficie da estrada pola que circula o coche non pode ser absolutamente plana, a forza de reacción vertical da superficie da estrada que actúa sobre as rodas adoita ser impactante, especialmente cando se conduce a alta velocidade sobre unha superficie en mal estado; esta forza de impacto tamén provoca incomodidade no condutor. , instálanse elementos elásticos no sistema de suspensión e a conexión ríxida convértese nunha conexión elástica. Despois de impactar o elemento elástico, xera vibracións e a vibración continua fai que o condutor se sinta incómodo, polo que o sistema de suspensión necesita elementos de amortecemento para reducir rapidamente a amplitude da vibración.
Os puntos de conexión no deseño estrutural do brazo oscilante son a conexión do elemento elástico e a conexión da rótula. Os elementos elásticos proporcionan amortiguación de vibracións e un pequeno número de graos de liberdade de rotación e oscilación. Os casquillos de goma úsanse a miúdo como compoñentes elásticos nos automóbiles, e tamén se usan casquillos hidráulicos e bisagras transversais.
Figura 2 Brazo oscilante para soldadura de chapa metálica
A estrutura do casquillo de goma é principalmente un tubo de aceiro con goma no exterior ou unha estrutura tipo sándwich de tubo de aceiro, goma e tubo de aceiro. O tubo de aceiro interior require uns requisitos de resistencia á presión e de diámetro, e os dous extremos adoitan ter serraduras antideslizantes. A capa de goma axusta a fórmula do material e a estrutura do deseño segundo os diferentes requisitos de rixidez.
O anel de aceiro máis externo adoita ter un requisito de ángulo de entrada, o que favorece o axuste a presión.
O casquillo hidráulico ten unha estrutura complexa e é un produto con procesos complexos e alto valor engadido na categoría de casquillo. Hai unha cavidade na goma e hai aceite na cavidade. O deseño da estrutura da cavidade realízase segundo os requisitos de rendemento do casquillo. Se hai fugas de aceite, o casquillo danase. Os casquillos hidráulicos poden proporcionar unha mellor curva de rixidez, o que afecta á condución xeral do vehículo.
A bisagra transversal ten unha estrutura complexa e é unha peza composta de bisagras de goma e bóla. Pode proporcionar unha mellor durabilidade que o casquillo, ángulo de xiro e ángulo de rotación, curva de rixidez especial e cumprir cos requisitos de rendemento de todo o vehículo. As bisagras transversais danadas xerarán ruído na cabina cando o vehículo estea en movemento.
3. Co movemento da roda, o deseño estrutural do elemento oscilante no punto de conexión do brazo oscilante
A superficie irregular da estrada fai que as rodas salten cara arriba e cara abaixo en relación coa carrozaría (chasis) e, ao mesmo tempo, as rodas móvense, como xirar, ir en liña recta, etc., o que require que a traxectoria das rodas cumpra certos requisitos. O brazo oscilante e a xunta universal están conectados principalmente por unha bisagra de bóla.
A bisagra de bóla do brazo oscilante pode proporcionar un ángulo de xiro superior a ±18° e un ángulo de rotación de 360°. Cumpre totalmente os requisitos de desviación das rodas e dirección. E a bisagra de bóla cumpre cos requisitos de garantía de 2 anos ou 60.000 km e de 3 anos ou 80.000 km para todo o vehículo.
Segundo os diferentes métodos de conexión entre o brazo articulado e a bisagra de bóla (articulación de rótula), pódese dividir en conexión por perno ou remache, a bisagra de bóla ten unha brida; conexión de interferencia por axuste a presión, a bisagra de bóla non ten brida; e integrada, o brazo articulado e a bisagra de bóla todo en un. Para estruturas de chapa metálica única e estruturas soldadas de varias chapas metálicas, os dous primeiros tipos de conexións úsanse máis amplamente; o último tipo de conexión, como o forxado de aceiro, o forxado de aluminio e o ferro fundido, úsase máis amplamente.
A bisagra de bóla debe cumprir coa resistencia ao desgaste baixo condicións de carga, debido ao maior ángulo de traballo que o casquillo, o que require unha vida útil maior. Polo tanto, a bisagra de bóla debe ser deseñada como unha estrutura combinada, incluíndo unha boa lubricación do xiro e un sistema de lubricación a proba de po e auga.
Figura 3 Brazo oscilante de aluminio forxado
O impacto do deseño do brazo oscilante na calidade e no prezo
1. Factor de calidade: canto máis lixeiro, mellor
A frecuencia natural do corpo (tamén coñecida como frecuencia de vibración libre do sistema de vibración) determinada pola rixidez da suspensión e a masa soportada polo resorte da suspensión (masa suspendida) é un dos indicadores de rendemento importantes do sistema de suspensión que afecta á comodidade de condución do coche. A frecuencia de vibración vertical utilizada polo corpo humano é a frecuencia do corpo que se move cara arriba e cara abaixo mentres camiña, que é de aproximadamente 1-1,6 Hz. A frecuencia natural do corpo debe estar o máis preto posible deste rango de frecuencias. Cando a rixidez do sistema de suspensión é constante, canto menor sexa a masa suspendida, menor será a deformación vertical da suspensión e maior será a frecuencia natural.
Cando a carga vertical é constante, canto menor sexa a rixidez da suspensión, menor será a frecuencia natural do coche e maior será o espazo necesario para que a roda salte arriba e abaixo.
Cando as condicións da estrada e a velocidade do vehículo son as mesmas, canto menor sexa a masa non suspendida, menor será a carga de impacto no sistema de suspensión. A masa non suspendida inclúe a masa da roda, a xunta universal e a masa do brazo guía, etc.
En xeral, o brazo oscilante de aluminio ten a masa máis lixeira e o de ferro fundido ten a maior. Outros están no medio.
Dado que a masa dun conxunto de brazos oscilantes é na súa maioría inferior a 10 kg, en comparación cun vehículo cunha masa de máis de 1000 kg, a masa do brazo oscilante ten pouco efecto no consumo de combustible.
2. Factor prezo: depende do plan de deseño
Cantos máis requisitos haxa, maior será o custo. Partindo da premisa de que a resistencia estrutural e a rixidez do brazo oscilante cumpran os requisitos, os requisitos de tolerancia de fabricación, a dificultade do proceso de fabricación, o tipo e a dispoñibilidade do material e os requisitos de corrosión superficial inflúen directamente no prezo. Por exemplo, os factores anticorrosión: o revestimento electrogalvanizado, mediante pasivación superficial e outros tratamentos, pode alcanzar unhas 144 h; a protección superficial divídese en revestimento de pintura electroforética catódica, que pode alcanzar unha resistencia á corrosión de 240 h mediante o axuste do grosor do revestimento e os métodos de tratamento; revestimento de cinc-ferro ou cinc-níquel, que pode cumprir os requisitos da proba anticorrosión de máis de 500 h. A medida que aumentan os requisitos da proba de corrosión, tamén o fai o custo da peza.
O custo pódese reducir comparando os esquemas de deseño e estrutura do brazo oscilante.
Como todos sabemos, as diferentes disposicións de puntos de conexión proporcionan un rendemento de condución diferente. En particular, cómpre sinalar que a mesma disposición de puntos de conexión e os diferentes deseños de puntos de conexión poden supoñer custos diferentes.
Hai tres tipos de conexión entre as pezas estruturais e as rótulas: conexión mediante pezas estándar (parafusos, porcas ou remaches), conexión por axuste de interferencia e integración. En comparación coa estrutura de conexión estándar, a estrutura de conexión por axuste de interferencia reduce os tipos de pezas, como parafusos, porcas, remaches e outras pezas. A estrutura de conexión integrada dunha peza reduce o número de pezas da carcasa da rótula en comparación coa estrutura de conexión por axuste de interferencia.
Hai dúas formas de conexión entre o membro estrutural e o elemento elástico: os elementos elásticos dianteiro e traseiro son axialmente paralelos e axialmente perpendiculares. Os diferentes métodos determinan diferentes procesos de montaxe. Por exemplo, a dirección de prensado do casquillo é na mesma dirección e perpendicular ao corpo do brazo oscilante. Pódese usar unha prensa de dobre cabezal dunha soa estación para axustar a presión os casquillos dianteiro e traseiro ao mesmo tempo, aforrando man de obra, equipamento e tempo; Se a dirección de instalación é inconsistente (vertical), pódese usar unha prensa de dobre cabezal dunha soa estación para prensar e instalar o casquillo sucesivamente, aforrando man de obra e equipamento; cando o casquillo está deseñado para ser prensado desde o interior, requírense dúas estacións e dúas prensas para axustar a presión sucesivamente o casquillo.
