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El basculante suele estar situado entre la rueda y la carrocería y es un componente de seguridad relacionado con el conductor que transmite fuerza, debilita la transmisión de vibraciones y controla la dirección.

El basculante suele estar situado entre la rueda y la carrocería, y es un componente de seguridad relacionado con el conductor que transmite fuerza, reduce la transmisión de vibraciones y controla la dirección. Este artículo presenta el diseño estructural común del brazo oscilante en el mercado y compara y analiza la influencia de diferentes estructuras en el proceso, la calidad y el precio.

La suspensión del chasis del automóvil se divide aproximadamente en suspensión delantera y suspensión trasera. Tanto la suspensión delantera como la trasera tienen brazos oscilantes para conectar las ruedas y la carrocería. Los brazos oscilantes suelen estar situados entre las ruedas y la carrocería.

La función del brazo oscilante guía es conectar la rueda y el marco, transmitir fuerza, reducir la transmisión de vibraciones y controlar la dirección. Es un componente de seguridad que involucra al conductor. En el sistema de suspensión hay piezas estructurales que transmiten fuerza, de modo que las ruedas se mueven con respecto a la carrocería según una trayectoria determinada. Las partes estructurales transmiten la carga y todo el sistema de suspensión soporta el comportamiento de manejo del automóvil.

Funciones comunes y diseño de estructura del brazo oscilante del automóvil.

1. Para cumplir con los requisitos de transferencia de carga, diseño y tecnología de la estructura del brazo oscilante.

La mayoría de los coches modernos utilizan sistemas de suspensión independientes. Según las diferentes formas estructurales, los sistemas de suspensión independientes se pueden dividir en tipo horquilla, tipo brazo de arrastre, tipo multibrazo, tipo vela y tipo McPherson. El brazo transversal y el brazo de arrastre son una estructura de dos fuerzas para un solo brazo en el multibrazo, con dos puntos de conexión. Se ensamblan dos varillas de dos fuerzas en la junta universal en un cierto ángulo y las líneas de conexión de los puntos de conexión forman una estructura triangular. El brazo inferior de la suspensión delantera MacPherson es un típico brazo oscilante de tres puntos con tres puntos de conexión. La línea que conecta los tres puntos de conexión es una estructura triangular estable que puede soportar cargas en múltiples direcciones.

La estructura del brazo oscilante de dos fuerzas es simple y el diseño estructural a menudo se determina de acuerdo con la experiencia profesional diferente y la conveniencia de procesamiento de cada empresa. Por ejemplo, la estructura de chapa estampada (ver Figura 1), la estructura de diseño es una sola placa de acero sin soldadura, y la cavidad estructural tiene mayormente forma de "I"; la estructura soldada de chapa metálica (ver Figura 2), la estructura de diseño es una placa de acero soldada y la cavidad estructural tiene más forma de "口"; o se utilizan placas de refuerzo locales para soldar y reforzar la posición peligrosa; la estructura de procesamiento de la máquina de forja de acero, la cavidad estructural es sólida y la forma se ajusta principalmente de acuerdo con los requisitos de diseño del chasis; la estructura de procesamiento de la máquina de forja de aluminio (ver Figura 3), la estructura La cavidad es sólida y los requisitos de forma son similares a los de la forja de acero; la estructura de tubería de acero tiene una estructura simple y la cavidad estructural es circular.

La estructura del brazo oscilante de tres puntos es complicada y el diseño estructural a menudo se determina de acuerdo con los requisitos del OEM. En el análisis de simulación de movimiento, el brazo oscilante no puede interferir con otras partes y la mayoría de ellas tienen requisitos de distancia mínima. Por ejemplo, la estructura de chapa estampada se usa principalmente al mismo tiempo que la estructura soldada de chapa, el orificio del arnés del sensor o el soporte de conexión de la biela de la barra estabilizadora, etc. cambiarán la estructura de diseño del brazo oscilante; la cavidad estructural todavía tiene la forma de una "boca" y la cavidad del brazo oscilante. Una estructura cerrada es mejor que una estructura abierta. Estructura mecanizada forjada, la cavidad estructural tiene principalmente forma de "I", que tiene las características tradicionales de resistencia a la torsión y flexión; la estructura, la forma y la cavidad estructural mecanizadas por fundición están equipadas en su mayoría con nervaduras de refuerzo y orificios para reducir el peso de acuerdo con las características de la fundición; soldadura de chapa La estructura combinada con la forja, debido a los requisitos de espacio de diseño del chasis del vehículo, la rótula está integrada en la forja y la forja está conectada con la chapa; la estructura de mecanizado de aluminio forjado proporciona una mejor utilización del material y productividad que la forja, y tiene una resistencia del material superior a la de las piezas fundidas, que es la aplicación de nueva tecnología.

2. Reducir la transmisión de vibraciones al cuerpo y el diseño estructural del elemento elástico en el punto de conexión del basculante.

Dado que la superficie de la carretera sobre la que circula el automóvil no puede ser absolutamente plana, la fuerza de reacción vertical de la superficie de la carretera que actúa sobre las ruedas suele ser impactante, especialmente cuando se conduce a alta velocidad sobre una superficie de la carretera en mal estado, esta fuerza de impacto también hace que el conductor sentirse incómodo. , se instalan elementos elásticos en el sistema de suspensión y la conexión rígida se convierte en una conexión elástica. Después de impactar el elemento elástico, genera vibración, y la vibración continua hace que el conductor se sienta incómodo, por lo que el sistema de suspensión necesita elementos de amortiguación para reducir rápidamente la amplitud de la vibración.

Los puntos de conexión en la estructura del brazo oscilante son la conexión de elementos elásticos y la conexión de rótula. Los elementos elásticos proporcionan amortiguación de vibraciones y un pequeño número de grados de libertad de rotación y oscilación. Los casquillos de goma se utilizan a menudo como componentes elásticos en los automóviles, y también se utilizan casquillos hidráulicos y bisagras transversales.

Figura 2 Brazo oscilante para soldadura de chapa

La estructura del casquillo de caucho es principalmente un tubo de acero con caucho en el exterior, o una estructura tipo sándwich de tubo de acero, caucho y acero. La tubería de acero interior requiere resistencia a la presión y requisitos de diámetro, y los dientes antideslizantes son comunes en ambos extremos. La capa de caucho ajusta la fórmula del material y la estructura del diseño según los diferentes requisitos de rigidez.

El anillo de acero más externo a menudo tiene un requisito de ángulo de entrada, lo que favorece el ajuste a presión.

El casquillo hidráulico tiene una estructura compleja y es un producto con proceso complejo y alto valor agregado en la categoría de casquillos. Hay una cavidad en la goma y hay aceite en la cavidad. El diseño de la estructura de la cavidad se lleva a cabo de acuerdo con los requisitos de rendimiento del casquillo. Si hay fugas de aceite, el casquillo está dañado. Los casquillos hidráulicos pueden proporcionar una mejor curva de rigidez, lo que afecta la capacidad de conducción general del vehículo.

La bisagra transversal tiene una estructura compleja y es una parte compuesta de bisagras de goma y bolas. Puede proporcionar una mayor durabilidad que el casquillo, el ángulo de giro y el ángulo de rotación, una curva de rigidez especial y cumplir con los requisitos de rendimiento de todo el vehículo. Las bisagras cruzadas dañadas generarán ruido en la cabina cuando el vehículo esté en movimiento.

3. Con el movimiento de la rueda, el diseño estructural del elemento oscilante en el punto de conexión del brazo oscilante.

La superficie irregular de la carretera hace que las ruedas salten hacia arriba y hacia abajo en relación con la carrocería (bastidor) y, al mismo tiempo, las ruedas se mueven, como girar, ir en línea recta, etc., lo que requiere que la trayectoria de las ruedas cumpla con ciertos requisitos. El brazo oscilante y la junta universal están conectados en su mayoría mediante una bisagra esférica.

La bisagra de bola del brazo oscilante puede proporcionar un ángulo de giro superior a ±18° y puede proporcionar un ángulo de rotación de 360°. Cumple totalmente con los requisitos de dirección y descentramiento de las ruedas. Y la bisagra de bola cumple con los requisitos de garantía de 2 años o 60.000 km y 3 años o 80.000 km para todo el vehículo. 

Según los diferentes métodos de conexión entre el brazo oscilante y la bisagra de rótula (rótula), se puede dividir en conexión de perno o remache, la bisagra de rótula tiene una brida; conexión de interferencia de ajuste a presión, la bisagra de bola no tiene brida; Integrado, el brazo oscilante y la bisagra esférica, todo en uno. Para estructuras de una sola hoja de metal y estructuras soldadas de varias hojas de metal, los dos primeros tipos de conexiones se utilizan más ampliamente; el último tipo de conexión, como la forja de acero, la forja de aluminio y el hierro fundido, se utiliza más ampliamente 

La bisagra de bola debe cumplir con la resistencia al desgaste bajo condiciones de carga, debido al mayor ángulo de trabajo que el casquillo, el requisito de mayor vida útil. Por lo tanto, se requiere que la bisagra de bola esté diseñada como una estructura combinada, que incluya una buena lubricación del columpio y un sistema de lubricación a prueba de agua y polvo. 

Figura 3 Brazo oscilante forjado de aluminio

El impacto del diseño del brazo oscilante en la calidad y el precio.

1. Factor de calidad: cuanto más ligero, mejor

La frecuencia natural de la carrocería (también conocida como frecuencia de vibración libre del sistema de vibración) determinada por la rigidez de la suspensión y la masa soportada por el resorte de la suspensión (masa suspendida) es uno de los indicadores de rendimiento importantes del sistema de suspensión que afecta la comodidad de marcha del coche. La frecuencia de vibración vertical utilizada por el cuerpo humano es la frecuencia con la que el cuerpo se mueve hacia arriba y hacia abajo al caminar, que es de aproximadamente 1-1,6 Hz. La frecuencia natural del cuerpo debe estar lo más cerca posible de este rango de frecuencia. Cuando la rigidez del sistema de suspensión es constante, cuanto menor es la masa suspendida, menor es la deformación vertical de la suspensión y mayor es la frecuencia natural.

Cuando la carga vertical es constante, cuanto menor es la rigidez de la suspensión, menor es la frecuencia natural del automóvil y mayor es el espacio requerido para que la rueda salte hacia arriba y hacia abajo.

Cuando las condiciones de la carretera y la velocidad del vehículo son las mismas, cuanto menor sea la masa no suspendida, menor será la carga de impacto sobre el sistema de suspensión. La masa no suspendida incluye la masa de la rueda, la junta universal y la masa del brazo guía, etc.

En general, el brazo oscilante de aluminio tiene la masa más ligera y el brazo oscilante de hierro fundido tiene la masa más grande. Otros están en el medio.

Dado que la masa de un conjunto de brazos oscilantes es generalmente inferior a 10 kg, en comparación con un vehículo con una masa de más de 1000 kg, la masa del brazo oscilante tiene poco efecto sobre el consumo de combustible. 

2. Factor de precio: depende del plan de diseño.

Cuantos más requisitos, mayor será el costo. Partiendo de la premisa de que la resistencia estructural y la rigidez del brazo oscilante cumplen con los requisitos, los requisitos de tolerancia de fabricación, la dificultad del proceso de fabricación, el tipo y disponibilidad del material y los requisitos de corrosión de la superficie afectan directamente el precio. Por ejemplo, factores anticorrosión: el recubrimiento electrogalvanizado, mediante pasivación de la superficie y otros tratamientos, puede alcanzar unas 144 h; la protección de la superficie se divide en recubrimiento de pintura electroforética catódica, que puede lograr una resistencia a la corrosión de 240 h mediante el ajuste del espesor del recubrimiento y los métodos de tratamiento; Recubrimiento de zinc-hierro o zinc-níquel, que puede cumplir con los requisitos de prueba anticorrosión de más de 500 h. A medida que aumentan los requisitos de las pruebas de corrosión, también aumenta el coste de la pieza. 

El costo se puede reducir comparando los esquemas de diseño y estructura del brazo oscilante.

Como todos sabemos, las diferentes disposiciones de los puntos rígidos proporcionan un rendimiento de conducción diferente. En particular, cabe señalar que la misma disposición de puntos duros y diferentes diseños de puntos de conexión pueden generar costes diferentes. 

Existen tres tipos de conexión entre piezas estructurales y rótulas: conexión a través de piezas estándar (pernos, tuercas o remaches), conexión por ajuste de interferencia e integración. En comparación con la estructura de conexión estándar, la estructura de conexión de ajuste de interferencia reduce los tipos de piezas, como pernos, tuercas, remaches y otras piezas. La estructura de conexión integrada de una sola pieza que la estructura de conexión de ajuste de interferencia reduce el número de piezas de la carcasa de la rótula.

Hay dos formas de conexión entre el miembro estructural y el elemento elástico: los elementos elásticos delantero y trasero son axialmente paralelos y axialmente perpendiculares. Diferentes métodos determinan diferentes procesos de montaje. Por ejemplo, la dirección de presión del casquillo es en la misma dirección y perpendicular al cuerpo del brazo oscilante. Se puede utilizar una prensa de doble cabezal de una sola estación para presionar los casquillos delantero y trasero al mismo tiempo, ahorrando mano de obra, equipo y tiempo; Si la dirección de instalación es inconsistente (vertical), se puede usar una prensa de doble cabezal de estación única para presionar e instalar el buje sucesivamente, ahorrando mano de obra y equipo; cuando el casquillo está diseñado para ser prensado desde el interior, se requieren dos estaciones y dos prensas, para encajar a presión el casquillo sucesivamente.