El brazo oscilante generalmente se encuentra entre la rueda y el cuerpo, y es un componente de seguridad relacionado con el conductor que transmite la fuerza, debilita la transmisión de vibraciones y controla la dirección.
El brazo oscilante generalmente se encuentra entre la rueda y el cuerpo, y es un componente de seguridad relacionado con el conductor que transmite la fuerza, reduce la transmisión de vibración 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 de automóvil se divide aproximadamente en suspensión delantera y suspensión trasera. Las suspensiones delantera y trasera tienen brazos giratorios para conectar las ruedas y el cuerpo. Los brazos columpios generalmente se encuentran entre las ruedas y el cuerpo.
El papel del brazo de la guía es conectar la rueda y el marco, transmitir la fuerza, reducir la transmisión de vibraciones y controlar la dirección. Es un componente de seguridad que involucra al conductor. Hay partes estructurales que transmiten fuerza en el sistema de suspensión, de modo que las ruedas se mueven en relación con el cuerpo de acuerdo con una cierta trayectoria. Las piezas estructurales transmiten la carga, y todo el sistema de suspensión tiene el rendimiento de manejo del automóvil.
Funciones comunes y diseño de estructura del brazo oscilante
1. Para cumplir con los requisitos de transferencia de carga, diseño y tecnología de la estructura del brazo oscilante
La mayoría de los automóviles modernos utilizan sistemas de suspensión independientes. Según diferentes formas estructurales, los sistemas de suspensión independientes se pueden dividir en el tipo de espíritu de deseos, el tipo de brazo final, el tipo de enlace múltiple, el tipo de vela y el tipo McPherson. El brazo cruzado y el brazo de arrastre son una estructura de dos fuerza para un solo brazo en el enlace múltiple, con dos puntos de conexión. Se ensamblan dos varillas de dos fuerza en la junta universal en un ángulo determinado, y las líneas de conexión de los puntos de conexión forman una estructura triangular. El brazo inferior de la suspensión delantera de MacPherson es un brazo giratorio de tres puntos típico 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 fuerza es simple, y el diseño estructural a menudo se determina de acuerdo con la diferente experiencia profesional 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 está principalmente en forma de "I"; La estructura soldada de chapa (ver Figura 2), la estructura de diseño es una placa de acero soldada, y la cavidad estructural es más en forma de "口"; o las placas de refuerzo locales se usan para soldar y fortalecer 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 de la cavidad es sólida y los requisitos de forma son similares a la forja de acero; La estructura de la tubería de acero es simple en estructura, 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 mínimos de distancia. 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 del estabilizador, etc., cambiará la estructura de diseño del brazo oscilante; La cavidad estructural todavía tiene la forma de una "boca", y la cavidad del brazo oscilante será mejor que una estructura no cerrada. Forjando la estructura mecanizada, la cavidad estructural tiene la mayoría de la forma "i", que tiene las características tradicionales de torsión y resistencia a la flexión; La estructura mecanizada de fundición, la forma y la cavidad estructural están equipadas principalmente con costillas de refuerzo y agujeros de reducción de 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 junta de bola está integrada en la forja y la falsificación está conectada con la chapa; La estructura de mecanizado de aluminio forjado de fundición proporciona una mejor utilización y productividad del material que la falsificación, y es superior a la resistencia del material de las piezas fundidas, que es la aplicación de nuevas tecnologías.
2. Reduzca la transmisión de vibración al cuerpo y el diseño estructural del elemento elástico en el punto de conexión del brazo oscilante
Dado que la superficie de la carretera en la que conduce el automóvil no puede ser absolutamente plana, la fuerza de reacción vertical de la superficie de la carretera que actúa sobre las ruedas a menudo es impactante, especialmente cuando se conduce a alta velocidad en una mala superficie de la carretera, esta fuerza de impacto también hace que el conductor se sienta incómodo. , los elementos elásticos se instalan en el sistema de suspensión, y la conexión rígida se convierte en conexión elástica. Después de que el elemento elástico se ve afectado, 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 la amplitud de vibración rápidamente.
Los puntos de conexión en el diseño estructural del brazo oscilante son la conexión de elementos elásticos y la conexión de la junta de bola. Los elementos elásticos proporcionan amortiguación de vibración y un pequeño número de grados rotacionales y oscilantes de libertad. Los bujes de goma a menudo se usan como componentes elásticos en los automóviles, y también se usan bujes hidráulicos y bisagras cruzadas.
Figura 2 Armero de soldadura de chapa brazo
La estructura del buje de goma es principalmente una tubería de acero con goma afuera, o una estructura de sándwich de tubería de acero tubero de tubería. La tubería de acero interna requiere resistencia a la presión y requisitos de diámetro, y las serraciones antideslizantes son comunes en ambos extremos. La capa de goma ajusta la fórmula del material y la estructura de diseño de acuerdo con diferentes requisitos de rigidez.
El anillo de acero más externo a menudo tiene un requisito en ángulo de plomo, que conduce al ajuste de prensa.
El buje hidráulico tiene una estructura compleja, y es un producto con un proceso complejo y un alto valor agregado en la categoría de buje. Hay una cavidad en el caucho 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 buje. Si se filtra el aceite, el buje está dañado. Los bujes hidráulicos pueden proporcionar una mejor curva de rigidez, que afecta la conducción general del vehículo.
La bisagra cruzada tiene una estructura compleja y es una parte compuesta de caucho y bisagras de bola. Puede proporcionar una mejor durabilidad que el buje, el ángulo de oscilación y el ángulo de rotación, la 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 de la carretera desigual hace que las ruedas salten hacia arriba y hacia abajo en relación con el cuerpo (marco), y al mismo tiempo las ruedas se mueven, como girar, ir rectas, etc., que requieren la trayectoria de las ruedas para cumplir ciertos requisitos. El brazo oscilante y la articulación universal están conectadas principalmente por una bisagra de pelota.
La bisagra de la bola de brazo oscilante puede proporcionar un ángulo de giro superior a ± 18 °, y puede proporcionar un ángulo de rotación de 360 °. Se reúne completamente en los requisitos de la rueda y la dirección. Y la bisagra de pelota 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 la pelota (junta de bola), se puede dividir en una conexión de perno o remache, la bisagra de la bola tiene una brida; Conexión de interferencia de ajuste de presión, la bisagra de pelota no tiene una brida; Integrado, el brazo oscilante y la bisagra de la pelota, todo en uno. Para la estructura de metal de una sola lámina y la estructura soldada de metal múltiple, los dos tipos anteriores de conexiones se usan más ampliamente; El último tipo de conexión, como forja de acero, forja de aluminio y hierro fundido, se usa más ampliamente.
La bisagra de la pelota debe cumplir con la resistencia al desgaste bajo la condición de carga, debido al ángulo de trabajo más grande que el buje, el requisito de mayor vida. Por lo tanto, se requiere que la bisagra de bola se diseñe como una estructura combinada, que incluye una buena lubricación del swing y el sistema de lubricación a prueba de polvo e impermeable.
Figura 3 brazo oscilante de aluminio forjado
El impacto del diseño del brazo oscilante en la calidad y el precio
1. Factor de calidad: cuanto más ligero, mejor
La frecuencia natural del cuerpo (también conocida como la frecuencia de vibración libre del sistema de vibración) determinada por la rigidez de la suspensión y la masa respaldada por el resorte de suspensión (masa surgida) es uno de los indicadores de rendimiento importantes del sistema de suspensión que afecta la comodidad de conducción del automóvil. La frecuencia de vibración vertical utilizada por el cuerpo humano es la frecuencia del cuerpo que se mueve hacia arriba y hacia abajo durante la caminata, que es de aproximadamente 1-1.6Hz. 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 más pequeña es la masa surgida, menor es la deformación vertical de la suspensión y cuanto mayor sea la frecuencia natural.
Cuando la carga vertical es constante, cuanto menor es la rigidez de la suspensión, cuanto menor sea la frecuencia natural del automóvil y mayor sea 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 más pequeña es la masa no superada, menor es la carga de impacto en el sistema de suspensión. La masa no superada incluye masa de rueda, articulación universal y masa de 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 giratorios es principalmente de menos de 10 kg, en comparación con un vehículo con una masa de más de 1000 kg, la masa del brazo oscilante tiene poco efecto en el consumo de combustible.
2. Factor de precio: depende del plan de diseño
Cuantos más requisitos, mayor sea el costo. Con la premisa de que la resistencia estructural y la rigidez del brazo oscilante cumplen con los requisitos, los requisitos de tolerancia de fabricación, dificultad del proceso de fabricación, tipo de material y disponibilidad, y los requisitos de corrosión de la superficie afectan directamente el precio. Por ejemplo, los factores anticorrosión: el recubrimiento electroalvanizado, a través de la pasivación superficial y otros tratamientos, puede lograr aproximadamente 144 h; La protección de la superficie se divide en el recubrimiento de pintura electroforética catódica, que puede lograr la resistencia a la corrosión de 240 h a través del ajuste del espesor de recubrimiento y los métodos de tratamiento; El recubrimiento de zinc-hierro o níquel de zinc, que puede cumplir con los requisitos de prueba de anticorrosión de más de 500 h. A medida que aumentan los requisitos de la prueba de corrosión, también lo hace el costo de la pieza.
El costo se puede reducir comparando los esquemas de diseño y estructura del brazo oscilante.
Como todos sabemos, los diferentes arreglos de puntos duros proporcionan un rendimiento de conducción diferente. En particular, debe señalarse que la misma disposición de punto duro y diferentes diseños de puntos de conexión pueden proporcionar diferentes costos.
Hay tres tipos de conexión entre piezas estructurales y juntas de bola: conexión a través de piezas estándar (pernos, tuercas o remaches), conexión de 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 partes. La estructura integrada de una pieza de una pieza que la estructura de conexión de ajuste de interferencia reduce el número de partes de la cubierta de la junta de la bola.
Hay dos formas de conexión entre el miembro estructural y el elemento elástico: los elementos elásticos delanteros y traseros son axialmente paralelos y axialmente perpendiculares. Diferentes métodos determinan diferentes procesos de ensamblaje. Por ejemplo, la dirección apremiante del buje está en la misma dirección y perpendicular al cuerpo del brazo oscilante. Se puede usar una prensa de doble cabeza de una sola estación para ajustar los bujes delanteros y traseros 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 cabeza de una sola estación para presionar e instalar el buje sucesivamente, guardando mano de obra y equipo; Cuando el buje está diseñado para presionarse desde el interior, se requieren dos estaciones y dos prensas, presione sucesivamente el buje.
