El braç oscil·lant normalment es troba entre la roda i la carrosseria, i és un component de seguretat relacionat amb el conductor que transmet la força, debilita la transmissió de vibracions i controla la direcció.
El braç oscil·lant se sol situar entre la roda i el cos, i és un component de seguretat relacionat amb el conductor que transmet la força, redueix la transmissió de vibracions i controla la direcció. Aquest article presenta el disseny estructural comú del braç oscil·lant al mercat i compara i analitza la influència de diferents estructures en el procés, la qualitat i el preu.
La suspensió del xassís d'un cotxe es divideix aproximadament en suspensió davantera i suspensió posterior. Tant la suspensió davantera com la posterior tenen braços oscil·lants per connectar les rodes i la carrosseria. Els braços oscil·lants solen estar situats entre les rodes i la carrosseria.
La funció del braç oscil·lant guia és connectar la roda i el xassís, transmetre la força, reduir la transmissió de vibracions i controlar la direcció. És un component de seguretat que implica el conductor. Hi ha parts estructurals que transmeten força al sistema de suspensió, de manera que les rodes es mouen en relació amb la carrosseria segons una trajectòria determinada. Les parts estructurals transmeten la càrrega i tot el sistema de suspensió suporta el rendiment de maneig del cotxe.
Funcions comunes i disseny estructural del braç oscil·lant del cotxe
1. Per complir els requisits de transferència de càrrega, disseny i tecnologia de l'estructura del braç oscil·lant
La majoria dels cotxes moderns utilitzen sistemes de suspensió independents. Segons les diferents formes estructurals, els sistemes de suspensió independents es poden dividir en tipus de forquilla, tipus de braç oscil·lant, tipus multibraç, tipus espelma i tipus McPherson. El braç transversal i el braç oscil·lant són una estructura de dues forces per a un sol braç en el multibraç, amb dos punts de connexió. Dues varetes de dues forces s'acoblen a la junta universal en un angle determinat, i les línies de connexió dels punts de connexió formen una estructura triangular. El braç inferior de la suspensió davantera MacPherson és un braç oscil·lant típic de tres punts amb tres punts de connexió. La línia que connecta els tres punts de connexió és una estructura triangular estable que pot suportar càrregues en múltiples direccions.
L'estructura del braç oscil·lant de dues forces és senzilla i el disseny estructural sovint es determina segons els diferents coneixements professionals i la conveniència de processament de cada empresa. Per exemple, l'estructura de xapa metàl·lica estampada (vegeu la figura 1), l'estructura de disseny és una sola placa d'acer sense soldadura, i la cavitat estructural té principalment forma de "I"; l'estructura soldada de xapa metàl·lica (vegeu la figura 2), l'estructura de disseny és una placa d'acer soldada i la cavitat estructural té més forma de "口"; o s'utilitzen plaques de reforç locals per soldar i reforçar la posició perillosa; l'estructura de processament de la màquina de forja d'acer, la cavitat estructural és sòlida i la forma s'ajusta principalment segons els requisits de disseny del xassís; l'estructura de processament de la màquina de forja d'alumini (vegeu la figura 3), l'estructura La cavitat és sòlida i els requisits de forma són similars als de la forja d'acer; l'estructura de la canonada d'acer té una estructura senzilla i la cavitat estructural és circular.
L'estructura del braç oscil·lant de tres punts és complicada i el disseny estructural sovint es determina segons els requisits del fabricant d'equips originals (OEM). En l'anàlisi de simulació de moviment, el braç oscil·lant no pot interferir amb altres parts i la majoria tenen requisits de distància mínima. Per exemple, l'estructura de xapa metàl·lica estampada s'utilitza principalment al mateix temps que l'estructura soldada de xapa metàl·lica, el forat del cablejat del sensor o el suport de connexió de la biela de la barra estabilitzadora, etc. canviaran l'estructura de disseny del braç oscil·lant; la cavitat estructural continua tenint forma de "boca", i la cavitat del braç oscil·lant serà una estructura tancada millor que una estructura no tancada. Estructura mecanitzada per forja, la cavitat estructural té principalment forma de "I", que té les característiques tradicionals de resistència a la torsió i la flexió; estructura mecanitzada per fosa, la forma i la cavitat estructural estan majoritàriament equipades amb nervadures de reforç i forats de reducció de pes segons les característiques de la fosa; soldadura de xapa metàl·lica L'estructura combinada amb la forja, a causa dels requisits d'espai de disseny del xassís del vehicle, la junta de ròtula està integrada a la forja i la forja està connectada amb la xapa metàl·lica; L'estructura de mecanitzat d'alumini forjat proporciona una millor utilització del material i productivitat que la forja, i és superior a la resistència del material de les peces de fosa, que és l'aplicació de noves tecnologies.
2. Reduir la transmissió de vibracions al cos i el disseny estructural de l'element elàstic al punt de connexió del braç oscil·lant
Com que la superfície de la carretera sobre la qual circula el cotxe no pot ser absolutament plana, la força de reacció vertical de la superfície de la carretera que actua sobre les rodes sovint té un impacte considerable, sobretot quan es condueix a alta velocitat sobre una superfície en mal estat, i aquesta força d'impacte també fa que el conductor se senti incòmode. , s'instal·len elements elàstics al sistema de suspensió i la connexió rígida es converteix en una connexió elàstica. Després que l'element elàstic rebi l'impacte, genera vibracions i la vibració contínua fa que el conductor se senti incòmode, de manera que el sistema de suspensió necessita elements d'amortiment per reduir ràpidament l'amplitud de la vibració.
Els punts de connexió en el disseny estructural del braç oscil·lant són la connexió d'elements elàstics i la connexió de la junta de ròtula. Els elements elàstics proporcionen amortiment de vibracions i un petit nombre de graus de llibertat rotacionals i oscil·lants. Els casquets de goma s'utilitzen sovint com a components elàstics en els cotxes, i també s'utilitzen casquets hidràulics i frontisses creuades.
Figura 2 Braç oscil·lant per a soldadura de xapa metàl·lica
L'estructura del casquet de goma és principalment un tub d'acer amb goma a l'exterior, o una estructura sandvitx de tub d'acer, goma i tub d'acer. El tub d'acer interior requereix uns requisits de resistència a la pressió i de diàmetre, i les dentadures antilliscants són comunes als dos extrems. La capa de goma ajusta la fórmula del material i l'estructura del disseny segons els diferents requisits de rigidesa.
L'anell d'acer més extern sovint té un requisit d'angle d'entrada, que afavoreix l'ajust a pressió.
El casquet hidràulic té una estructura complexa i és un producte amb un procés complex i un alt valor afegit en la categoria de casquets. Hi ha una cavitat a la goma i hi ha oli a la cavitat. El disseny de l'estructura de la cavitat es duu a terme d'acord amb els requisits de rendiment del casquet. Si hi ha fuites d'oli, el casquet es fa malbé. Els casquets hidràulics poden proporcionar una millor corba de rigidesa, cosa que afecta la conducció general del vehicle.
La frontissa transversal té una estructura complexa i és una part composta de frontisses de goma i bola. Pot proporcionar una millor durabilitat que el casquillo, angle de gir i angle de rotació, corba de rigidesa especial i complir els requisits de rendiment de tot el vehicle. Les frontisses transversals danyades generaran soroll a la cabina quan el vehicle estigui en moviment.
3. Amb el moviment de la roda, el disseny estructural de l'element oscil·lant al punt de connexió del braç oscil·lant
La superfície irregular de la carretera fa que les rodes saltin amunt i avall en relació amb la carrosseria (xassís), i alhora les rodes es mouen, com ara girar, anar recte, etc., cosa que requereix que la trajectòria de les rodes compleixi certs requisits. El braç oscil·lant i la junta universal estan connectats majoritàriament per una frontissa de bola.
La frontissa de bola del braç oscil·lant pot proporcionar un angle de gir superior a ±18° i un angle de rotació de 360°. Compleix plenament els requisits de desviació de les rodes i direcció. I la frontissa de bola compleix els requisits de garantia de 2 anys o 60.000 km i de 3 anys o 80.000 km per a tot el vehicle.
Segons els diferents mètodes de connexió entre el braç oscil·lant i la frontissa de bola (articulació de bola), es pot dividir en connexió de pern o rivet, la frontissa de bola té una brida; connexió d'interferència a pressió, la frontissa de bola no té brida; integrada, el braç oscil·lant i la frontissa de bola tot en un. Per a estructures de xapa metàl·lica simple i estructures soldades de xapa metàl·lica múltiple, els dos primers tipus de connexions s'utilitzen més àmpliament; el segon tipus de connexió, com ara la forja d'acer, la forja d'alumini i la fosa, s'utilitza més àmpliament.
La frontissa de bola ha de complir amb la resistència al desgast sota condicions de càrrega, a causa de l'angle de treball més gran que el casquillo, el requisit de vida útil més elevat. Per tant, cal que la frontissa de bola estigui dissenyada com una estructura combinada, incloent una bona lubricació del gir i un sistema de lubricació a prova de pols i impermeable.
Figura 3 Braç oscil·lant d'alumini forjat
L'impacte del disseny del braç oscil·lant en la qualitat i el preu
1. Factor de qualitat: com més lleuger, millor
La freqüència natural del cos (també coneguda com a freqüència de vibració lliure del sistema de vibració) determinada per la rigidesa de la suspensió i la massa suportada per la molla de la suspensió (massa suspesa) és un dels indicadors de rendiment importants del sistema de suspensió que afecta la comoditat de conducció del cotxe. La freqüència de vibració vertical utilitzada pel cos humà és la freqüència del cos que es mou amunt i avall durant la marxa, que és d'aproximadament 1-1,6 Hz. La freqüència natural del cos ha de ser el més propera possible a aquest rang de freqüències. Quan la rigidesa del sistema de suspensió és constant, com més petita sigui la massa suspesa, més petita serà la deformació vertical de la suspensió i més alta serà la freqüència natural.
Quan la càrrega vertical és constant, com més petita és la rigidesa de la suspensió, més baixa és la freqüència natural del cotxe i més gran és l'espai necessari perquè la roda salti amunt i avall.
Quan les condicions de la carretera i la velocitat del vehicle són les mateixes, com més petita sigui la massa no suspesa, més petita serà la càrrega d'impacte sobre el sistema de suspensió. La massa no suspesa inclou la massa de la roda, la junta universal i la massa del braç guia, etc.
En general, el basculant d'alumini té la massa més lleugera i el basculant de ferro colat té la massa més gran. D'altres es troben en el punt intermedi.
Com que la massa d'un conjunt de braços oscil·lants és majoritàriament inferior a 10 kg, en comparació amb un vehicle amb una massa de més de 1000 kg, la massa del braç oscil·lant té poc efecte sobre el consum de combustible.
2. Factor preu: depèn del pla de disseny
Com més requisits hi hagi, més alt serà el cost. Partint de la premissa que la resistència estructural i la rigidesa del braç oscil·lant compleixen els requisits, els requisits de tolerància de fabricació, la dificultat del procés de fabricació, el tipus i la disponibilitat del material i els requisits de corrosió superficial afecten directament el preu. Per exemple, factors anticorrosió: el recobriment electrogalvanitzat, mitjançant passivació superficial i altres tractaments, pot aconseguir unes 144 hores; la protecció superficial es divideix en recobriment de pintura electroforètica catòdica, que pot aconseguir una resistència a la corrosió de 240 hores mitjançant l'ajust del gruix del recobriment i els mètodes de tractament; recobriment de zinc-ferro o zinc-níquel, que pot complir els requisits de prova anticorrosió de més de 500 hores. A mesura que augmenten els requisits de la prova de corrosió, també ho fa el cost de la peça.
El cost es pot reduir comparant els esquemes de disseny i estructura del braç oscil·lant.
Com tots sabem, diferents disposicions de punts fixos proporcionen un rendiment de conducció diferent. En particular, cal assenyalar que la mateixa disposició de punts fixos i diferents dissenys de punts de connexió poden proporcionar costos diferents.
Hi ha tres tipus de connexió entre les peces estructurals i les juntes de ròtula: connexió mitjançant peces estàndard (perns, femelles o reblons), connexió d'ajust per interferència i integració. En comparació amb l'estructura de connexió estàndard, l'estructura de connexió d'ajust per interferència redueix els tipus de peces, com ara perns, femelles, reblons i altres peces. L'estructura de connexió d'una sola peça integrada redueix el nombre de peces de la carcassa de la junta de ròtula en comparació amb l'estructura de connexió d'ajust per interferència.
Hi ha dues formes de connexió entre el membre estructural i l'element elàstic: els elements elàstics davanter i posterior són axialment paral·lels i axialment perpendiculars. Diferents mètodes determinen diferents processos de muntatge. Per exemple, la direcció de premsatge del casquet és en la mateixa direcció i perpendicular al cos del braç oscil·lant. Es pot utilitzar una premsa de doble capçal d'una sola estació per pressionar els casquets davanter i posterior alhora, estalviant mà d'obra, equipament i temps; Si la direcció d'instal·lació és inconsistent (vertical), es pot utilitzar una premsa de doble capçal d'una sola estació per premsar i instal·lar el casquet successivament, estalviant mà d'obra i equipament; quan el casquet està dissenyat per ser premsat des de l'interior, es necessiten dues estacions i dues premses, per pressionar successivament el casquet.
