De draagarm bevindt zich normaal gesproken tussen het wiel en de carrosserie en is een veiligheidsonderdeel voor de bestuurder. Het brengt kracht over, vermindert de overdracht van trillingen en regelt de richting.
De swingarm bevindt zich meestal tussen het wiel en de carrosserie en is een veiligheidscomponent die de bestuurder ondersteunt. Deze component brengt kracht over, vermindert trillingen en regelt de rijrichting. Dit artikel introduceert het gangbare structurele ontwerp van de swingarm op de markt en vergelijkt en analyseert de invloed van verschillende structuren op het proces, de kwaliteit en de prijs.
De ophanging van een autochassis wordt grofweg onderverdeeld in voorwielophanging en achterwielophanging. Zowel de voor- als de achterwielophanging hebben draagarmen die de wielen en de carrosserie verbinden. De draagarmen bevinden zich meestal tussen de wielen en de carrosserie.
De rol van de geleidingsarm is om het wiel en het frame te verbinden, kracht over te brengen, trillingsoverdracht te verminderen en de rijrichting te regelen. Het is een veiligheidscomponent die de bestuurder beïnvloedt. Het veersysteem bevat krachtoverbrengende structurele onderdelen, waardoor de wielen ten opzichte van de carrosserie een bepaalde baan volgen. Deze structurele onderdelen brengen de belasting over en het gehele veersysteem draagt bij aan de rijeigenschappen van de auto.
Algemene functies en structuurontwerp van de auto-draagarm
1. Om te voldoen aan de eisen van lastoverdracht, ontwerp en technologie van de zwenkarmstructuur
De meeste moderne auto's maken gebruik van onafhankelijke wielophangingssystemen. Afhankelijk van de structuur kunnen onafhankelijke wielophangingssystemen worden onderverdeeld in draagarmen, sleeparmen, multilinks, candlesticks en McPherson-systemen. De dwars- en sleeparm vormen een constructie met twee krachten voor een enkele arm in de multilink, met twee verbindingspunten. Twee twee-krachtenstangen zijn onder een bepaalde hoek op de kruiskoppeling gemonteerd en de verbindingslijnen van de verbindingspunten vormen een driehoekige constructie. De onderste draagarm van de MacPherson-voorwielophanging is een typische driepunts swingarm met drie verbindingspunten. De lijn die de drie verbindingspunten verbindt, is een stabiele driehoekige constructie die belastingen in meerdere richtingen kan weerstaan.
De constructie van de twee-krachts zwenkarm is eenvoudig en het structurele ontwerp wordt vaak bepaald op basis van de verschillende professionele expertise en het verwerkingsgemak van elk bedrijf. Bijvoorbeeld, de gestanste plaatconstructie (zie figuur 1) is een ontwerpstructuur die bestaat uit een enkele stalen plaat zonder lassen, en de structurele holte heeft meestal de vorm van een "I". De gelaste plaatconstructie (zie figuur 2) is een ontwerpstructuur die bestaat uit een gelaste stalen plaat, en de structurele holte heeft meer de vorm van een "口". Lokale verstevigingsplaten worden gebruikt om te lassen en de gevaarlijke positie te versterken. De constructie van de staalsmeedmachine is massief en de vorm wordt grotendeels aangepast aan de eisen van de chassisindeling. De constructie van de aluminiumsmeedmachine (zie figuur 3) is massief en de vormvereisten zijn vergelijkbaar met die van staalsmeedwerk. De stalen buisconstructie is eenvoudig van constructie en de structurele holte is cirkelvormig.
De constructie van de driepuntsdraagarm is complex en het structurele ontwerp wordt vaak bepaald volgens de eisen van de OEM. Bij de bewegingssimulatieanalyse mag de draagarm geen interferentie veroorzaken met andere onderdelen en de meeste hebben minimale afstandsvereisten. De gestanste plaatconstructie wordt bijvoorbeeld meestal gelijktijdig gebruikt met de gelaste plaatconstructie, het gat voor de sensorkabelboom of de verbindingsbeugel van de stabilisatorstang, enz. zullen de ontwerpstructuur van de draagarm veranderen; de structurele holte heeft nog steeds de vorm van een "mond", en de holte van de draagarm zal een gesloten structuur hebben die beter is dan een ongesloten structuur. Bij een gesmeed machinaal bewerkte constructie heeft de structurele holte meestal een "I"-vorm, die de traditionele kenmerken van torsie- en buigweerstand heeft; bij een gegoten machinaal bewerkte constructie zijn de vorm en de structurele holte meestal voorzien van verstevigingsribben en gewichtsbesparende gaten, afhankelijk van de gieteigenschappen; bij het lassen van plaatwerk wordt de constructie gecombineerd met het smeedstuk. Vanwege de ruimtevereisten van het voertuigchassis is het kogelgewricht geïntegreerd in het smeedstuk en is het smeedstuk verbonden met het plaatwerk; De gegoten, gesmede aluminium bewerkingsstructuur biedt een beter materiaalgebruik en productiviteit dan smeden, en heeft een superieure materiaalsterkte ten opzichte van gietstukken, wat de toepassing van nieuwe technologie is.
2. Verminder de trillingsoverdracht naar de carrosserie en het structurele ontwerp van het elastische element op het verbindingspunt van de swingarm
Omdat het wegdek waarop de auto rijdt niet volledig vlak kan zijn, is de verticale reactiekracht van het wegdek op de wielen vaak van invloed, vooral bij hoge snelheid op een slecht wegdek. Deze impact zorgt er ook voor dat de bestuurder zich oncomfortabel voelt. Elastische elementen worden in het veersysteem geïnstalleerd en de stijve verbinding wordt omgezet in een elastische verbinding. Nadat het elastische element is geraakt, genereert het trillingen en de voortdurende trillingen zorgen ervoor dat de bestuurder zich oncomfortabel voelt. Daarom heeft het veersysteem dempingselementen nodig om de trillingsamplitude snel te verminderen.
De verbindingspunten in het constructieve ontwerp van de draagarm zijn de verbinding tussen het elastische element en het kogelgewricht. De elastische elementen zorgen voor trillingsdemping en een klein aantal rotatie- en oscillatievrijheidsgraden. Rubberen bussen worden vaak gebruikt als elastische componenten in auto's, en ook hydraulische bussen en kruisscharnieren worden gebruikt.
Figuur 2 Zwenkarm voor het lassen van plaatwerk
De structuur van de rubberen bus bestaat meestal uit een stalen buis met een rubberen buitenkant, of een sandwichstructuur van stalen buis, rubber en stalen buis. De stalen binnenbuis moet voldoen aan de drukweerstand en diametervereisten, en antislipribbels zijn standaard aan beide uiteinden. De rubberlaag past de materiaalformule en ontwerpstructuur aan op basis van verschillende stijfheidseisen.
De buitenste stalen ring heeft vaak een inloophoek die bevorderlijk is voor perspassing.
De hydraulische bus heeft een complexe structuur en is een product met een complex proces en een hoge toegevoegde waarde in de buscategorie. Er zit een holte in het rubber en er zit olie in. Het ontwerp van de holtestructuur is gebaseerd op de prestatie-eisen van de bus. Als er olie lekt, raakt de bus beschadigd. Hydraulische bussen kunnen een betere stijfheidscurve bieden, wat de algehele rijeigenschappen van het voertuig beïnvloedt.
Het kruisscharnier heeft een complexe structuur en is een samengesteld onderdeel van rubber en kogelscharnieren. Het biedt een betere duurzaamheid dan de bus, een betere draai- en rotatiehoek, een speciale stijfheidscurve en voldoet aan de prestatie-eisen van het gehele voertuig. Beschadigde kruisscharnieren veroorzaken geluid in de cabine tijdens het rijden.
3. Met de beweging van het wiel verandert het structurele ontwerp van het zwenkelement op het verbindingspunt van de zwenkarm
Het oneffen wegdek zorgt ervoor dat de wielen ten opzichte van de carrosserie (het frame) op en neer bewegen en tegelijkertijd bewegen de wielen, bijvoorbeeld bij het sturen, rechtdoor rijden, enz., waardoor de baan van de wielen aan bepaalde eisen moet voldoen. De achterbrug en de kruiskoppeling zijn meestal verbonden door een kogelgewricht.
Het kogelscharnier van de swingarm kan een zwenkhoek van meer dan ±18° en een rotatiehoek van 360° bieden. Het voldoet volledig aan de eisen voor wieluitloop en stuurinrichting. Bovendien voldoet het kogelscharnier aan de garantievoorwaarden van 2 jaar of 60.000 km en 3 jaar of 80.000 km voor het gehele voertuig.
Afhankelijk van de verschillende verbindingsmethoden tussen de zwenkarm en het kogelgewricht (kogelgewricht), kan deze worden onderverdeeld in bout- of klinknagelverbindingen, waarbij het kogelgewricht een flens heeft; perspassing, waarbij het kogelgewricht geen flens heeft; geïntegreerde verbindingen tussen de zwenkarm en het kogelgewricht in één. Voor constructies met enkelvoudig plaatstaal en gelaste constructies met meerdere platen worden de eerste twee verbindingstypen het meest gebruikt; de laatste verbindingstypen, zoals staalsmeedwerk, aluminiumsmeedwerk en gietijzer, worden het meest gebruikt.
Het kogelscharnier moet bestand zijn tegen slijtage onder belasting, vanwege de grotere werkhoek dan de bus, wat leidt tot een langere levensduur. Daarom moet het kogelscharnier ontworpen zijn als een gecombineerde constructie, inclusief goede smering van de scharnieras en een stof- en waterdicht smeersysteem.
Figuur 3 Gesmede aluminium draagarm
De impact van het ontwerp van de swingarm op kwaliteit en prijs
1. Kwaliteitsfactor: hoe lichter hoe beter
De eigenfrequentie van de carrosserie (ook wel de vrije trillingsfrequentie van het trillingssysteem genoemd), bepaald door de stijfheid van de ophanging en de massa die door de veer wordt ondersteund (afgeveerde massa), is een van de belangrijke prestatie-indicatoren van het veersysteem die het rijcomfort van de auto beïnvloedt. De verticale trillingsfrequentie die het menselijk lichaam gebruikt, is de frequentie waarmee het lichaam op en neer beweegt tijdens het lopen, en ligt tussen 1 en 1,6 Hz. De eigenfrequentie van het lichaam moet zo dicht mogelijk bij dit frequentiebereik liggen. Bij een constante stijfheid van het veersysteem geldt: hoe kleiner de afgeveerde massa, hoe kleiner de verticale vervorming van de ophanging en hoe hoger de eigenfrequentie.
Bij een constante verticale belasting geldt: hoe kleiner de stijfheid van de ophanging, hoe lager de eigenfrequentie van de auto en hoe groter de ruimte die het wiel nodig heeft om op en neer te springen.
Bij gelijke wegomstandigheden en dezelfde snelheid geldt: hoe kleiner de ongeveerde massa, hoe kleiner de impactbelasting op het veersysteem. De ongeveerde massa omvat de massa van de wielen, de cardankoppeling en de geleidingsarm, enz.
Over het algemeen heeft de aluminium swingarm de lichtste massa en de gietijzeren swingarm de grootste massa. Andere swingarmen zitten er tussenin.
Omdat de massa van een set draagarmen meestal minder dan 10 kg bedraagt, vergeleken met een voertuig met een massa van meer dan 1000 kg, heeft de massa van de draagarm weinig invloed op het brandstofverbruik.
2. Prijsfactor: hangt af van het ontwerpplan
Hoe meer eisen, hoe hoger de kosten. Uitgaande van de veronderstelling dat de structurele sterkte en stijfheid van de draagarm aan de eisen voldoen, hebben de tolerantie-eisen voor de productie, de moeilijkheidsgraad van het productieproces, het type en de beschikbaarheid van het materiaal, en de eisen voor oppervlaktecorrosie allemaal een directe invloed op de prijs. Bijvoorbeeld, corrosiewerende factoren: elektrolytisch verzinkte coating, door middel van oppervlaktepassivering en andere behandelingen, kan een corrosiebestendigheid van ongeveer 144 uur bereiken; oppervlaktebescherming wordt onderverdeeld in kathodische elektroforetische verfcoating, die een corrosiebestendigheid van 240 uur kan bereiken door aanpassing van de laagdikte en behandelingsmethoden; zink-ijzer of zink-nikkel coating, die kan voldoen aan de corrosietestvereisten van meer dan 500 uur. Naarmate de corrosietestvereisten toenemen, stijgen ook de kosten van het onderdeel.
Door het ontwerp en de structuur van de draagarm te vergelijken, kunnen de kosten worden verlaagd.
Zoals we allemaal weten, leveren verschillende hardpoint-configuraties verschillende rijprestaties op. Het is met name belangrijk om te benadrukken dat dezelfde hardpoint-configuratie en verschillende aansluitpuntontwerpen verschillende kosten met zich mee kunnen brengen.
Er zijn drie soorten verbindingen tussen constructiedelen en kogelgewrichten: verbinding via standaardonderdelen (bouten, moeren of klinknagels), verbinding met perspassing en integratie. Vergeleken met de standaardverbindingsstructuur vermindert de verbinding met perspassing het aantal onderdelen, zoals bouten, moeren, klinknagels en andere onderdelen. De geïntegreerde, eendelige verbinding vermindert het aantal onderdelen van de kogelgewrichtsbehuizing.
Er zijn twee verbindingsvormen tussen het constructiedeel en het elastische element: de voorste en achterste elastische elementen zijn axiaal parallel en axiaal loodrecht op elkaar. Verschillende methoden leiden tot verschillende montageprocessen. De persrichting van de bus is bijvoorbeeld in dezelfde richting en loodrecht op de draagarmbehuizing. Een enkelvoudige pers met dubbele kop kan worden gebruikt om de voorste en achterste bussen tegelijkertijd te persen, wat bespaart op mankracht, apparatuur en tijd. Als de installatierichting inconsistent is (verticaal), kan een enkelvoudige pers met dubbele kop worden gebruikt om de bus achtereenvolgens te persen en te installeren, wat bespaart op mankracht en apparatuur. Wanneer de bus is ontworpen om van binnenuit te worden geperst, zijn twee stations en twee persen nodig om de bus achtereenvolgens te persen.
