基于汽車底盤設(shè)計探析_第1頁
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文檔簡介

1、<p>  基于汽車底盤設(shè)計探析</p><p>  [摘 要]本文主要就汽車底盤螺紋連接設(shè)計進行了詳細的分析,首先闡述了螺紋連接松動的原因,然后指出在預緊力變形和受軸向、橫向動靜載荷作用下,螺紋連接會發(fā)生松動。最后探討了底盤設(shè)計應用。本文以下進行了詳細的闡述。 </p><p>  [關(guān)鍵詞]汽車; 底盤; 螺紋連接; 設(shè)計 </p><p>  中圖分

2、類號:U463.1;TP391.72 文獻標識碼:A 文章編號:1009-914X(2015)42-0141-01 </p><p><b>  一、前言 </b></p><p>  隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展,汽車成為了人們?nèi)粘I钪斜夭豢缮俚慕煌üぞ?。汽車底盤設(shè)計作為汽車整體設(shè)計的關(guān)鍵,人們對它的要求也越來越嚴格。我國在汽車底盤設(shè)計上取得了一定的成績,但依然存在一些問題

3、需要改進。 </p><p><b>  二、底盤設(shè)計要求 </b></p><p>  底盤設(shè)計考慮的關(guān)鍵在于滿足整車性能的各項指標。汽車應當具備的基本性能可概括為動力性、經(jīng)濟性、制動性、操穩(wěn)性、平順性、安全性和耐久性。一般所說的底盤工程包括前后懸架、轉(zhuǎn)向系、制動系和車輪的設(shè)計配置。與這些系統(tǒng)直接相關(guān)的整車性能有制動性、操穩(wěn)性和平順性。底盤的懸架部件本身要足夠牢固,

4、而其設(shè)計是否到位直接影響車架車身的受力大小,同時底盤設(shè)計也和耐久性相關(guān)。 </p><p>  三、螺紋連接原理及松動原因 </p><p><b>  1、螺紋連接原理 </b></p><p>  螺栓的緊固扭矩與預緊力的關(guān)系:Tf=KFfd </p><p>  Tf――為緊固扭矩,F(xiàn)f――為預緊力,d――為螺紋公

5、稱直徑,K――為扭矩系數(shù)。 </p><p>  扭矩系數(shù)K是反映螺栓擰緊過程中的扭矩和軸向夾緊力之間關(guān)系的系數(shù),K值越小,螺紋摩擦和端面摩擦所消耗比越小。目前國產(chǎn)螺栓K值變化非常大,即緊固扭矩變化非常大。相反,在保證緊固扭矩相同的情況下,軸向夾緊力比較分散。在擰緊螺栓時,有部分的扭矩消耗在螺栓端面的摩擦上,有部分扭矩消耗在螺紋的摩擦上,僅有很少的扭矩用來產(chǎn)生預緊力。目前國內(nèi)普通螺栓摩擦系數(shù)在0.3左右,為降低摩

6、擦系數(shù),采用在螺紋表面涂抹螺紋穩(wěn)定劑的方法控制螺紋摩擦系數(shù)在0.11~0.16范圍,以降低螺紋摩擦所占比例,提高預緊力。 </p><p>  2、螺紋聯(lián)接松動的原因 </p><p>  對螺紋聯(lián)接而言,引起螺紋聯(lián)接件松動的原因很多,但歸納起來主要為以下3個方面的原因: </p><p><b> ?。?)聯(lián)接面變形 </b></p&g

7、t;<p>  螺紋聯(lián)接時施加一定的預緊力使螺栓產(chǎn)生拉伸變形,在聯(lián)接件的接觸面上產(chǎn)生塑性環(huán)形壓陷,螺紋副表面粗糙度、波紋度及形位誤差等產(chǎn)生局部塑性變形。在使用過程中,塑性變形的繼續(xù)發(fā)生,使螺紋副和支撐面上產(chǎn)生微小的滑動,進而使預緊力下降,促使螺紋聯(lián)接發(fā)生松動。 </p><p> ?。?)受軸向載荷作用產(chǎn)生松動 </p><p>  當有初始預緊力的螺紋聯(lián)接受到軸向載荷作用時

8、,螺栓受軸向力的拉伸。螺紋牙斜面上受到徑向分力的作用,螺紋接觸面間會產(chǎn)生微小的相對滑動。在載荷的反復作用下,這種相對滑動逐漸增大,當達到破壞螺紋聯(lián)接的自鎖條件時,會使螺母松動回轉(zhuǎn),聯(lián)接失效。 </p><p> ?。?)受橫向載荷作用產(chǎn)生松動 </p><p>  當有初始預緊力的螺紋聯(lián)接受到垂直于軸線的橫向載荷作用時,在橫向力的反復作用下,使螺紋發(fā)生彈性的扭轉(zhuǎn)變形或零件接觸面之間有垂直于

9、螺紋軸線方向的相對滑移。逐漸累積起的扭轉(zhuǎn)位移,迫使螺旋副沿螺旋方向下滑,從而逐漸使預應力減小,甚至消失,進而使螺紋聯(lián)接出現(xiàn)松動。 </p><p>  以上原因往往是在變載、沖擊、振動等作用下同時出現(xiàn),且交互作用。此外,工作溫度等因素的變化,也會引起螺紋聯(lián)接松動。 </p><p>  四、螺紋連接件結(jié)構(gòu)設(shè)計 </p><p>  下面以副車架與擺臂連接體的設(shè)計為例

10、細說螺紋連接件的結(jié)構(gòu)設(shè)計,此案例是汽車底盤的重要螺紋連接體,擰緊方法采用扭矩法。 </p><p><b>  1、副車架設(shè)計 </b></p><p>  對于副車架與擺臂的連接,螺栓不受軸向載荷,只承受橫向載荷。初始的螺紋聯(lián)接松動往往與聯(lián)接面加工精度有關(guān),下面通過試驗進行研究。 </p><p>  (1)領(lǐng)取試驗器材:后副車架兩臺、后下擺

11、臂安裝螺栓/螺母各四只、后下擺臂軸套四只、塞尺、力矩扳手、活扳手、點漆筆、游標卡尺; </p><p>  (2)用點漆筆畫出后下擺臂軸套與副車架配合區(qū)域,該區(qū)域為檢測區(qū)域; </p><p> ?。?)三坐標檢測:檢測副車架開口尺寸、平面度、平行度,軸套兩端尺寸; </p><p>  (4)檢測擺臂軸套夾緊力矩:安裝擺臂軸套,緩慢旋轉(zhuǎn)軸套同時緩慢擰緊力矩扳手直到

12、軸套不旋轉(zhuǎn)為止,記錄力矩; </p><p> ?。?)檢測擺臂軸套貼平力矩:用塞尺(0.05mm)檢測軸套端面與開口間隙,每擰緊10N?m檢測一次,直到不能塞進為止,記錄力矩; </p><p> ?。?)靜置48小時后,檢測螺栓擰松力矩,記錄力矩。 </p><p><b>  2、擺臂設(shè)計 </b></p><p>

13、;  擺臂橡膠襯套總成的結(jié)構(gòu)是由內(nèi)管、橡膠體2部分組成:內(nèi)管是壁厚較大的鋼管,內(nèi)孔能夠穿過螺栓,內(nèi)管的兩端面有尖齒。內(nèi)管與橡膠體硫化到一起。襯套總成壓裝到擺臂套管上,襯套由于受到螺栓的軸向力,當下擺臂擺動時,內(nèi)襯套不能隨其擺動,橡膠體扭轉(zhuǎn)彈性變形實現(xiàn)擺動。 </p><p>  為很好地實現(xiàn)設(shè)計功能,要求橡膠襯套總成能夠有效緊固。將端面設(shè)計成齒形結(jié)構(gòu),緊固襯套總成時,內(nèi)管端面的尖齒嵌入到副車架擺臂安裝支架板內(nèi),能

14、夠有效的防止車輪跳動過程中,襯套內(nèi)管相對副車架保持靜止,使襯套總成實現(xiàn)、減震吸能的作用。尖齒的齒長呈輻射狀分布,抵抗轉(zhuǎn)動的能力最強,但加工工藝復雜一些;呈平行線狀分布,抵抗轉(zhuǎn)動的能力差些,但加工工藝簡單。 </p><p> ?。?)設(shè)定螺紋緊固件的最小軸力和最大軸力,也就是設(shè)定螺紋緊固件的擰緊扭矩的最小值和最大值,是螺紋連接體設(shè)計應用的關(guān)鍵。要從螺紋連接體的功能、緊固件和被緊固件的結(jié)構(gòu)、性能、表面狀態(tài)以及實施螺

15、紋緊固的方法和工具等方面綜合考慮。設(shè)定的軸力(或扭矩)過小,會影響設(shè)計功能的實現(xiàn);設(shè)定的軸力(或扭矩)過大,會引起緊固件失效(斷裂、滑牙、屈服)或緊固件被壓潰等故障。為了充分發(fā)揮緊固件的性能,一般應使螺栓的軸力為該螺栓保證載荷的60%~8O%。 </p><p>  (2)螺紋緊固件緊固完畢后,質(zhì)檢員檢測時,往往得不到裝配時的擰緊扭矩,即使用相同的檢具也是如此。擰緊扭矩隨著時間的推移而衰減,可以說是正常的、不可避

16、免的。這種檢測應在裝配后數(shù)分鐘內(nèi)進行才有意義。即使刻線做標記證明螺栓、螺母裝配完畢后沒有發(fā)生位移,但是擰緊扭矩仍然是衰減了。因些復檢時,擰緊扭矩稍有衰減,并不能作為緊固件是否松動的依據(jù)。 </p><p> ?。?)新設(shè)計的螺紋連接體,要按一定程序進行試驗驗證,從簡單的臺架模擬試驗到嚴酷的實車試驗場試驗都合格后,才能應用到商品車的試生產(chǎn)。因為“設(shè)計”本身就難免有不確定的因素。就是成功的設(shè)計,生產(chǎn)了一定的數(shù)量或者更

17、換了供應商,仍然要進行必要的試驗認證。 </p><p>  五、車底盤的網(wǎng)絡化技術(shù) </p><p>  目前汽車上每個總成幾乎是機械、電子和信息一體化裝置。在系統(tǒng)中電子和信息部分所起的作用也越來越重要,汽車工電子裝置的增加使連接的電子線路迅速膨脹,線束越來越復雜。在汽車設(shè)計、裝配、維護中的負擔甚至到了無法承受的程度。而且線路接頭的增加引起安全隱患。另外線的重量和占用空間也是值得考慮的問

18、題,重量的增加意味著降低效率。線路體積(直徑)太大在相對運動的部分之間過線非常困難,所以在電子裝置不斷增加的情況下,減少線束成為一個必須解決的問題,而使用傳統(tǒng)的點到點平行連接方式顯然無法擺脫這種困境,因而基于串行通信傳輸?shù)木W(wǎng)絡結(jié)構(gòu)成為一種必然的選擇?;谄嚨妆P的電子化技術(shù)、線控技術(shù)的應用、汽車底盤的網(wǎng)絡化技術(shù)成為必然。如何建立局域網(wǎng)將汽車底盤的各種電子設(shè)備的傳感器、執(zhí)行機構(gòu)、ECU的數(shù)據(jù)和信息通過一個總的ECU進行集中控制成為急需解決

19、的問題。 </p><p><b>  六、結(jié)束語 </b></p><p>  總而言之,汽車底盤設(shè)計可以說關(guān)系到汽車整體的使用性能。因此,必須要嚴肅對待汽車底盤設(shè)計問題。 </p><p><b>  參考文獻 </b></p><p>  [1]姚敏茹.螺紋聯(lián)接防松技術(shù)的研究應用與發(fā)展.新技術(shù)

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