Wahacz zwykle znajduje się pomiędzy kołem a nadwoziem i jest elementem bezpieczeństwa związanym z kierowcą, który przenosi siłę, osłabia przenoszenie drgań i kontroluje kierunek.
Wahacz zwykle znajduje się pomiędzy kołem a nadwoziem i jest elementem bezpieczeństwa związanym z kierowcą, który przenosi siłę, zmniejsza przenoszenie drgań i kontroluje kierunek. W artykule przedstawiono powszechnie stosowane na rynku rozwiązania konstrukcyjne wahaczy oraz porównano i przeanalizowano wpływ różnych konstrukcji na proces, jakość i cenę.
Zawieszenie podwozia samochodu dzieli się z grubsza na zawieszenie przednie i zawieszenie tylne. Zarówno przednie, jak i tylne zawieszenie posiadają wahacze łączące koła z nadwoziem. Wahacze zwykle znajdują się pomiędzy kołami a nadwoziem.
Rolą wahacza prowadzącego jest połączenie koła z ramą, przenoszenie siły, zmniejszenie przenoszenia wibracji i kontrolowanie kierunku. Jest to element bezpieczeństwa, w który zaangażowany jest kierowca. W układzie zawieszenia znajdują się elementy konstrukcyjne przenoszące siłę, dzięki czemu koła poruszają się względem nadwozia po określonej trajektorii. Części konstrukcyjne przenoszą obciążenie, a cały układ zawieszenia odpowiada za właściwości jezdne samochodu.
Wspólne funkcje i konstrukcja wahacza samochodu
1. Aby spełnić wymagania dotyczące przenoszenia obciążenia, konstrukcji i technologii wahacza
Większość nowoczesnych samochodów wykorzystuje niezależne układy zawieszenia. Według różnych form konstrukcyjnych, niezależne układy zawieszenia można podzielić na typu wahaczowego, typu z wahaczem wleczonym, typu wielowahaczowego, typu świecowego i typu McPhersona. Wahacz poprzeczny i wahacz wleczony stanowią konstrukcję dwusiłową dla pojedynczego wahacza w układzie wielowahaczowym, z dwoma punktami połączenia. Dwa pręty o dwóch siłach są montowane na przegubie uniwersalnym pod pewnym kątem, a linie łączące punkty połączenia tworzą trójkątną strukturę. Dolny wahacz przedniego zawieszenia MacPhersona to typowy trzypunktowy wahacz z trzema punktami połączenia. Linia łącząca trzy punkty połączenia to stabilna trójkątna konstrukcja, która może wytrzymać obciążenia w wielu kierunkach.
Konstrukcja wahacza o dwóch siłach jest prosta, a projekt konstrukcyjny jest często określany na podstawie różnej wiedzy zawodowej i wygody przetwarzania każdej firmy. Na przykład konstrukcja z tłoczonej blachy (patrz rysunek 1), konstrukcja projektowa to pojedyncza płyta stalowa bez spawania, a wnęka konstrukcyjna ma głównie kształt „I”; konstrukcja spawana z blachy (patrz rysunek 2), konstrukcja projektowa jest spawaną płytą stalową, a wnęka konstrukcyjna jest bardziej w kształcie „口”; lub lokalne płyty wzmacniające służą do spawania i wzmacniania niebezpiecznej pozycji; konstrukcja maszyny do kucia stali, wnęka konstrukcyjna jest solidna, a kształt jest w większości dostosowany do wymagań układu podwozia; struktura obróbki maszyny do kucia aluminium (patrz rysunek 3), struktura Wnęka jest solidna, a wymagania dotyczące kształtu są podobne do odkuwki stalowej; konstrukcja rury stalowej ma prostą konstrukcję, a wnęka konstrukcyjna jest okrągła.
Konstrukcja trzypunktowego wahacza jest skomplikowana, a projekt konstrukcyjny często określa się zgodnie z wymaganiami producenta OEM. W analizie symulacji ruchu wahacz nie może kolidować z innymi częściami, a większość z nich ma minimalne wymagania dotyczące odległości. Na przykład, tłoczona konstrukcja blaszana jest najczęściej używana w tym samym czasie, co konstrukcja spawana z blachy, otwór wiązki czujnika lub wspornik łączący korbowód stabilizatora itp. Zmienią konstrukcję wahacza; wnęka konstrukcyjna nadal ma kształt „usta”, a wnęka wahacza będzie. Zamknięta konstrukcja jest lepsza niż konstrukcja niezamknięta. Kuta konstrukcja obrobiona maszynowo, wnęka konstrukcyjna ma przeważnie kształt „I”, który ma tradycyjne cechy odporności na skręcanie i zginanie; odlewana konstrukcja, kształt i wnęka konstrukcyjna są w większości wyposażone w żebra wzmacniające i otwory zmniejszające ciężar, zgodnie z charakterystyką odlewu; spawanie blachy Konstrukcja łączona z odkuwką, ze względu na wymagania przestrzenne podwozia pojazdu, przegub kulowy jest zintegrowany z odkuwką, a odkuwka jest połączona z blachą; Odlewana, kuta aluminiowa konstrukcja do obróbki zapewnia lepsze wykorzystanie materiału i produktywność niż kucie i ma przewagę nad wytrzymałością materiału odlewów, czyli zastosowaniem nowej technologii.
2. Zmniejsz przenoszenie wibracji na nadwozie i konstrukcję elementu elastycznego w miejscu połączenia wahacza
Ponieważ nawierzchnia drogi, po której porusza się samochód, nie może być całkowicie płaska, pionowa siła reakcji nawierzchni drogi działająca na koła jest często udarowa, szczególnie podczas jazdy z dużą prędkością po złej nawierzchni, ta siła uderzenia również powoduje, że kierowca czuć się niekomfortowo. w układzie zawieszenia montuje się elementy sprężyste, a połączenie sztywne przekształca się w połączenie sprężyste. Element sprężysty po uderzeniu generuje wibracje, a ciągłe wibracje powodują, że kierowca czuje się niekomfortowo, dlatego układ zawieszenia potrzebuje elementów tłumiących, aby szybko zmniejszyć amplitudę drgań.
Punktami połączenia w konstrukcji wahacza są połączenie elementu sprężystego i połączenie przegubu kulowego. Elementy elastyczne zapewniają tłumienie drgań oraz niewielką liczbę stopni swobody obrotowej i oscylacyjnej. Tuleje gumowe są często stosowane jako elementy elastyczne w samochodach, a także tuleje hydrauliczne i zawiasy krzyżowe.
Rysunek 2 Ramię obrotowe do spawania blachy
Konstrukcja tulei gumowej to przeważnie rura stalowa z gumą na zewnątrz lub konstrukcja warstwowa z rury stalowej-gumowej-stalowej. Wewnętrzna rura stalowa wymaga odporności na ciśnienie i średnicy, a ząbki przeciwpoślizgowe są powszechne na obu końcach. Warstwa gumy dostosowuje formułę materiału i strukturę projektu do różnych wymagań dotyczących sztywności.
Najbardziej zewnętrzny pierścień stalowy często wymaga kąta wprowadzenia, co sprzyja pasowaniu na wcisk.
Tuleja hydrauliczna ma złożoną konstrukcję i jest produktem o złożonym procesie i dużej wartości dodanej w kategorii tulei. W gumie znajduje się wnęka, w której znajduje się olej. Projekt struktury wnęki jest wykonywany zgodnie z wymaganiami eksploatacyjnymi tulei. Jeśli olej wycieka, tuleja jest uszkodzona. Tuleje hydrauliczne mogą zapewnić lepszą krzywą sztywności, wpływając na ogólną sterowność pojazdu.
Zawias krzyżowy ma złożoną budowę i jest kompozytową częścią zawiasów gumowych i kulkowych. Może zapewnić lepszą trwałość niż tuleja, kąt obrotu i kąt obrotu, specjalną krzywą sztywności i spełnić wymagania eksploatacyjne całego pojazdu. Uszkodzone zawiasy poprzeczne będą powodować hałas w kabinie, gdy pojazd jest w ruchu.
3. Wraz z ruchem koła projekt konstrukcyjny elementu wahadłowego w miejscu połączenia wahacza
Nierówna nawierzchnia drogi powoduje, że koła podskakują w górę i w dół względem nadwozia (ramy), a jednocześnie koła poruszają się, np. skręcając, jadąc na wprost itp., wymagając od trajektorii kół spełnienia określonych wymagań. Wahacz i przegub uniwersalny są najczęściej połączone zawiasem kulowym.
Zawias kulowy z wahaczem może zapewnić kąt obrotu większy niż ± 18° i kąt obrotu 360°. W pełni spełnia wymagania dotyczące bicia kół i układu kierowniczego. Zawias kulowy spełnia wymogi gwarancji na 2 lata lub 60 000 km i 3 lata lub 80 000 km na cały pojazd.
Zgodnie z różnymi metodami łączenia wahacza z zawiasem kulowym (przegubem kulowym) można je podzielić na połączenie śrubowe lub nitowe, zawias kulowy ma kołnierz; połączenie wciskowe, zawias kulowy nie posiada kołnierza; zintegrowane, ramię wahadłowe i zawias kulowy Wszystko w jednym. W przypadku konstrukcji z pojedynczej blachy i konstrukcji spawanej z wielu blach, szerzej stosowane są dwa pierwsze typy połączeń; szerzej stosowany jest ten drugi typ połączenia, taki jak odkuwka stalowa, odkuwka aluminiowa i żeliwo
Zawias kulowy musi spełniać wymogi odporności na zużycie w warunkach obciążenia, ze względu na większy kąt pracy niż tuleja, co oznacza wyższe wymagania dotyczące trwałości. Dlatego też zawias kulowy musi być zaprojektowany jako konstrukcja kombinowana, obejmująca dobre smarowanie mechanizmu wahadłowego oraz pyłoszczelny i wodoodporny układ smarowania.
Rysunek 3 Wahacz z kutego aluminium
Wpływ konstrukcji wahacza na jakość i cenę
1. Współczynnik jakości: im lżejszy, tym lepiej
Częstotliwość własna nadwozia (znana również jako częstotliwość drgań własnych układu wibracyjnego) określona przez sztywność zawieszenia i masę podtrzymywaną przez sprężynę zawieszenia (masa resorowana) jest jednym z ważnych wskaźników wydajności układu zawieszenia, który wpływa na komfort jazdy samochodem. Częstotliwość drgań pionowych wykorzystywanych przez ludzkie ciało to częstotliwość ruchu ciała w górę i w dół podczas chodzenia, która wynosi około 1-1,6 Hz. Częstotliwość własna ciała powinna być jak najbliżej tego zakresu częstotliwości. Gdy sztywność układu zawieszenia jest stała, im mniejsza masa resorowana, tym mniejsze odkształcenie pionowe zawieszenia i większa częstotliwość drgań własnych.
Gdy obciążenie pionowe jest stałe, im mniejsza sztywność zawieszenia, tym niższa częstotliwość drgań własnych samochodu i tym większa jest przestrzeń wymagana, aby koło mogło podskakiwać w górę i w dół.
Gdy warunki drogowe i prędkość pojazdu są takie same, im mniejsza masa nieresorowana, tym mniejsze obciążenie udarowe układu zawieszenia. Masa nieresorowana obejmuje masę koła, masę przegubu uniwersalnego, masę wahacza prowadzącego itp.
Ogólnie rzecz biorąc, wahacz aluminiowy ma najlżejszą masę, a wahacz żeliwny ma największą masę. Inni są pomiędzy.
Ponieważ masa zestawu wahaczy jest przeważnie mniejsza niż 10 kg w porównaniu z pojazdem o masie większej niż 1000 kg, masa wahacza ma niewielki wpływ na zużycie paliwa.
2. Współczynnik ceny: zależy od planu projektowego
Im więcej wymagań, tym wyższy koszt. Zakładając, że wytrzymałość konstrukcyjna i sztywność wahacza spełniają wymagania, wymagania dotyczące tolerancji produkcyjnej, złożoność procesu produkcyjnego, rodzaj i dostępność materiału oraz wymagania dotyczące korozji powierzchni – wszystkie te czynniki bezpośrednio wpływają na cenę. Na przykład czynniki antykorozyjne: powłoka cynkowana galwanicznie, poprzez pasywację powierzchni i inne obróbki, mogą osiągnąć około 144h; ochrona powierzchni dzieli się na katodową powłokę elektroforetyczną, która może osiągnąć 240-godzinną odporność na korozję poprzez dostosowanie grubości powłoki i metod obróbki; powłoka cynkowo-żelazowa lub cynkowo-niklowa, która może spełnić wymagania testu antykorozyjnego ponad 500 godzin. Wraz ze wzrostem wymagań dotyczących testów korozyjnych rośnie koszt części.
Koszt można obniżyć, porównując projekt i schematy konstrukcyjne wahacza.
Jak wszyscy wiemy, różne układy twardych punktów zapewniają różne właściwości jezdne. W szczególności należy zauważyć, że ten sam układ punktów twardych i różne konstrukcje punktów połączeń mogą wiązać się z różnymi kosztami.
Istnieją trzy rodzaje połączeń pomiędzy częściami konstrukcyjnymi a przegubami kulowymi: połączenie za pomocą części standardowych (śruby, nakrętki lub nity), połączenie wciskowe i połączenie. W porównaniu ze standardową konstrukcją połączenia, struktura połączenia z pasowaniem wciskowym zmniejsza liczbę typów części, takich jak śruby, nakrętki, nity i inne części. Zintegrowana jednoczęściowa konstrukcja połączenia z pasowaniem wciskowym zmniejsza liczbę części panewki przegubu kulowego.
Istnieją dwie formy połączenia elementu konstrukcyjnego z elementem sprężystym: przednie i tylne elementy sprężyste są osiowo równoległe i osiowo prostopadłe. Różne metody wyznaczają różne procesy montażu. Na przykład kierunek dociskania tulei jest w tym samym kierunku i prostopadle do korpusu wahacza. Jednostanowiskowej prasy dwugłowicowej można używać do jednoczesnego wciskania przednich i tylnych tulei, oszczędzając siłę roboczą, sprzęt i czas; Jeżeli kierunek montażu jest niespójny (pionowy), można zastosować jednostanowiskową prasę dwugłowicową do sukcesywnego wciskania i montażu tulei, oszczędzając siłę roboczą i sprzęt; gdy tuleja jest przeznaczona do wciskania od wewnątrz, potrzebne są dwie stacje i dwie prasy, które kolejno wciskają tuleję.
