基于底盘系统台架验证的下控制臂球头销优化.pdf
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1、2023.06 Automobile Parts032研究与开发Research&Development收稿日期:2022-08-09作者简介:何鑫龄(1990),男,学士,工程师,主要从事汽车整车和底盘系统及零部件疲劳耐久试验验证工作。E-mail:。DOI:10.19466/ki.1674-1986.2023.06.006基于底盘系统台架验证的下控制臂球头销优化何鑫龄,董远明,金彪,肖厦,周文件,周兆耀吉利汽车研究院(宁波)有限公司,浙江宁波 315336摘要:作为重要的汽车底盘承力零部件,前悬架下控制臂承受和传递自轮胎到车身的路面冲击载荷,其强度及耐久性能表现直接关乎整车的使用寿命和乘员
2、安全。以底盘系统验证过程中下控制臂球头销断裂问题为出发点,从多方面分析及横向对比排查产品本身及载荷强度问题;根据底盘系统试验结果对球头结构及表面热处理工艺等进行了优化,并通过了零部件试验验证。结果表明:控制臂球头销耐久寿命提升至少 4.2 倍,优化效果明显。关键词:底盘系统台架试验;下控制臂球头销;断口分析;损伤中图分类号:U467.3Optimization of Lower Control Arm Ball Joint Based on Chassis System Bench TestHE Xinling,DONG Yuanming,JIN Biao,XIAO Xia,ZHOU Wenj
3、ian,ZHOU ZhoayaoGeely Automobile Research Institute(Ningbo)Co.,Ltd.,Ningbo Zhejiang 315336,ChinaAbstract:As an important bearing part of automobile chassis,the lower control arm of the front suspension bears and transmits the road impact load from the tire to the vehicle body.Its strength and durabi
4、lity performance are directly related to the service life of the vehicle and occupant safety.Starting from the fracture problem of the lower control arm ball joint in the process of chassis system verification,the product itself and load strength problems were analyzed and horizontally compared from
5、 various aspects.According to the test results of chassis system,the ball joint structure and surface heat treatment process were optimized,and the test verification of parts were passed.The results show that the durability of the control arm ball joint is increased by at least 4.2 times,and the opt
6、imization effect is obvious.Keywords:chassis system bench test;ball joint of lower control arm;fracture analysis;damage0 引言在底盘系统验证过程中运行 37%耐久循环时,发现右侧下控制臂连接转向节处球头销断裂。运行 42%耐久进度时左侧下控制臂球头断裂,失效模式一致,耐久表现也相当。针对此问题,本文主要从以下几个方面展开问题原因排查:断口分析。通过宏观微观形貌特征确认1失效模式,分析产品本身的材料及制造质量问题。耐久载荷表现。确认下控制臂出现断裂时,其受力情况与耐久试验刚开启
7、时差异如何,主要排除衬套状态引起的载荷变化。此车型耐久试验位置配载,轴荷与公司其他结构相似车型对比。基于轴荷比对及相似的悬架结构,具体到后下控制臂合力及整车 X 向 Y 向载荷横向对比,目标是否有过大,台架响应比对是否有过大。横向比对的车型验证历史,耐久性表现,是否可借鉴及优化参考。优化后零部件单件验证。1 底盘系统台架相关设置前悬架模型如图 1 所示,相比于传统的前麦弗逊悬架摆臂,此车型下控制臂分为前后两个摆臂,前下控制臂主要承受侧向力,后下控制臂可理解为二力杆。根据布置方式来看,其主要承受 X 向和 Y 向的力。前悬架全部通道迭代损伤结果见表 1。图 1 前悬架模型Automobile P
8、arts 2023.06033Optimization of Lower Control Arm Ball Joint Based on Chassis System Bench Test基于底盘系统台架验证的下控制臂球头销优化表 1 前悬架全部通道迭代损伤结果序号通道名称目标信号台架响应损伤比1轮心力左侧 X 向4.1610212.7810210.672轮心力左侧 Y 向2.1210211.5310210.723轮心力左侧 Z 向3.6010212.1010210.584轮心力矩左侧 Mx1.9710301.3110300.675轮心力矩左侧 My5.8810294.9410290.846轮
9、心力矩左侧 Mz1.7910293.4810291.947轮心力右侧 X 向4.9910213.1610210.638轮心力右侧 Y 向2.0510211.4510210.719轮心力右侧 Z 向3.6710212.2310210.6110轮心力矩右侧 Mx1.9910301.3110300.6611轮心力矩右侧 My5.8010294.7610290.8212轮心力矩右侧 Mz2.1410293.7010291.7213减震器位移左1.0610139.1210120.8614减震器位移右1.0610138.7810120.8315前下控制臂左侧2.2610221.7810220.7916前下
10、控制臂右侧2.5410222.2010220.8717后下控制臂左侧3.5510223.3210220.9418后下控制臂右侧4.2510223.4210220.8019转向拉杆左1.9210211.1910210.6220转向拉杆右2.0110211.3510210.6721稳定杆连接杆左3.5010193.5710191.0222稳定杆连接杆右3.5110193.6510191.04耐久试验台架设置方面:根据下控制臂受载情况,可视两根下控制臂均为二力杆,采用贴应变片方式测量轴向力。优先控制臂受力,兼顾轮心力。前悬架全部 22个通道参与迭代2,前后下控制臂迭代结果见表 1。底盘悬架系统验证:
11、采用虚拟模型提取载荷用于台架试验。驱动加载设备为 MTS329 多轴道路模拟试验机,迭代过程频率控制在 50 Hz 以内。由表 1 的损伤结果来看,后下控制臂全耐久循环下总损伤介于 0.800.94.左后、右后控制臂范围-对计数3结果分别如图 2和图 3 所示。图 2 左后控制臂范围-对计数结果图 3 右后控制臂范围-对计数结果左后、右后控制臂频域分析结果分别如图 4 和图 5所示。图 4 左后控制臂频域分析结果2023.06 Automobile Parts034研究与开发Research&Development图 5 右后控制臂频域分析结果由以上分析结果来看,后控制臂处载荷时域及频域复现很
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