一種提高轉(zhuǎn)向節(jié)與球頭螺栓連接夾緊力的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于機(jī)械制造領(lǐng)域，它涉及一種提高轉(zhuǎn)向節(jié)與球頭螺栓連接夾緊力的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在汽車轉(zhuǎn)向節(jié)與控制臂球頭(簡(jiǎn)稱球頭)的連接中，螺栓連接是常見的連接方式之一，其普遍應(yīng)用于空間布置緊湊的小型車輛中。然而，這種連接在售后中曾出現(xiàn)過球頭松動(dòng)的事例，松動(dòng)會(huì)使球頭產(chǎn)生疲勞斷裂的風(fēng)險(xiǎn)。球頭是否會(huì)松動(dòng)的主要考核指標(biāo)是其拔出力(即拉脫力)，由于加工公差的客觀存在和螺栓夾緊力的離散分布，使得球頭的拔出力存在不滿足要求的風(fēng)險(xiǎn)。
[0003]同時(shí)，在汽車轉(zhuǎn)向節(jié)與球頭的設(shè)計(jì)過程中，需要考慮球頭與轉(zhuǎn)向節(jié)的配合間隙、螺栓預(yù)緊力、轉(zhuǎn)向節(jié)剛度及疲勞性能等因素。螺栓預(yù)緊力主要有兩個(gè)作用，一部分消除轉(zhuǎn)向節(jié)與球頭的配合間隙(即消隙力)，另一部分則起到夾緊的作用。減小轉(zhuǎn)向節(jié)與球頭配合間隙所需要的消隙力，即可提高夾緊力，增大球頭拔出力。但是在現(xiàn)有設(shè)計(jì)中，通常是通過整體減弱轉(zhuǎn)向節(jié)的剛度來(lái)減小消隙力，這種設(shè)計(jì)會(huì)導(dǎo)致轉(zhuǎn)向節(jié)的疲勞性能及剛度性能不滿足要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種提高轉(zhuǎn)向節(jié)與球頭連接夾緊力的方法，以便解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問題以及其他方面的問題。
[0005]為了實(shí)現(xiàn)上述的發(fā)明目的，本發(fā)明采用了以下技術(shù)方案:
一種提高轉(zhuǎn)向節(jié)與球頭連接夾緊力的方法，其特征在于，所述方法包括如下步驟:
(1)基于三維模擬計(jì)算方法來(lái)計(jì)算出所述轉(zhuǎn)向節(jié)與所述球頭連接處結(jié)構(gòu)剛度最小位置A;
(2)確定在A位置處待加工的孔的大小:在O至所述轉(zhuǎn)向節(jié)在A位置處的截面厚度的范圍之間選取數(shù)值作為待加工的孔的最大直徑，并且假設(shè)在A位置處加工了具有所述最大直徑的孔的情況下，通過所述三維模擬計(jì)算方法來(lái)判斷所述轉(zhuǎn)向節(jié)是否通過疲勞強(qiáng)度、剛度性能和最大設(shè)計(jì)載荷下永久變形要求的考核指標(biāo)，且所述球頭是否通過球頭滑移分析的考核指標(biāo)；以及
(3)如果這些考核指標(biāo)都通過，則在A位置處以所述最大直徑來(lái)加工孔。
[0006]在上述的方法中，優(yōu)選地，所述三維模擬計(jì)算方法是有限元分析方法。
[0007]在上述的方法中，優(yōu)選地，所述孔是通孔。
[0008]在上述的方法中，優(yōu)選地，所述孔是通過鉆削的方式而加工的。
[0009]在上述的方法中，優(yōu)選地，所述孔具有圓形或橢圓形橫截面。
[0010]本發(fā)明的有益效果在于:采用本發(fā)明的提高轉(zhuǎn)向節(jié)與球頭連接夾緊力的方法，可在滿足轉(zhuǎn)向節(jié)疲勞和剛度性能的前提下，減小轉(zhuǎn)向節(jié)與球頭的消隙力，并顯著提高球頭的拔出力，因而增加了設(shè)計(jì)穩(wěn)定性。
【附圖說(shuō)明】
[0011]以下將結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
[0012]圖1是本發(fā)明的提高轉(zhuǎn)向節(jié)與球頭螺栓連接夾緊力的方法的一個(gè)實(shí)施例的轉(zhuǎn)向節(jié)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0013]圖2是本發(fā)明的提高轉(zhuǎn)向節(jié)與球頭螺栓連接夾緊力的方法的另一個(gè)實(shí)施例的轉(zhuǎn)向節(jié)的結(jié)構(gòu)示意圖
圖3是轉(zhuǎn)向節(jié)與球頭連接處加工孔的半徑與拔出力(拉脫力)的關(guān)系圖。
[0014]圖4是圖1中的轉(zhuǎn)向節(jié)與球頭連接處在加工完孔之后的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]圖5是圖1中的轉(zhuǎn)向節(jié)與球頭連接處在加工孔前后螺栓夾緊力與拔出力(拉脫力)的關(guān)系圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016]首先，需要說(shuō)明的是，以下將以示例方式來(lái)具體說(shuō)明本提高轉(zhuǎn)向節(jié)與球頭螺栓連接夾緊力的方法的特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)等，然而所有的描述僅是用來(lái)進(jìn)行說(shuō)明的，而不應(yīng)將其理解為對(duì)本發(fā)明形成任何限制。此外，在本文所提及各實(shí)施例中予以描述或隱含的任意單個(gè)技術(shù)特征，或者被顯示或隱含在各附圖中的任意單個(gè)技術(shù)特征，仍然可在這些技術(shù)特征(或其等同物)之間繼續(xù)進(jìn)行任意組合或刪減，從而獲得可能未在本文中直接提及的本發(fā)明的更多其他實(shí)施例。
[0017]本發(fā)明提供了一種提高轉(zhuǎn)向節(jié)與球頭螺栓連接夾緊力的方法，針對(duì)各個(gè)車型的轉(zhuǎn)向節(jié)與球頭螺栓連接的形式，該方法通過在轉(zhuǎn)向節(jié)上加工孔的優(yōu)化設(shè)計(jì)可以顯著提高轉(zhuǎn)向節(jié)與球頭螺栓連接夾緊力，從圖3中可以清楚地看到，加工孔的半徑越大，拔出力(即拉脫力)越大，減小消隙力的效果越明顯。因此，確定最優(yōu)加工孔的參數(shù)的具體實(shí)施方案中的一種實(shí)施例如下。
[0018]步驟一,基于三維模擬計(jì)算方法(諸如有限元分析方法等)，計(jì)算出轉(zhuǎn)向節(jié)與球頭連接處結(jié)構(gòu)剛度最小位置A，從而確定待加工的孔位置所在的區(qū)域。以如圖1所示的轉(zhuǎn)向節(jié)I為例，經(jīng)過三維模擬計(jì)算方法可以得出當(dāng)轉(zhuǎn)向節(jié)連接處夾緊時(shí)，結(jié)構(gòu)剛度最小位置A為圖1中圈出的基本上對(duì)稱的兩個(gè)區(qū)域，即夾緊時(shí)最易變形的部分在此處，因此為減小該轉(zhuǎn)向節(jié)I在與相應(yīng)的球頭(未示出)夾緊時(shí)產(chǎn)生的消隙力，轉(zhuǎn)向節(jié)I中待加工的孔的位置可以確定在A位置處附近。
[0019]由于汽車轉(zhuǎn)向節(jié)與球頭連接的不同結(jié)構(gòu)形式，螺栓夾緊時(shí)引起的轉(zhuǎn)向節(jié)變形部位不同，結(jié)構(gòu)剛度最小位置亦不同。圖2示出了汽車轉(zhuǎn)向節(jié)的另一種常見的結(jié)構(gòu)，當(dāng)該轉(zhuǎn)向節(jié)I’連接處夾緊時(shí)，結(jié)構(gòu)剛度最小位置A’為圖2中圈出的區(qū)域，即該轉(zhuǎn)向節(jié)I’在與球頭(未示出)夾緊時(shí)最易變形的部分為A’處，因此，加工孔的最大半徑處應(yīng)位于A’位置附近，以使得減小消隙力效果最佳。
[0020]步驟二，確定在A位置處待加工的孔的大小。如上文所闡述的。在轉(zhuǎn)向節(jié)的結(jié)構(gòu)剛度最小位置處加工的孔越大，減小消隙力的效果越明顯，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員認(rèn)識(shí)到，汽車的轉(zhuǎn)向節(jié)在設(shè)計(jì)時(shí)有剛度要求，待加工的孔的半徑過大會(huì)削弱A位置處的局部剛度，因此該孔的半徑不能過大而導(dǎo)致此處剛度不滿足設(shè)計(jì)要求，假設(shè)轉(zhuǎn)向節(jié)在滿足剛度要求時(shí)的最大允許的加工孔的半徑為Rl ;另外，汽車的轉(zhuǎn)向節(jié)在設(shè)計(jì)時(shí)有疲勞強(qiáng)度的要求，加工孔會(huì)削弱轉(zhuǎn)向節(jié)的疲勞強(qiáng)度，因此待加工的孔半徑不能過大而導(dǎo)致疲勞強(qiáng)度不滿足設(shè)計(jì)要求，假設(shè)轉(zhuǎn)向節(jié)在滿足剛度要求時(shí)的最大允許的加工孔的半徑為R2 ;此外，由于加工孔后使球頭與轉(zhuǎn)向節(jié)的可接觸面積減小，在某些設(shè)計(jì)載荷下，球頭會(huì)使轉(zhuǎn)向節(jié)加工孔處的接觸面有壓潰的風(fēng)險(xiǎn)，因而產(chǎn)生永久塑性變