[发明专利]一种融合生产工艺的汽车球铰结构设计方法

说明书

本发明公开了一种融合生产工艺的汽车球铰结构设计方法，利用CAE分析技术进行球铰产品的性能优化与结构设计，并考虑生产工艺对球铰性能指标的影响以提高分析可靠性。为了提供分析输入所需的数据,须通过摩擦试验得到摩擦系数与接触压强、速度之间三者关系式，以及根据拉伸试验得到各个零件的材料参数，实现分析前期数据输入。然后根据汽车球铰件有限元模型结合理论模型分析得到拉压溃力、刚度、扭矩等性能参数，并优化旋铆工艺参数。利用本发明可以提高汽车球铰仿真分析的准确性与适用性,进而极大地保证了球铰的设计可靠性，全面优化了球铰的各个性能指标。

技术领域

本发明球铰结构设计技术领域，具体涉及一种融合生产工艺的汽车球铰结构设计方法。

背景技术

汽车球铰是现代汽车上的结构之一，对汽车的行驶安全、舒适性至关重要。其中，球销、球座与盖板为金属件,而球碗为聚合物材料。球铰的作用是实现不同轴的动力传送，球销强度、球碗与球销的配合状态、工艺参数等都会影响球头副的性能。而且，影响球铰最终性能的因素较多且球铰性能参数不单一，使得球铰装配体结构无法处于最佳的使用状态。目前，各大汽车零部件公司对于球铰结构设计没有准确的理论依据和完善的设计规范，只能借鉴以往的生产经验。因此，很多未知因素的存在将导致汽车球铰的性能无法得以评估。如果在开发阶段发生失效，产品的开发时间和成本也会大幅度提升。所以，有必要为球铰设计提供理论依据及设计规范。这样既能提高球头副的性能，还可以缩短开发周期、节约成本。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供了设计可靠性的一种融合生产工艺的汽车球铰结构设计方法。

一种融合生产工艺的汽车球铰结构设计方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1)利用摩擦磨损试验测出脂润滑状态下球销材料样件与球碗材料样件间的摩擦系数，以载荷与转速为自变量，建立摩擦系数与两者间的函数；

f＝f(P，v)

其中，P为接触压强，v为速度；

步骤2)利用CAE分析技术对旋铆工艺参数进行优化，以球座与球碗的最大应力值为评价参数，确定具体的轴向下压速度值与旋铆转速值；

步骤3)利用CAE分析技术对球铰的轴向过盈量及径向过盈量进行优化，结合扭矩理论计算方法模型，以球碗的最大应力值和接触应力分布均匀性为评价参数，确定最佳的轴向过盈量和径向过盈量；

步骤4)利用CAE分析技术对经过热处理后的球铰的轴径向过盈量进行优化，通过蠕变时效试验建立球碗的蠕变模型，将其作为仿真输入所需的数据，结合球碗的热变形效应，以球碗的最大应力值和接触应力分布均匀性为评价参数，确定经过热处理后的球铰过盈量；

步骤5)通过刚度试验并结合CAE分析技术确定经过磨损试验后的球铰磨损量；

步骤6)利用CAE分析技术计算球销的拉出力与压出力，并通过修改收口尺寸完成球铰结构设计；

步骤7)利用CAE分析技术计算球铰连杆的拉溃力与压溃力，并通过压杆稳定理论得出具体的压溃力，并利用CAE分析技术进行屈曲分析并加以验证；

步骤8)利用CAE分析技术对球铰连杆进行防尘罩运动干涉分析，避免防尘罩因干涉而破损失效；

步骤9)利用CAE分析技术进行球销的强度分析与疲劳分析，从而保证球销的设计可靠性。

所述的一种融合生产工艺的汽车球铰结构设计方法，其特征在于，所述步骤1)中利用CETR-UTM多功能摩擦磨损试验机通过销盘旋转运动摩擦实验对摩擦特性进行探究，采用控制单一变量法，从而建立摩擦系数与两者间的函数。