Vilica se obično nalazi između kotača i karoserije, a sigurnosna je komponenta povezana s vozačem koja prenosi silu, slabi prijenos vibracija i kontrolira smjer.
Vilica za okretanje obično se nalazi između kotača i tijela, a to je sigurnosna komponenta povezana s pogonom koja prenosi silu, smanjuje prijenos vibracija i kontrolira smjer. Ovaj članak predstavlja uobičajeni strukturni dizajn vilice za okretanje na tržištu te uspoređuje i analizira utjecaj različitih struktura na proces, kvalitetu i cijenu.
Ovjes šasije automobila grubo se dijeli na prednji ovjes i stražnji ovjes. I prednji i stražnji ovjes imaju viljuške za spajanje kotača i karoserije. Viljuške se obično nalaze između kotača i karoserije.
Uloga vodilice okretne vilice je spajanje kotača i okvira, prijenos sile, smanjenje prijenosa vibracija i kontrola smjera. To je sigurnosna komponenta koja uključuje vozača. U sustavu ovjesa postoje strukturni dijelovi koji prenose silu, tako da se kotači kreću u odnosu na karoseriju prema određenoj putanji. Strukturni dijelovi prenose opterećenje, a cijeli sustav ovjesa nosi upravljivost automobila.
Uobičajene funkcije i dizajn konstrukcije vilice automobila
1. Kako bi se zadovoljili zahtjevi prijenosa opterećenja, dizajna i tehnologije strukture zakretne vilice
Većina modernih automobila koristi neovisne sustave ovjesa. Prema različitim strukturnim oblicima, neovisni sustavi ovjesa mogu se podijeliti na tip s viljuškastim ramenom, tip s vučnom viljuškom, tip s višestrukom vezom, tip sa svijećom i tip McPherson. Poprečna viljuška i vučna viljuška su struktura s dvije sile za jednu viljušku u višestrukoj vezi, s dvije točke spajanja. Dvije šipke s dvije sile sastavljene su na univerzalnom zglobu pod određenim kutom, a spojne linije spojnih točaka tvore trokutastu strukturu. Donja viljuška prednjeg ovjesa MacPherson je tipična trotočkasta viljuška s tri točke spajanja. Linija koja spaja tri točke spajanja je stabilna trokutasta struktura koja može podnijeti opterećenja u više smjerova.
Struktura dvostruke zakretne viljuške je jednostavna, a konstrukcijski dizajn se često određuje prema različitim profesionalnim vještinama i praktičnosti obrade svake tvrtke. Na primjer, kod konstrukcije od prešanog lima (vidi sliku 1), konstrukcijska struktura je jedna čelična ploča bez zavarivanja, a konstrukcijska šupljina je uglavnom u obliku slova "I"; kod zavarene konstrukcije od lima (vidi sliku 2), konstrukcijska struktura je zavarena čelična ploča, a konstrukcijska šupljina je više u obliku slova "口"; ili se lokalne ploče za ojačanje koriste za zavarivanje i ojačavanje opasnog položaja; kod konstrukcije za kovanje čelika konstrukcijska šupljina je čvrsta, a oblik se uglavnom prilagođava zahtjevima rasporeda šasije; kod konstrukcije za kovanje aluminija (vidi sliku 3), konstrukcijska šupljina je čvrsta, a zahtjevi za oblikom slični su onima kod kovanog čelika; konstrukcija čelične cijevi je jednostavne strukture, a konstrukcijska šupljina je kružna.
Struktura trotočkovne okretne vilice je komplicirana, a konstrukcijski dizajn se često određuje prema zahtjevima proizvođača originalne opreme (OEM). U analizi simulacije gibanja, okretna vilica ne smije ometati druge dijelove, a većina njih ima minimalne zahtjeve za udaljenost. Na primjer, konstrukcija od prešanog lima uglavnom se koristi istovremeno sa zavarenom konstrukcijom od lima, otvor za kabelski svežanj senzora ili nosač spojne šipke stabilizatora itd. promijenit će konstrukcijsku strukturu okretne vilice; strukturna šupljina i dalje ima oblik "usta", a šupljina okretne vilice će... Zatvorena struktura je bolja od nezatvorene strukture. Kod konstrukcije dobivene strojnim kovanjem, strukturna šupljina je uglavnom oblika "I", što ima tradicionalne karakteristike otpornosti na torziju i savijanje; kod konstrukcije dobivene strojnim kovanjem, oblik i strukturna šupljina uglavnom su opremljeni ojačavajućim rebrima i otvorima za smanjenje težine prema karakteristikama lijevanja; kod zavarivanja lima, kombinirana struktura s okovom, zbog zahtjeva prostora za raspored šasije vozila, kuglasti zglob je integriran u okov, a okov je spojen s limom; Struktura obrade lijevano-kovanog aluminija omogućuje bolje iskorištenje materijala i produktivnost od kovanja, te je superiornija u odnosu na čvrstoću materijala odljevaka, što je primjena nove tehnologije.
2. Smanjite prijenos vibracija na tijelo i strukturni dizajn elastičnog elementa na mjestu spajanja vilice
Budući da površina ceste po kojoj se automobil kreće ne može biti apsolutno ravna, vertikalna sila reakcije površine ceste koja djeluje na kotače često je udarna, posebno pri vožnji velikom brzinom po lošoj površini ceste, a ta sila udara također uzrokuje nelagodu vozaču. U sustav ovjesa ugrađeni su elastični elementi, a kruta veza pretvara se u elastičnu vezu. Nakon udara u elastični element, on stvara vibracije, a kontinuirane vibracije uzrokuju nelagodu vozaču, pa sustav ovjesa treba prigušne elemente kako bi se brzo smanjila amplituda vibracija.
Spojne točke u konstrukcijskom dizajnu viljuške su spoj elastičnih elemenata i spoj kuglastog zgloba. Elastični elementi osiguravaju prigušivanje vibracija i mali broj rotacijskih i oscilirajućih stupnjeva slobode. Gumene čahure se često koriste kao elastične komponente u automobilima, a koriste se i hidraulične čahure i križni zglobovi.
Slika 2. Zakretna viljuška za zavarivanje lima
Struktura gumene čahure je uglavnom čelična cijev s gumom izvana ili sendvič struktura od čelične cijevi-gume-čelične cijevi. Unutarnja čelična cijev zahtijeva otpornost na tlak i promjer, a protuklizni nazubljeni dijelovi uobičajeni su na oba kraja. Gumeni sloj prilagođava formulu materijala i strukturu dizajna prema različitim zahtjevima za krutost.
Vanjski čelični prsten često ima zahtjev za kut uvođenja, što pogoduje spajanju prešanjem.
Hidraulična čahura ima složenu strukturu i proizvod je sa složenim procesom i visokom dodanom vrijednošću u kategoriji čahura. U gumi postoji šupljina u kojoj se nalazi ulje. Dizajn strukture šupljine provodi se prema zahtjevima performansi čahure. Ako ulje curi, čahura je oštećena. Hidraulična čahura može pružiti bolju krivulju krutosti, što utječe na ukupnu upravljivost vozila.
Križni zglob ima složenu strukturu i kompozitni je dio gumenih i kugličnih zglobova. Može pružiti bolju izdržljivost od čahure, kut zakretanja i kut rotacije, posebnu krivulju krutosti i zadovoljiti zahtjeve performansi cijelog vozila. Oštećeni križni zglobovi generirat će buku u kabini kada se vozilo kreće.
3. S kretanjem kotača, strukturni dizajn elementa zakretanja na mjestu spajanja vilice zakretanja
Neravna površina ceste uzrokuje poskakivanje kotača gore-dolje u odnosu na karoseriju (okvir), a istovremeno se kotači pomiču, poput skretanja, kretanja ravno itd., što zahtijeva da putanja kotača zadovolji određene zahtjeve. Vilica za okretanje i univerzalni zglob uglavnom su povezani kuglastim zglobom.
Kuglasti zglob zakretne vilice može osigurati kut zakretanja veći od ±18° i kut rotacije od 360°. U potpunosti zadovoljava zahtjeve za odstupanje kotača i upravljanje. Kuglasti zglob ispunjava jamstvene uvjete od 2 godine ili 60.000 km i 3 godine ili 80.000 km za cijelo vozilo.
Prema različitim metodama spajanja između zakretne vilice i kuglastog zgloba (kuglastog zgloba), mogu se podijeliti na vijčane ili zakovične spojeve, kuglasti zglob ima prirubnicu; spoj s prešanjem, kuglasti zglob nema prirubnicu; integrirani, zakretna vilica i kuglasti zglob su sve u jednom. Za konstrukcije od jednog lima i zavarene konstrukcije od više limova, prve dvije vrste spojeva se češće koriste; potonji tip spoja, kao što su kovanje čelika, kovanje aluminija i lijevano željezo, se češće koristi.
Kuglasti zglob mora zadovoljiti otpornost na habanje pod opterećenjem, zbog većeg radnog kuta od čahure, to je i vijek trajanja veći. Stoga, kuglasti zglob mora biti dizajniran kao kombinirana struktura, uključujući dobro podmazivanje zamaha te sustav podmazivanja otporan na prašinu i vodu.
Slika 3 Kovano aluminijsko viljuškasto viljuška
Utjecaj dizajna vilice na kvalitetu i cijenu
1. Faktor kvalitete: što lakši to bolji
Prirodna frekvencija tijela (također poznata kao frekvencija slobodnih vibracija vibracijskog sustava) određena krutošću ovjesa i masom koju podupire opruga ovjesa (opružna masa) jedan je od važnih pokazatelja performansi sustava ovjesa koji utječe na udobnost vožnje automobila. Vertikalna frekvencija vibracija koju koristi ljudsko tijelo je frekvencija kretanja tijela gore-dolje tijekom hodanja, koja iznosi oko 1-1,6 Hz. Prirodna frekvencija tijela trebala bi biti što bliža ovom frekvencijskom rasponu. Kada je krutost sustava ovjesa konstantna, što je manja opružna masa, manja je vertikalna deformacija ovjesa i veća je prirodna frekvencija.
Kada je vertikalno opterećenje konstantno, što je manja krutost ovjesa, to je niža prirodna frekvencija automobila i veći je prostor potreban za pomicanje kotača gore-dolje.
Kada su uvjeti na cesti i brzina vozila isti, što je manja neoprugljena masa, to je manje udarno opterećenje na sustav ovjesa. Neoprugljena masa uključuje masu kotača, masu univerzalnog zgloba i vodilice itd.
Općenito, aluminijska viljuška ima najmanju masu, a viljuška od lijevanog željeza najveću masu. Druge su između.
Budući da je masa sklopa viljuški uglavnom manja od 10 kg, u usporedbi s vozilom mase veće od 1000 kg, masa viljuške ima mali utjecaj na potrošnju goriva.
2. Faktor cijene: ovisi o planu dizajna
Što je više zahtjeva, to je veća cijena. Pod pretpostavkom da strukturna čvrstoća i krutost viljuške zadovoljavaju zahtjeve, zahtjevi za toleranciju proizvodnje, složenost proizvodnog procesa, vrsta i dostupnost materijala te zahtjevi za površinsku koroziju izravno utječu na cijenu. Na primjer, faktori zaštite od korozije: elektrocinčani premaz, pasivizacijom površine i drugim tretmanima, može postići otpornost na koroziju od oko 144 sata; zaštita površine podijeljena je na katodni elektroforetski premaz bojom, koji podešavanjem debljine premaza i metoda obrade može postići otpornost na koroziju od 240 sati; cink-željezni ili cink-nikal premaz, koji može zadovoljiti zahtjeve ispitivanja korozije od više od 500 sati. Kako se zahtjevi za ispitivanje korozije povećavaju, raste i cijena dijela.
Trošak se može smanjiti usporedbom dizajna i strukturnih shema zakretne vilice.
Kao što svi znamo, različiti rasporedi tvrdih točaka pružaju različite performanse vožnje. Posebno treba istaknuti da isti raspored tvrdih točaka i različiti dizajni spojnih točaka mogu rezultirati različitim troškovima.
Postoje tri vrste spajanja između konstrukcijskih dijelova i kuglastih zglobova: spajanje putem standardnih dijelova (vijci, matice ili zakovice), spajanje s interferencijom i integracija. U usporedbi sa standardnom strukturom spajanja, struktura spajanja s interferencijom smanjuje broj vrsta dijelova, kao što su vijci, matice, zakovice i drugi dijelovi. Integrirana jednodijelna struktura spajanja smanjuje broj dijelova ljuske kuglastog zgloba u odnosu na strukturu spajanja s interferencijom.
Postoje dva oblika spajanja između konstrukcijskog elementa i elastičnog elementa: prednji i stražnji elastični elementi su aksijalno paralelni i aksijalno okomiti. Različite metode određuju različite postupke montaže. Na primjer, smjer prešanja čahure je u istom smjeru i okomit na tijelo vilice. Jednostanična preša s dvije glave može se koristiti za istovremeno prešanje prednjih i stražnjih čahura, štedeći radnu snagu, opremu i vrijeme; Ako je smjer ugradnje nedosljedan (vertikalan), jednostanična preša s dvije glave može se koristiti za uzastopno prešanje i ugradnju čahure, štedeći radnu snagu i opremu; kada je čahura dizajnirana za prešanje iznutra, potrebne su dvije stanice i dvije preše za uzastopno prešanje čahure.
