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球销设计规范 主编：主审：批准： 目 录 1.常见历史故障模式32.设计输入参数规范清单33.设计参数规范要求44.强度校核65.样件尺寸检测记录规范表76.装配验证记录规范表87.材料规范要求88.刚度检测规范99.台架验证规范1010.试验样件准备规范要求1011.数据图纸规范要求101、常见历史故障模式序号常见故障模式名称主要原因预防措施1断裂1、耐久设计目标太低2、结构应力集中3、球销锥面配合面积少4、配合螺栓松动5、球销材料选择不当1、设计输入清单、供应商早期介入CAE分析，避免应力集中区域，选择合理的材料及热处理工艺；2、快速台架验证3、配合面积需要在60%以上4、采用尼龙防松螺栓或开口销形式螺栓，合理选择螺母型号及规定合适力矩。2球头松旷异响1、 防尘罩密封性不好，泥水进入2、 防尘罩耐候性不好，使用过程中损坏，泥水进入；装配运输过程中防尘罩损坏3、 球座耐久性不好，使用过程中很快磨损4、 使用润滑脂质量差，摩擦大，易失效5、 底板处密封性能不足，导致使用过程中泥水进入1、 合理设计防尘罩结构，在设计时设置合理的密封和泥水试验要求2、 对防尘罩提出合理的耐候性能要求：如高低温试验、耐油性能、耐臭氧性能等3、 要求装配后防尘罩无损伤4、 对耐久性能设置合理试验参数和试验要求。包括加载大小、试验次数等5、 在设计时设置合理的密封和泥水试验要求6、 设计时考虑车辆行驶过程中对防尘罩的保护措施3防尘罩破裂1、防尘罩结构差，产生自摩擦现象3、使用装配时损伤1、合理设计防尘罩结构4漏油1、 防尘罩破裂；2、 油量过多3、 总成密封性不好1、 防尘罩耐久试验2、 设定合适的注油量3、 进行密封试验5拉出、压出配合不当拉脱、压脱力不符合要求，从系统，整车角度规定拉脱力6球销滑牙1、 球销锥度与转向节配合不当，螺母按力矩要求打紧后和球销螺纹限位自干涉。2、 螺栓选择不当，打紧力矩设定不当1、 设计前期根据整车提取力计算螺栓规格及螺栓打紧力矩；2、 校核螺栓打至规定力矩后，螺母端面与球销螺纹限位间隙。7难装配1、 硬点布置不当2、 球销结构设计不当，造成 装配空间较小1、悬架布置时间隙校核，并校核实际装配时所用工具的空间2、设计输入参数规范清单在设计开始之前，要求收集相关输入参数如下（基本值+公差）：输入项值备注接口尺寸与控制臂接口尺寸与转向节接口尺寸与紧固件接口尺寸装配联接方式控制臂、转向节与转向节配合锥度与控制臂配合尺寸防松方式性能摆动角度启动、工作力矩旋转、摆动工作环境温度范围考虑非金属部分各方向刚度 载荷输入 整车坐标下X向载荷 整车坐标下Y向载荷 整车坐标下Z向载荷 整车坐标下绕X轴转角整车坐标下绕Y轴转角整车坐标下绕Z轴转角耐久目标（功能、性能） 需分解到台架级 材料禁用物质要求等外观标识要求、表面质量等重量重量目标成本成本目标3、设计参数规范要求在设计输入确认后，零部件工程师需与供应商一起将系统输入指标转化成下表各设计参数值：条目数值(V00)数值(V01)数值(V02)数值(V03)尺寸材料重量球销球径球销杆径球销杆径公差球销杆长度球销许用摆角球销杆锥度螺纹型号横穿螺栓配合半径连接控制臂处厚度连接控制臂处厚度公差控制臂连接孔直径球销材料球销材料硬度球销座材料球销总成重量装配内六角尺寸压脱力拔出力载荷整车坐标下X向载荷整车坐标下Y向载荷整车坐标下Z向载荷整车坐标下绕X轴转角整车坐标下绕Y轴转角整车坐标下绕Z轴转角性能摆动启动力矩摆动工作力矩旋转启动力矩旋转工作力矩功能耐久台架工况、目标一台架工况、目标二台架工况、目标三耐久目标4 强度校核4.1公式计算方法球销头部与转向节部位的配合通常是过盈配合（锥面），头部使用螺栓锁紧，因此简单的把球销按照铰制孔螺栓强度校核方法进行校核，校核时考虑锥面产生轴向力的分解。 当联接承受横向载荷时，在联接的结合处球销杆颈横截面受剪切，球销杆颈和被联接件孔壁接触表面受挤压，杆颈的剪切强度条件和杆颈与孔壁接触表面的挤压强度条件分别为： p=Fmd0Lmin p （MPa） =F4d02 （MPa）F横向载荷，N；m杆颈受剪面数目；d0杆颈在剪切面处的直径，mm；Lmin杆颈与孔壁间接触受压的最小轴向长度，mm；杆颈材料许用剪应力，MPa；p杆颈或者孔壁的许用挤压应力，MPa，计算时一般取转向节的 p 、 。 4.2 CAE计算方法转向节连接球销强度分析，主要是运用有限元的手段，模拟连接点在螺栓预紧力和各种典型工况下的受力状态，综合这些工况下的分析结果，可以对球头销强度进行校核。 4.2.1数据需求 4.2.1.1几何模型可以提供转向节下球头销相关部件的结构，包括转向节、球头销CATIA格式的.part文件，也可以提供.igs和.stp等格式的文件。 4.2.1.2相关参数球销各工况受力表格；零部件材料明细表需包括材料许用挤压应力、许用屈服应力等信息。 4.2.2建模 、计算 使用Hypermesh/ABAQUS standard3d模块进行几何清理和网格划分具体要求参考后轴建模方法；建议采用ABAQUS求解器进行分析求解；4.2.2.1边界约束条件约束转向节的截断面（考虑到模型的规模，对转向节进行部分截取）。 4.2.2.2载荷条件Adams动力学仿真分析获取。 4.2.2.3输出变量控制主要输出变量：单元应力、单元应变等。 4.2.3结果评价主要评价指标是单元的最大Mises应力和单元的塑性应变。5、样件尺寸检测记录规范表尺寸检测记录表（批次样本量不能少于10件）车型零件名称零件号厂家名称检验日期应检尺寸形位公差件1件2件3件4件5件6件7件8件9件10尺寸合格率尺寸一尺寸二样件合格率5、装配验证记录规范表装配验证记录表（同批次连续样本量不能少于10件）车型零件名称零件号厂家名称检验日期样车1样车2样车3样车4样车5样车6样车7样车8样车9样车10样车11样车12问题点一问题点二6、压脱拔出力检验记录规范表压脱拔出力检验记录表车型零件名称零件号厂家理论压脱力理论拔出力序号球径实测尺寸配合球座实测尺寸实际压脱力实际拔出力样件1样件2样件3样件4样件5样件6样件7样件8样件9样件10样件11样件12样件137、材料规范要求要求球销产品所用材料满足产品设计定义。相关标准如下：XXXXXX 禁用物质要求其他材料遵循各自标准8、刚度检测规范（常规、高低温等）在设计验证阶段，每个样件的各向刚度都需检测记录如下表，以便试验过程中的跟踪与评估。车型零件名称零件号厂家样件生产日期检验日期试验温度测量范围（力或位移、转角）样件编号硬度样件用途频率、振幅设计值使用前实测值使用后实测值刚度变化预载力：加载速度：力臂：加载方向图示9、台架验证规范需根据载荷输入、各向位移及摆角情况，耐久目标确定具体验证工况。车型零件名称零件号厂家样件生产日期检验日期试验温度样件编号试验工况：球销疲劳试验接受标准目标要求试验载荷：F=5.4KN ；试验频率：f=315Hz ；发出信号：正弦；试验准备：使用螺母安装球销（与实际装车状态一致），紧固力矩为：120N.m ；实验方法：1.使用与实车状态等效的工装夹具将被测球销固定，球销螺母按实车力矩紧固，施加的载荷及其频率如上所示，作用点为球销的球心，方向为球销的径向。2.每次试验后必须检查每个用于夹紧和控制的紧固件是否松脱或损坏，必要时进行更换。100万次球销不产生破损、断裂及其他异常情况100万次球销不产生破损、断裂及其他异常情况10、试验样件准备规范要求1）、首次供样需管件工程师至供应商现场全程跟踪，测试并记录各