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中国科技期刊数据库 工业C
2015年60期 77
浅谈汽车摆臂球销结构设计
关同立
长城汽车股份有限公司，河北 保定 071000
摘要：汽车的液压助力转向机作用是将转向管柱传来的力和运动传给车轮转向节，车轮转向节所受的力在球销轴线上就有压力又有拉力，而在转向轮偏转或者车辆行驶过程中的路面不平导致车架弹性变形，液压助力转向机的拉杆总成与车轮转向节的相对运动都是空间运动，为了避免产生运动干涉，在液压助力转向机的拉杆总成中的连接，摆臂总成和车轮转向节的连接都采用球销总成，而球销是固定在球销座
内，并通过球销座进行连接。 关键词：汽车；球销；结构设计 中图分类号：U472 文献标识码：A 文章编号：1671-5810(2015)60-0077-02
1 引言
车辆转向、制动、颠簸、启动等状态变化时，底盘系统中某些部件之间发生相对转动、摆动，如转向拉杆和转向节，控制臂和转向节，控制臂和（副）车架，稳定连杆和稳定杆之间等，因此在此类具有较大相对转动、摆动变化的连接处一般由球关节连接。
2 球销座的工艺要求
以6450SUV 车型上的球销总成为例，该球销座在工作中不但承受扭转力矩所，而且还承受弯曲力矩和压力，对球销座的抗弯变形和压拉变形有很高的要求，所以一般球销座的扭矩刚度和弯曲刚度都很高。为了保证6450SUV 球销总成运动的准确性及工作的可靠性，本例中采用调质处理的45号钢为球销座材料，其机加工尺寸公差等级为IT8，位置度精度控制在80mm 以内不超过0.01mm，机加工进行100%后探伤。
3 球销座毛坯的选材及工艺
本田锋范最新报价由于当转向及路面不平时产生的瞬时冲击力对球销座产生很大的压力、拉力及扭矩，易产生球销座的
折断及球销座封口部位的开裂，因此在选择材料时必须选择具有较高的强度，冲击韧度，疲劳强度和耐磨性的材料。一般球销座可以采用号45钢、40Cr 等材料。毛坯的生产为满足大批量生产规模，同时满足精度要求，机加时还要保证较少的加工余量，多采用模锻制造，直接由坯料成型为具有一定轮廓形状的球销座毛坯。采用模锻制造球销座毛坯一致性高。机加工余量少，达到的毛坯性能指标高，符合各种材料试验的要求。
4 球销座毛坯热处理
热处理一般不改变工件的形状和整体的化学成分，而是通过改变工件内部的显微组织，或改变工件表面的化学成分，赋予或改善工件的使用性能，消除残余应力。调质处理即淬火后又高温回火的双重热处理。6450SUV 球销座经过调质处理后获得硬度为Hb240～270，保证能够在比较大的动载荷作用下工作，并承受着拉伸、压缩、弯曲、扭转或剪切的作用。
5 球销座机加工工艺的制定
球销座的加工首先要进行基准面的选择，这时应尽量选择精基准面为基准面，如球销座毛坯不存在精加工面时应在加工前进行基准面的加工，为后续工序的加工提供精基准，保证加工精度。机加工阶段包含球销座孔的加工，，安装面的加工，安装孔的加工。其中球销座孔的加工一般进行两次加工，分别为粗加工和精加工，。以便更好的保证孔与球销的配合。
加工阶段需达到的要求：
（1）球销座的粗加工阶段是从坯料上切除较多的余量，粗加工是以快速切除毛坯余量为目的，在粗加工时应选用大的进给量和尽可能大的切削深度，以便在较短的时间内切除尽可能多的切屑，旋转零件一般单边可直接进行1.5mm 的切削加工量；
（2）精加工阶段是从工件上切除少量的余量所得精度和表面都比较高的加工过程，可使表面粗糙度达到Ra1.6的水平；
aerio（3）安装面的加工：因为要与摆臂总成进行配合，保证空间位置的准确性，因此球销座的安装面有时需进行加工，
获得更好的安装位置尺寸。
（4）不重要表面可以在各加工阶段间进行加工，不重要表面一般加工精度较低，加工方便。
把不重要表面的加工穿插在各加工阶段之间进行就能使加工阶段更加明显，平衡各加工阶段的工艺安排，增加各阶段的加工时间，避免由于各阶段加工时间过短导致的应力重新分布。综上所述，一般加工顺序是：精基准加工——球销座孔加工——安装面加工——安装孔加工。
不重要表面的加工在各阶段之间进行合理分配。 6 表面处理
2013昂科雷汽车底盘不可能保持洁净。一经行驶，都会有大量泥沙污物附着，而球销座上也经常被泥沙覆盖，泥沙中蓄含大量湿气，如直接让金属表层直接接触，会很快造成锈蚀，进而行成产品早期失效。表面处理的目的是满足产品的耐蚀性、耐磨性，提高使用寿命。球销座常用的表面处理有电泳、镀锌等，可依据实际情况进行选择。
7 球销常见失效模式及分析
球关节在使用过程中最大的使用风险为断裂。 7.1 球销断裂
a8报价图1 所示为常见的球销断裂形式
科鲁兹改装车图片图1 球销断裂形式
常见于悬架控制臂球关节，转向拉杆球关节系统中。 主要原因为球销和其安装配合的金属套管之间的锥度和长度不当。
图2中样品1到样品2为球销锥度变化－28/时，产品受力大小及区域变化：球销最大应力从661.53MPa 减小到538.17MPa ，降低18.6%；样品2到样品3为锥面接触长度增大30%，相比样品2球销3的最大应力进一步降低了18.97%。
图2表明，锥度变小不仅使应力减小，且球销最大应力区域从球销台阶处转移至球销根部；锥面接触长度的增加进
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