一種提高轉向節(jié)與球頭螺栓連接夾緊力的方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于機械制造領域，它涉及一種提高轉向節(jié)與球頭螺栓連接夾緊力的方法。
【背景技術】
[0002]在汽車轉向節(jié)與控制臂球頭(簡稱球頭)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)過球頭松動的事例，松動會使球頭產(chǎn)生疲勞斷裂的風險。球頭是否會松動的主要考核指標是其拔出力(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險。
[0003]同時，在汽車轉向節(jié)與球頭的設計過程中，需要考慮球頭與轉向節(jié)的配合間隙、螺栓預緊力、轉向節(jié)剛度及疲勞性能等因素。螺栓預緊力主要有兩個作用，一部分消除轉向節(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)有設計中，通常是通過整體減弱轉向節(jié)的剛度來減小消隙力，這種設計會導致轉向節(jié)的疲勞性能及剛度性能不滿足要求。

【發(fā)明內容】

[0004]有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種提高轉向節(jié)與球頭連接夾緊力的方法，以便解決現(xiàn)有技術中存在的上述問題以及其他方面的問題。
[0005]為了實現(xiàn)上述的發(fā)明目的，本發(fā)明采用了以下技術方案:
一種提高轉向節(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)基于三維模擬計算方法來計算出所述轉向節(jié)與所述球頭連接處結構剛度最小位置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算方法來判斷所述轉向節(jié)是否通過疲勞強度、剛度性能和最大設計載荷下永久變形要求的考核指標，且所述球頭是否通過球頭滑移分析的考核指標；以及
(3)如果這些考核指標都通過，則在A位置處以所述最大直徑來加工孔。
[0006]在上述的方法中，優(yōu)選地，所述三維模擬計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)明的提高轉向節(jié)與球頭連接夾緊力的方法，可在滿足轉向節(jié)疲勞和剛度性能的前提下，減小轉向節(jié)與球頭的消隙力，并顯著提高球頭的拔出力，因而增加了設計穩(wěn)定性。
【附圖說明】
[0011]以下將結合附圖和實施例，對本發(fā)明的技術方案作進一步的詳細描述。
[0012]圖1是本發(fā)明的提高轉向節(jié)與球頭螺栓連接夾緊力的方法的一個實施例的轉向節(jié)的結構示意圖。
[0013]圖2是本發(fā)明的提高轉向節(jié)與球頭螺栓連接夾緊力的方法的另一個實施例的轉向節(jié)的結構示意圖
圖3是轉向節(jié)與球頭連接處加工孔的半徑與拔出力(拉脫力)的關系圖。
[0014]圖4是圖1中的轉向節(jié)與球頭連接處在加工完孔之后的結構示意圖。
[0015]圖5是圖1中的轉向節(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)的關系圖。
【具體實施方式】
[0016]首先，需要說明的是，以下將以示例方式來具體說明本提高轉向節(jié)與球頭螺栓連接夾緊力的方法的特點和優(yōu)點等，然而所有的描述僅是用來進行說明的，而不應將其理解為對本發(fā)明形成任何限制。此外，在本文所提及各實施例中予以描述或隱含的任意單個技術特征，或者被顯示或隱含在各附圖中的任意單個技術特征，仍然可在這些技術特征(或其等同物)之間繼續(xù)進行任意組合或刪減，從而獲得可能未在本文中直接提及的本發(fā)明的更多其他實施例。
[0017]本發(fā)明提供了一種提高轉向節(jié)與球頭螺栓連接夾緊力的方法，針對各個車型的轉向節(jié)與球頭螺栓連接的形式，該方法通過在轉向節(jié)上加工孔的優(yōu)化設計可以顯著提高轉向節(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)的具體實施方案中的一種實施例如下。
[0018]步驟一,基于三維模擬計算方法(諸如有限元分析方法等)，計算出轉向節(jié)與球頭連接處結構剛度最小位置A，從而確定待加工的孔位置所在的區(qū)域。以如圖1所示的轉向節(jié)I為例，經(jīng)過三維模擬計算方法可以得出當轉向節(jié)連接處夾緊時，結構剛度最小位置A為圖1中圈出的基本上對稱的兩個區(qū)域，即夾緊時最易變形的部分在此處，因此為減小該轉向節(jié)I在與相應的球頭(未示出)夾緊時產(chǎn)生的消隙力，轉向節(jié)I中待加工的孔的位置可以確定在A位置處附近。
[0019]由于汽車轉向節(jié)與球頭連接的不同結構形式，螺栓夾緊時引起的轉向節(jié)變形部位不同，結構剛度最小位置亦不同。圖2示出了汽車轉向節(jié)的另一種常見的結構，當該轉向節(jié)I’連接處夾緊時，結構剛度最小位置A’為圖2中圈出的區(qū)域，即該轉向節(jié)I’在與球頭(未示出)夾緊時最易變形的部分為A’處，因此，加工孔的最大半徑處應位于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。在轉向節(jié)的結構剛度最小位置處加工的孔越大，減小消隙力的效果越明顯，但是本領域的技術人員認識到，汽車的轉向節(jié)在設計時有剛度要求，待加工的孔的半徑過大會削弱A位置處的局部剛度，因此該孔的半徑不能過大而導致此處剛度不滿足設計要求，假設轉向節(jié)在滿足剛度要求時的最大允許的加工孔的半徑為Rl ;另外，汽車的轉向節(jié)在設計時有疲勞強度的要求，加工孔會削弱轉向節(jié)的疲勞強度，因此待加工的孔半徑不能過大而導致疲勞強度不滿足設計要求，假設轉向節(jié)在滿足剛度要求時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向節(jié)的可接觸面積減小，在某些設計載荷下，球頭會使轉向節(jié)加工孔處的接觸面有壓潰的風險，因而產(chǎn)生永久塑性變