转向机总成到前副车架接头设计方案优化.pdf

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1、转向机总成到前副车架接头设计方案优化姚慧杰(上海汽车集团股份有限公司技术中心，上海201804)【摘要】对转向机总成到前副车架接头异常失效的原因进行分析，优化设计方案并对更改前后的方案进行表面压力理论计算对比，最后对新设计方案进行接头台架试验验证。【Abstract】Therootcausethatthreadjointfromsteeringgearassemblytosubframefailedisanalyzed，andtheoreticalcalculationofthesurfacepressure

2、iscomparedwiththeoptimizeddesign．Fi—nally，thenewdesignverifiedbyjointbenchtest．【关键词】螺纹接头表面压力计算转向机汽车doi：10．3969／j．issn．1007-4554．2014．07．140引言在众多的连接方式中，螺纹连接以其成本低、便于拆卸等优势在汽车设计中被广泛应用。螺纹接头是由紧固件将两个或两个以上零件连在一起变形的一个系统。据统计，平均一辆整车上约有1200间隙多个螺纹接头。支撑套管支架在某车型的接头设计台架验证试

3、验中，转向图l失效前副车架剖开图机总成到前副车架接头出现异常失效。试验样件失效模式均为前副车架支撑套管先局部变形然后螺栓断裂，异常于正常情况下的失效模式一螺栓2设计优化方案先断裂。2．1接头相关设计参数1失效原因分析在进行接头设计时，重点关注的参数有：夹持力、扭矩和表面压力。经对零件剖解发现，副车架支撑套管发生了转向机总成到前副车架连接如图2所示。转弯曲变形，且与支架分离产生间隙，如图1所示。向机总成通过2个螺栓与前副车架连接。设计初接头失效原因为支撑套管强度不足引起弯曲变期并没有对转向机总成到前副车架的连接

4、接头受形，导致接头异常失效。力情况进行理论计算，而是通过对标的方式确定收稿13期：2014—06—04·50·上海汽车2014．07(1)对于Js。D为螺母法兰面直径，依据GB／T表3表面压力计算16674．1《六角法兰面螺栓小系列》可得，d为转向S’’一S‘C’表面压力S’lS’2(更改前S’5机铝支架安装孔孔径，而转向机铝支架材料为)(更改前)(更改后)(更改后)A1Si9Cu3Fe，屈服强度为216MPa。S=141．87MPaD’=22．6D’：26D’3=21D’4=21～D3：26一O=26D’5

5、=24．7参数／mmd’=13．15d’=12．25d’3=16d’4=16一d3：16一d=16d’5=14<216MPa，满足表面压力要求。(2)对于Js。D为转向机支架安装孔外径，i十算结果l74／加)a．85174．85319．3319．3l加64140．64123d：为转向机支架安装孔内径，而转向机支架材料为A1Si9Cu3Fe，屈服强度为216MPa，前副车架支(2)对于s’和S’。与靠近转向机输入轴架的材料为QSTEM420，屈服强度为420MPa，S接头的表面压力s、Js相同。更改后的‘5’、

6、‘5’=112．31MPa<216MPa(接头零件中最弱材料的与s’

7、s’相同，副支架支撑套管材料为20#钢，屈屈服强度)，满足表面压力要求。服强度为245MPa。更改前：s’=S’=319．3MPa(3)对于5和5。DD副支架支撑套管外>245MPa，不满足表面压力要求；更改后：‘S’=径，更改后标记为‘、‘D；dd4为副支架支撑套‘S’=140．64MPa<245MPa，满足表面压力要求。管内径，更改后标记为‘d‘dd，因套管材料为20#(3)对于S’。与靠近转向机输入轴接头的钢，屈服强度为245MPa。

8、更改前：S=S=表面压力Js相同。因前副车架支架的材料为319．30MPa>245MPa，不满足表面压力要求；更QSTEM420，屈服强度为420MPa，S’=123MPa改后：‘S=‘S4=140．64MPa<245MPa，满足表<420MPa，满足表面压力需要。面压力要求。经计算可知：更改前远离转向机输入轴接头(4)对于S。D为螺栓法兰面直径，依据表面压力S’和S’不满足表面压力要求。更改GB／T16674．1《六角法兰面螺栓小系列》；d为前后远离转向机输人轴接头各处表面压力均满足表副车架支架安装孔孔径，

9、因前副车架支架的材料面压力要求。为QSTEM420，屈服强度为420MPa，S=123MPa<420MPa，满足表面压力需要。经计算可知：更改前靠近转向机输人轴接头3优化设计方案试验验证表面压力S，和S不满足表面压力要求。更改后靠近转向机输入轴接头各处表面压力均满足表面经过初步的理论计算验证后，接下来将继续压力要求。对优化后的接头设计方案进行接头台架试验验2．4．2远离转向机输入轴端接头表面压力计算