Lengan ayun biasanya terletak di antara roda dan bodi, dan merupakan komponen keselamatan yang berhubungan dengan pengemudi yang menyalurkan gaya, melemahkan transmisi getaran, dan mengontrol arah.
Lengan ayun biasanya terletak di antara roda dan bodi, dan merupakan komponen keselamatan yang berhubungan dengan pengemudi yang menyalurkan gaya, mengurangi transmisi getaran, dan mengontrol arah. Artikel ini memperkenalkan desain struktur umum lengan ayun di pasaran, dan membandingkan serta menganalisis pengaruh berbagai struktur terhadap proses, kualitas, dan harga.
Suspensi sasis mobil secara kasar dibagi menjadi suspensi depan dan suspensi belakang. Suspensi depan dan belakang keduanya memiliki lengan ayun untuk menghubungkan roda dan bodi. Lengan ayun biasanya terletak di antara roda dan bodi.
Peran lengan ayun pemandu adalah menghubungkan roda dan rangka, menyalurkan gaya, mengurangi transmisi getaran, dan mengontrol arah. Ini merupakan komponen keselamatan yang melibatkan pengemudi. Pada sistem suspensi terdapat bagian-bagian struktural yang menyalurkan gaya, sehingga roda bergerak relatif terhadap bodi menurut lintasan tertentu. Bagian struktural meneruskan beban, dan seluruh sistem suspensi menanggung kinerja pengendalian mobil.
Fungsi umum dan desain struktur lengan ayun mobil
1. Untuk memenuhi persyaratan perpindahan beban, desain dan teknologi struktur lengan ayun
Kebanyakan mobil modern menggunakan sistem suspensi independen. Menurut bentuk struktural yang berbeda, sistem suspensi independen dapat dibagi menjadi tipe wishbone, tipe trailing arm, tipe multi-link, tipe candle dan tipe McPherson. Lengan silang dan lengan belakang adalah struktur dua gaya untuk satu lengan dalam multi-link, dengan dua titik sambungan. Dua batang dua gaya dirangkai pada sambungan universal pada sudut tertentu, dan garis penghubung dari titik penghubung membentuk struktur segitiga. Lengan bawah suspensi depan MacPherson adalah lengan ayun tiga titik yang khas dengan tiga titik sambungan. Garis yang menghubungkan ketiga titik sambungan merupakan struktur segitiga stabil yang mampu menahan beban dari berbagai arah.
Struktur lengan ayun dua gaya sederhana, dan desain struktur sering kali ditentukan sesuai dengan keahlian profesional yang berbeda dan kenyamanan pemrosesan masing-masing perusahaan. Misalnya struktur lembaran logam yang dicap (lihat Gambar 1), struktur desainnya berupa pelat baja tunggal tanpa pengelasan, dan rongga strukturnya sebagian besar berbentuk "I"; struktur las lembaran logam (lihat Gambar 2), struktur desainnya adalah pelat baja yang dilas, dan rongga strukturalnya lebih berbentuk "口"; atau pelat penguat lokal digunakan untuk mengelas dan memperkuat posisi berbahaya; struktur pemrosesan mesin tempa baja, rongga strukturalnya padat, dan bentuknya sebagian besar disesuaikan dengan persyaratan tata letak sasis; struktur pemrosesan mesin tempa aluminium (lihat Gambar 3), struktur Rongga padat, dan persyaratan bentuknya mirip dengan penempaan baja; struktur pipa baja memiliki struktur sederhana, dan rongga struktural berbentuk lingkaran.
Struktur lengan ayun tiga titik rumit, dan desain struktur sering kali ditentukan sesuai dengan persyaratan OEM. Dalam analisis simulasi gerak, lengan ayun tidak dapat mengganggu bagian lain, dan sebagian besar memiliki persyaratan jarak minimum. Misalnya, struktur lembaran logam yang dicap sebagian besar digunakan bersamaan dengan struktur las lembaran logam, lubang rangkaian sensor atau braket sambungan batang penghubung batang penstabil, dll. akan mengubah struktur desain lengan ayun; rongga struktur masih berbentuk “mulut”, dan rongga lengan ayun akan lebih baik. Struktur tertutup lebih baik daripada struktur tidak tertutup. Struktur mesin tempa, rongga struktural sebagian besar berbentuk "I", yang memiliki karakteristik tradisional ketahanan torsi dan tekukan; struktur mesin pengecoran, bentuk dan rongga struktural sebagian besar dilengkapi dengan tulang rusuk penguat dan lubang pengurang berat sesuai dengan karakteristik pengecoran; pengelasan lembaran logam Struktur gabungan dengan penempaan, karena persyaratan ruang tata letak sasis kendaraan, sambungan bola diintegrasikan dalam penempaan, dan penempaan dihubungkan dengan lembaran logam; struktur pemesinan aluminium tempa cor memberikan pemanfaatan dan produktivitas material yang lebih baik daripada penempaan, dan memiliki kekuatan material coran yang lebih unggul, yang merupakan penerapan teknologi baru.
2. Mengurangi transmisi getaran ke bodi, dan desain struktur elemen elastis pada titik sambungan lengan ayun
Karena permukaan jalan yang dilalui mobil tidak bisa benar-benar rata, maka gaya reaksi vertikal permukaan jalan yang bekerja pada roda seringkali berdampak, terutama saat berkendara dengan kecepatan tinggi di permukaan jalan yang buruk, gaya tumbukan ini juga menimbulkan dampak pada pengemudi. merasa tidak nyaman. , elemen elastis dipasang di sistem suspensi, dan sambungan kaku diubah menjadi sambungan elastis. Setelah elemen elastis terkena benturan akan menimbulkan getaran, dan getaran yang terus menerus membuat pengemudi merasa tidak nyaman, sehingga sistem suspensi memerlukan elemen peredam untuk meredam amplitudo getaran dengan cepat.
Titik sambungan pada desain struktur lengan ayun adalah sambungan elemen elastis dan sambungan sambungan bola. Elemen elastis memberikan peredam getaran dan sejumlah kecil derajat kebebasan rotasi dan osilasi. Bushing karet sering digunakan sebagai komponen elastis pada mobil, dan bushing hidrolik serta engsel silang juga digunakan.
Gambar 2 Lengan ayun pengelasan lembaran logam
Struktur bushing karet sebagian besar berupa pipa baja dengan bagian luar karet, atau struktur sandwich dari pipa baja-pipa baja-karet. Pipa baja bagian dalam memerlukan ketahanan tekanan dan persyaratan diameter, dan gerigi anti selip umum terjadi di kedua ujungnya. Lapisan karet menyesuaikan formula material dan struktur desain sesuai dengan persyaratan kekakuan yang berbeda.
Cincin baja terluar sering kali memiliki persyaratan sudut masuk, yang kondusif untuk pemasangan tekan.
Bushing hidrolik memiliki struktur yang kompleks, dan merupakan produk dengan proses yang kompleks dan nilai tambah yang tinggi dalam kategori bushing. Ada rongga pada karet, dan ada oli di dalam rongga tersebut. Desain struktur rongga dilakukan sesuai dengan persyaratan kinerja bushing. Jika oli bocor, bushingnya rusak. Bushing hidrolik dapat memberikan kurva kekakuan yang lebih baik, sehingga mempengaruhi kemampuan berkendara kendaraan secara keseluruhan.
Engsel silang memiliki struktur yang kompleks dan merupakan bagian komposit dari engsel karet dan bola. Ini dapat memberikan daya tahan yang lebih baik daripada bushing, sudut ayun dan sudut rotasi, kurva kekakuan khusus, dan memenuhi persyaratan kinerja seluruh kendaraan. Engsel silang yang rusak akan menimbulkan kebisingan di dalam kabin saat kendaraan sedang bergerak.
3. Dengan pergerakan roda, desain struktur elemen ayun pada titik sambungan lengan ayun
Permukaan jalan yang tidak rata menyebabkan roda melompat ke atas dan ke bawah relatif terhadap badan (rangka), dan pada saat yang sama roda bergerak, seperti berbelok, lurus, dan lain-lain, sehingga lintasan roda harus memenuhi persyaratan tertentu. Lengan ayun dan sambungan universal sebagian besar dihubungkan dengan engsel bola.
Engsel bola lengan ayun dapat memberikan sudut ayun lebih besar dari ±18°, dan dapat memberikan sudut rotasi 360°. Sepenuhnya memenuhi persyaratan runout roda dan kemudi. Dan engsel bola memenuhi persyaratan garansi 2 tahun atau 60.000 km dan 3 tahun atau 80.000 km untuk keseluruhan kendaraan.
Menurut metode sambungan yang berbeda antara lengan ayun dan engsel bola (ball joint), dapat dibagi menjadi sambungan baut atau paku keling, engsel bola memiliki flensa; sambungan interferensi tekan-pas, engsel bola tidak memiliki flensa; terintegrasi, lengan ayun dan engsel bola Semua dalam satu. Untuk struktur lembaran logam tunggal dan struktur las logam multi-lembar, dua jenis sambungan sebelumnya lebih banyak digunakan; jenis sambungan yang terakhir seperti penempaan baja, penempaan aluminium dan besi tuang lebih banyak digunakan
Engsel bola harus memenuhi ketahanan aus di bawah kondisi beban, karena semakin besar sudut kerja dari selongsong, semakin tinggi persyaratan umurnya. Oleh karena itu, engsel bola perlu dirancang sebagai struktur gabungan, termasuk pelumasan ayunan yang baik dan sistem pelumasan tahan debu dan tahan air.
Gambar 3 Lengan ayun tempa aluminium
Dampak desain lengan ayun terhadap kualitas dan harga
1. Faktor kualitas: semakin ringan semakin baik
Frekuensi alami bodi (juga dikenal sebagai frekuensi getaran bebas sistem getaran) yang ditentukan oleh kekakuan suspensi dan massa yang ditopang oleh pegas suspensi (massa pegas) merupakan salah satu indikator kinerja penting sistem suspensi yang mempengaruhi kenyamanan berkendara mobil. Frekuensi getaran vertikal yang digunakan tubuh manusia adalah frekuensi tubuh bergerak naik turun saat berjalan, yaitu sekitar 1-1,6Hz. Frekuensi alami tubuh harus sedekat mungkin dengan rentang frekuensi ini. Ketika kekakuan sistem suspensi konstan, semakin kecil massa pegas, semakin kecil deformasi vertikal suspensi, dan semakin tinggi frekuensi alaminya.
Ketika beban vertikal konstan, semakin kecil kekakuan suspensi, semakin rendah frekuensi alami mobil, dan semakin besar ruang yang dibutuhkan roda untuk melompat ke atas dan ke bawah.
Ketika kondisi jalan dan kecepatan kendaraan sama, semakin kecil massa unsprung maka semakin kecil pula beban impak pada sistem suspensi. Massa tak pegas mencakup massa roda, massa sambungan universal dan lengan pemandu, dll.
Secara umum lengan ayun alumunium mempunyai massa yang paling ringan dan lengan ayun besi cor mempunyai massa yang paling besar. Yang lainnya berada di antara keduanya.
Karena massa satu set lengan ayun sebagian besar kurang dari 10kg, dibandingkan dengan kendaraan dengan massa lebih dari 1000kg, massa lengan ayun tidak banyak berpengaruh terhadap konsumsi bahan bakar.
2. Faktor harga: tergantung rencana desain
Semakin banyak persyaratan, semakin tinggi biayanya. Dengan asumsi bahwa kekuatan struktural dan kekakuan lengan ayun memenuhi persyaratan, persyaratan toleransi manufaktur, kesulitan proses manufaktur, jenis dan ketersediaan material, serta persyaratan korosi permukaan semuanya secara langsung mempengaruhi harga. Misalnya, faktor anti korosi: pelapisan elektro-galvanis, melalui pasivasi permukaan dan perawatan lainnya, dapat mencapai sekitar 144 jam; perlindungan permukaan dibagi menjadi lapisan cat elektroforesis katodik, yang dapat mencapai ketahanan korosi 240 jam melalui penyesuaian ketebalan lapisan dan metode perawatan; seng-besi Atau lapisan seng-nikel, yang dapat memenuhi persyaratan uji anti korosi lebih dari 500 jam. Ketika persyaratan uji korosi meningkat, biaya suku cadang juga meningkat.
Biaya dapat dikurangi dengan membandingkan desain dan skema struktur lengan ayun.
Seperti kita ketahui bersama, pengaturan hard point yang berbeda memberikan performa berkendara yang berbeda pula. Secara khusus, perlu diperhatikan bahwa pengaturan titik keras yang sama dan desain titik sambungan yang berbeda dapat menimbulkan biaya yang berbeda.
Ada tiga jenis sambungan antara bagian struktural dan sambungan bola: sambungan melalui bagian standar (baut, mur, atau paku keling), sambungan sesuai interferensi, dan integrasi. Dibandingkan dengan struktur sambungan standar, struktur sambungan sesuai interferensi mengurangi jenis suku cadang, seperti baut, mur, paku keling, dan suku cadang lainnya. Struktur sambungan satu bagian yang terintegrasi dengan interferensi yang sesuai mengurangi jumlah bagian cangkang sambungan sambungan bola.
Ada dua bentuk sambungan antara komponen struktur dan elemen elastis: elemen elastis depan dan belakang sejajar aksial dan tegak lurus aksial. Metode yang berbeda menentukan proses perakitan yang berbeda. Misalnya arah penekanan bushing searah dan tegak lurus dengan badan lengan ayun. Mesin press dua kepala stasiun tunggal dapat digunakan untuk menekan bushing depan dan belakang secara bersamaan, sehingga menghemat tenaga, peralatan, dan waktu; Jika arah pemasangan tidak konsisten (vertikal), mesin press dua kepala stasiun tunggal dapat digunakan untuk menekan dan memasang bushing secara berurutan, sehingga menghemat tenaga dan peralatan; ketika selongsong dirancang untuk ditekan dari dalam, diperlukan dua stasiun dan dua pengepres, berturut-turut tekan pas selongsong.
