Lengan ayun biasanya terletak di antara roda dan bodi, dan merupakan komponen keselamatan yang berkaitan dengan pengemudi yang mentransmisikan gaya, melemahkan transmisi getaran, dan mengendalikan arah.
Lengan ayun biasanya terletak di antara roda dan bodi, dan merupakan komponen keselamatan yang terkait dengan pengemudi yang menyalurkan gaya, mengurangi transmisi getaran, dan mengendalikan arah. Artikel ini memperkenalkan desain struktural umum lengan ayun di pasaran, dan membandingkan serta menganalisis pengaruh berbagai struktur terhadap proses, kualitas, dan harga.
Suspensi rangka mobil secara garis besar dibagi menjadi suspensi depan dan suspensi belakang. Baik suspensi depan maupun belakang memiliki lengan ayun untuk menghubungkan roda dan bodi. Lengan ayun biasanya terletak di antara roda dan bodi.
Peran lengan ayun pemandu adalah untuk menghubungkan roda dan rangka, menyalurkan gaya, mengurangi transmisi getaran, dan mengendalikan arah. Ini adalah komponen keselamatan yang melibatkan pengemudi. Ada bagian struktural yang menyalurkan gaya dalam sistem suspensi, sehingga roda bergerak relatif terhadap bodi sesuai dengan lintasan tertentu. Bagian struktural menyalurkan beban, dan seluruh sistem suspensi menanggung kinerja penanganan mobil.
Fungsi umum dan desain struktur lengan ayun mobil
1. Untuk memenuhi persyaratan pemindahan beban, desain dan teknologi struktur lengan ayun
Sebagian besar mobil modern menggunakan sistem suspensi independen. Menurut bentuk struktural yang berbeda, sistem suspensi independen dapat dibagi menjadi tipe wishbone, tipe lengan trailing, tipe multi-link, tipe candle, dan tipe McPherson. Lengan silang dan lengan trailing adalah struktur dua gaya untuk lengan tunggal dalam multi-link, dengan dua titik sambungan. Dua batang dua gaya dipasang 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 adalah struktur segitiga yang stabil yang dapat menahan beban dalam berbagai arah.
Struktur lengan ayun dua gaya sederhana, dan desain struktural sering ditentukan menurut keahlian profesional dan kenyamanan pemrosesan yang berbeda dari setiap perusahaan. Misalnya, struktur lembaran logam yang dicap (lihat Gambar 1), struktur desainnya adalah pelat baja tunggal tanpa pengelasan, dan rongga struktural sebagian besar berbentuk "I"; struktur lembaran logam yang dilas (lihat Gambar 2), struktur desainnya adalah pelat baja yang dilas, dan rongga strukturalnya lebih banyak berbentuk "口"; atau pelat tulangan lokal digunakan untuk mengelas dan memperkuat posisi berbahaya; struktur pemrosesan mesin tempa baja, rongga strukturalnya padat, dan bentuknya sebagian besar disesuaikan menurut persyaratan tata letak sasis; struktur pemrosesan mesin tempa aluminium (lihat Gambar 3), strukturnya Rongga padat, dan persyaratan bentuknya mirip dengan penempaan baja; struktur pipa baja sederhana dalam struktur, dan rongga strukturalnya melingkar.
Struktur lengan ayun tiga titik rumit, dan desain struktural sering 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 pada saat yang sama dengan struktur las lembaran logam, lubang harness sensor atau braket sambungan batang penghubung batang penstabil, dll. akan mengubah struktur desain lengan ayun; rongga struktural masih berbentuk "mulut", dan rongga lengan ayun akan Struktur tertutup lebih baik daripada struktur yang tidak tertutup. Struktur mesin tempa, rongga struktural sebagian besar berbentuk "I", yang memiliki karakteristik tradisional torsi dan ketahanan 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 terintegrasi dalam penempaan, dan penempaan dihubungkan dengan lembaran logam; Struktur permesinan aluminium tempa cor memberikan pemanfaatan material dan produktivitas yang lebih baik daripada penempaan, dan memiliki kekuatan material yang lebih unggul dari pengecoran, yang merupakan penerapan teknologi baru.
2. Mengurangi transmisi getaran ke bodi, dan desain struktural elemen elastis pada titik sambungan lengan ayun
Karena permukaan jalan tempat mobil melaju tidak bisa benar-benar datar, gaya reaksi vertikal permukaan jalan yang bekerja pada roda sering kali menimbulkan benturan, terutama saat melaju dengan kecepatan tinggi di permukaan jalan yang buruk, gaya benturan ini juga menyebabkan pengemudi merasa tidak nyaman. , elemen elastis dipasang di sistem suspensi, dan sambungan kaku diubah menjadi sambungan elastis. Setelah elemen elastis terbentur, ia menghasilkan getaran, dan getaran terus-menerus membuat pengemudi merasa tidak nyaman, sehingga sistem suspensi membutuhkan elemen peredam untuk mengurangi amplitudo getaran dengan cepat.
Titik sambungan dalam desain struktural lengan ayun adalah sambungan elemen elastis dan sambungan ball joint. Elemen elastis memberikan peredaman 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 karet di bagian luar, atau struktur sandwich dari pipa baja-karet-pipa baja. Pipa baja bagian dalam memerlukan persyaratan ketahanan tekanan dan diameter, dan gerigi antiselip umum terdapat 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 dengan tekanan.
Bushing hidrolik memiliki struktur yang kompleks, dan merupakan produk dengan proses yang kompleks dan nilai tambah yang tinggi dalam kategori bushing. Terdapat rongga pada karet, dan terdapat oli pada rongga tersebut. Desain struktur rongga dilakukan sesuai dengan persyaratan kinerja bushing. Jika oli bocor, bushing akan rusak. Bushing hidrolik dapat memberikan kurva kekakuan yang lebih baik, yang memengaruhi kemampuan berkendara kendaraan secara keseluruhan.
Engsel silang memiliki struktur yang kompleks dan merupakan bagian komposit dari engsel karet dan bola. Engsel ini dapat memberikan daya tahan yang lebih baik daripada bushing, sudut ayun dan sudut putar, kurva kekakuan khusus, dan memenuhi persyaratan kinerja seluruh kendaraan. Engsel silang yang rusak akan menimbulkan suara bising ke dalam kabin saat kendaraan sedang melaju.
3. Dengan pergerakan roda, desain struktural elemen ayun pada titik sambungan lengan ayun
Permukaan jalan yang tidak rata menyebabkan roda-roda melompat naik turun relatif terhadap bodi (rangka), dan pada saat yang sama roda-roda bergerak, seperti berbelok, melaju lurus, dsb., sehingga lintasan roda-roda harus memenuhi persyaratan tertentu. Lengan ayun dan sambungan universal sebagian besar dihubungkan oleh 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 seluruh kendaraan.
Menurut metode penyambungan yang berbeda antara lengan ayun dan engsel bola (sambungan bola), 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 logam lembaran tunggal dan struktur las logam lembaran multi, dua jenis sambungan sebelumnya lebih banyak digunakan; jenis sambungan terakhir seperti penempaan baja, penempaan aluminium dan besi cor lebih banyak digunakan
Engsel bola harus memenuhi ketahanan aus di bawah kondisi beban, karena sudut kerja yang lebih besar daripada bushing, persyaratan masa pakainya lebih tinggi. Oleh karena itu, engsel bola harus dirancang sebagai struktur gabungan, termasuk pelumasan ayunan yang baik dan sistem pelumasan antidebu dan antiair.
Gambar 3 Lengan ayun tempa aluminium
Dampak desain lengan ayun terhadap kualitas dan harga
1. Faktor kualitas: semakin ringan semakin baik
Frekuensi alami tubuh (juga dikenal sebagai frekuensi getaran bebas dari sistem getaran) yang ditentukan oleh kekakuan suspensi dan massa yang didukung oleh pegas suspensi (massa pegas) merupakan salah satu indikator kinerja penting dari sistem suspensi yang memengaruhi kenyamanan berkendara mobil. Frekuensi getaran vertikal yang digunakan oleh tubuh manusia adalah frekuensi tubuh yang bergerak ke atas dan ke bawah saat berjalan, yaitu sekitar 1-1,6 Hz. 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 alami.
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.
Bila kondisi jalan dan kecepatan kendaraan sama, semakin kecil massa tak teredam, semakin kecil pula beban benturan pada sistem suspensi. Massa tak teredam meliputi massa roda, sambungan universal, dan massa lengan pemandu, dll.
Secara umum, lengan ayun aluminium memiliki massa paling ringan dan lengan ayun besi cor memiliki massa paling besar. Yang lainnya berada di antara keduanya.
Karena massa satu set lengan ayun sebagian besar kurang dari 10 kg, dibandingkan dengan kendaraan bermassa lebih dari 1000 kg, massa lengan ayun hanya memberi sedikit pengaruh pada konsumsi bahan bakar.
2. Faktor harga: tergantung pada rencana desain
Semakin banyak persyaratan, semakin tinggi biayanya. Atas dasar bahwa kekuatan struktural dan kekakuan lengan ayun memenuhi persyaratan, persyaratan toleransi manufaktur, kesulitan proses manufaktur, jenis dan ketersediaan material, dan persyaratan korosi permukaan semuanya secara langsung memengaruhi harga. Misalnya, faktor anti-korosi: pelapisan elektro-galvanis, melalui pasivasi permukaan dan perawatan lainnya, dapat mencapai sekitar 144 jam; perlindungan permukaan dibagi menjadi pelapisan cat elektroforesis katoda, yang dapat mencapai ketahanan korosi 240 jam melalui penyesuaian ketebalan lapisan dan metode perawatan; pelapisan seng-besi atau seng-nikel, yang dapat memenuhi persyaratan uji anti-korosi lebih dari 500 jam. Seiring meningkatnya persyaratan uji korosi, demikian pula biaya komponennya.
Biaya dapat dikurangi dengan membandingkan skema desain dan struktur lengan ayun.
Seperti yang kita ketahui, pengaturan titik keras yang berbeda memberikan kinerja berkendara yang berbeda. Secara khusus, perlu diperhatikan bahwa pengaturan titik keras yang sama dan desain titik sambungan yang berbeda dapat memberikan biaya yang berbeda.
Terdapat tiga jenis sambungan antara komponen struktural dan sambungan bola: sambungan melalui komponen standar (baut, mur, atau paku keling), sambungan interferensi, dan integrasi. Dibandingkan dengan struktur sambungan standar, struktur sambungan interferensi mengurangi jenis komponen, seperti baut, mur, paku keling, dan komponen lainnya. Struktur sambungan terpadu satu bagian daripada struktur sambungan interferensi mengurangi jumlah komponen cangkang sambungan bola.
Ada dua bentuk koneksi antara anggota struktural dan elemen elastis: elemen elastis depan dan belakang sejajar secara aksial dan tegak lurus secara aksial. Metode yang berbeda menentukan proses perakitan yang berbeda. Misalnya, arah pengepresan bushing berada pada arah yang sama dan tegak lurus dengan bodi lengan ayun. Pengepres kepala ganda stasiun tunggal dapat digunakan untuk menekan-pas bushing depan dan belakang pada saat yang sama, menghemat tenaga kerja, peralatan, dan waktu; Jika arah pemasangan tidak konsisten (vertikal), pengepres kepala ganda stasiun tunggal dapat digunakan untuk menekan dan memasang bushing secara berurutan, menghemat tenaga kerja dan peralatan; ketika bushing dirancang untuk ditekan dari dalam, dua stasiun dan dua pengepres diperlukan, secara berurutan menekan-pas bushing.
