汽车球铰防尘罩的有限元分析.pdf
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- 汽车 防尘 有限元分析
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汽车球铰防尘罩的有限元分析
陈泳
(四川望锦杌械有限公司技术中心,四川成都610200)
摘要:采用 ABAQUS有限元分析软件建立汽车球铰橡胶密封防尘罩的三维分析模型,模拟防尘罩的装配和摆动过程,研究防
尘罩在摆动工况下接触压强的变化和轮廓形状的变化。闻述了防尘罩的3种结构设计失效机制,并对两种橡胶本构模型 Mooney
Rivlin和0gden进行理论阐述和单轴拉伸试验数据的测试拟合。研究结果表明:防尘罩的接触压强在摆动时有较强的非线性变化,
说明防尘罩在摆动中产生的变形会影响密封;防尘罩在摆动中外轮廓与转向节无干涉,密封结构设计能满足需求。
关键词:球铰防尘罩;失效分析;本构模型;复合变形
Finite Element Analysis of Ball Joint Dust Cover
CHEN Yong
(Technical Center, Sichuan Wangjin Machinery Co, Ltd, Chengdu Sichuan 610200, China)
Abstract: 3D) model of ball joint rubber seal dust cover was set up by using ABAQUS software platform, and the process of assembly and
swing was simulated. The contact pressure and outline changes of the dust cover in swing working condition were studied. The failure principles
of the three types structure design for dust cover were explained. Two kinds of rubber constitutive model Mooney-rivlin and Ogden were de-
scribed, and fitting aiming at the data of uniaxial tension test was done. The research results show that the dust cover contact pressure has great
nonlinear change in oscillation, illustrating the dust cover deformation in oscillating affects the seal. The outline of dust cover in swinging can
t intervene with steering knuckle, so sealing structure design can meet the demand
Keywords: Ball joint dust cover; Failure analysis; Constitutive model; Compound deformation
0引言
(1)必须满足动静密封的要求,而且比普通的密封设计更困难
球较应用在汽车底盘部件如控制臂、转向拉杆和稳定杆连的是动密封唇口在实现转动密封的同时要承受防尘罩因摆动运
杆等零件上。球较在汽车底盘中实现了3个方向的转动自由度动形成的侧向的拉压应力,这会在一定程度上影响密封效果,
并承受了较大的行车载荷,实现了可靠的运动功能,就像人的甚至出现肉眼可见的大间隙;(2)防尘罩的外形在摆动中需确
关节一样,是汽车底盘件上的核心零部件。处于底盘部位的球保不能与转向节及车架等外部零件发生干涉,否则会因干涉形
较由于长期暴露在恶劣的自然环境中,要保证正常的工作就要成破损,一旦有泥水从破损部位进入球较结构的内部,则球较
能抵挡泥水、石子、盐雾腐蚀及其他异物的侵袭,因此必须采很快就会出现失效。
用防尘罩对球铰部件进行有效的密封防护。防尘罩是保护球铰
的主要零件,防尘罩的失效必然会导致球铰的失效。因此,对
球铰防尘罩的研究非常重要。在防尘罩的设计中,要对密封效
果和跟随球铰运动后的变形进行仿真分析,确保密封部位的接
锁紧螺母
触压强以及运动变形后与底盘零件无干涉。
转向节
防尘罩
4一球销
1防尘罩的失效分析
5球销座
1.1防尘覃的功能解析
6一球销套
球铰产品需要密封的部位都有较大的相对摆动和旋转运
7一底板
动,因此在可能的选材范围中,橡胶是最合适的选择:(1)橡
胶柔性较好,更能适应各种运动工况的连接;(2)密封效果较
好。图1所示为一典型的球铰结构,其运动方式如下:靠近转
图1典型球铰结构
向节的小唇口与球销实现动密封,球销既要沿自身轴线转动又
要实现任意方向的摆动;大唇口与球销套实现静密封;中间柔1.2防尘單失效机制
性部位形状根据悬架的运动工况而变。因此防尘罩在设计中:
防尘罩密封结构设计的不合理会导致球铰失效,常见的失
收稿日期:2015-01-13
作者简介:陈泳(1975-),男,本科,工程师,研究方向为汽车底盘零部件的设计与仿真。E-mai:ballpoint(@163.com
2015.4 Automobile Parts
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研究与开发
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