一种提高转向节与球头螺栓连接夹紧力的方法
【技术领域】
[0001]本发明属于机械制造领域，它涉及一种提高转向节与球头螺栓连接夹紧力的方法。
【背景技术】
[0002]在汽车转向节与控制臂球头(简称球头)的连接中，螺栓连接是常见的连接方式之一，其普遍应用于空间布置紧凑的小型车辆中。然而，这种连接在售后中曾出现过球头松动的事例，松动会使球头产生疲劳断裂的风险。球头是否会松动的主要考核指标是其拔出力(即拉脱力)，由于加工公差的客观存在和螺栓夹紧力的离散分布，使得球头的拔出力存在不满足要求的风险。
[0003]同时，在汽车转向节与球头的设计过程中，需要考虑球头与转向节的配合间隙、螺栓预紧力、转向节刚度及疲劳性能等因素。螺栓预紧力主要有两个作用，一部分消除转向节与球头的配合间隙(即消隙力)，另一部分则起到夹紧的作用。减小转向节与球头配合间隙所需要的消隙力，即可提高夹紧力，增大球头拔出力。但是在现有设计中，通常是通过整体减弱转向节的刚度来减小消隙力，这种设计会导致转向节的疲劳性能及刚度性能不满足要求。
【发明内容】
[0004]有鉴于此，本发明的目的在于提供一种提高转向节与球头连接夹紧力的方法，以便解决现有技术中存在的上述问题以及其他方面的问题。
[0005]为了实现上述的发明目的，本发明采用了以下技术方案:
一种提高转向节与球头连接夹紧力的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤:
(1)基于三维模拟计算方法来计算出所述转向节与所述球头连接处结构刚度最小位置A;
(2)确定在A位置处待加工的孔的大小:在O至所述转向节在A位置处的截面厚度的范围之间选取数值作为待加工的孔的最大直径，并且假设在A位置处加工了具有所述最大直径的孔的情况下，通过所述三维模拟计算方法来判断所述转向节是否通过疲劳强度、刚度性能和最大设计载荷下永久变形要求的考核指标，且所述球头是否通过球头滑移分析的考核指标；以及
(3)如果这些考核指标都通过，则在A位置处以所述最大直径来加工孔。
[0006]在上述的方法中，优选地，所述三维模拟计算方法是有限元分析方法。
[0007]在上述的方法中，优选地，所述孔是通孔。
[0008]在上述的方法中，优选地，所述孔是通过钻削的方式而加工的。
[0009]在上述的方法中，优选地，所述孔具有圆形或椭圆形横截面。
[0010]本发明的有益效果在于:采用本发明的提高转向节与球头连接夹紧力的方法，可在满足转向节疲劳和刚度性能的前提下，减小转向节与球头的消隙力，并显著提高球头的拔出力，因而增加了设计稳定性。
【附图说明】
[0011]以下将结合附图和实施例，对本发明的技术方案作进一步的详细描述。
[0012]图1是本发明的提高转向节与球头螺栓连接夹紧力的方法的一个实施例的转向节的结构示意图。
[0013]图2是本发明的提高转向节与球头螺栓连接夹紧力的方法的另一个实施例的转向节的结构示意图
图3是转向节与球头连接处加工孔的半径与拔出力(拉脱力)的关系图。
[0014]图4是图1中的转向节与球头连接处在加工完孔之后的结构示意图。
[0015]图5是图1中的转向节与球头连接处在加工孔前后螺栓夹紧力与拔出力(拉脱力)的关系图。
【具体实施方式】
[0016]首先，需要说明的是，以下将以示例方式来具体说明本提高转向节与球头螺栓连接夹紧力的方法的特点和优点等，然而所有的描述仅是用来进行说明的，而不应将其理解为对本发明形成任何限制。此外，在本文所提及各实施例中予以描述或隐含的任意单个技术特征，或者被显示或隐含在各附图中的任意单个技术特征，仍然可在这些技术特征(或其等同物)之间继续进行任意组合或删减，从而获得可能未在本文中直接提及的本发明的更多其他实施例。
[0017]本发明提供了一种提高转向节与球头螺栓连接夹紧力的方法，针对各个车型的转向节与球头螺栓连接的形式，该方法通过在转向节上加工孔的优化设计可以显著提高转向节与球头螺栓连接夹紧力，从图3中可以清楚地看到，加工孔的半径越大，拔出力(即拉脱力)越大，减小消隙力的效果越明显。因此，确定最优加工孔的参数的具体实施方案中的一种实施例如下。
[0018]步骤一,基于三维模拟计算方法(诸如有限元分析方法等)，计算出转向节与球头连接处结构刚度最小位置A，从而确定待加工的孔位置所在的区域。以如图1所示的转向节I为例，经过三维模拟计算方法可以得出当转向节连接处夹紧时，结构刚度最小位置A为图1中圈出的基本上对称的两个区域，即夹紧时最易变形的部分在此处，因此为减小该转向节I在与相应的球头(未示出)夹紧时产生的消隙力，转向节I中待加工的孔的位置可以确定在A位置处附近。
[0019]由于汽车转向节与球头连接的不同结构形式，螺栓夹紧时引起的转向节变形部位不同，结构刚度最小位置亦不同。图2示出了汽车转向节的另一种常见的结构，当该转向节I’连接处夹紧时，结构刚度最小位置A’为图2中圈出的区域，即该转向节I’在与球头(未示出)夹紧时最易变形的部分为A’处，因此，加工孔的最大半径处应位于A’位置附近，以使得减小消隙力效果最佳。
[0020]步骤二，确定在A位置处待加工的孔的大小。如上文所阐述的。在转向节的结构刚度最小位置处加工的孔越大，减小消隙力的效果越明显，但是本领域的技术人员认识到，汽车的转向节在设计时有刚度要求，待加工的孔的半径过大会削弱A位置处的局部刚度，因此该孔的半径不能过大而导致此处刚度不满足设计要求，假设转向节在满足刚度要求时的最大允许的加工孔的半径为Rl ;另外，汽车的转向节在设计时有疲劳强度的要求，加工孔会削弱转向节的疲劳强度，因此待加工的孔半径不能过大而导致疲劳强度不满足设计要求，假设转向节在满足刚度要求时的最大允许的加工孔的半径为R2 ;此外，由于加工孔后使球头与转向节的可接触面积减小，在某些设计载荷下，球头会使转向节加工孔处的接触面有压溃的风险，因而产生永久塑性变