车辆球面销设计方法、车辆球面销及车辆与流程

本发明涉及车辆，特别涉及一种车辆球面销设计方法、车辆球面销及车辆。

背景技术：

1、球面销可以用于车辆的悬架系统中，球面销作为连接控制臂和转向节的器件，使控制臂可以相对于转向节运动，即控制臂或转向节可以绕球面销的轴线转动，并且控制臂或转向节可以绕球面销的球心摆动。车辆球面销的尺寸规格较多，其中，球销的尺寸与球面销的结构强度直接关联。为了提高球面销的结构强度增大球销的尺寸，会导致球面销的摆动角度降低；而为了增大球面销的摆动角度而减小球销的尺寸，又会导致球面销的结构强度降低。然而，如何平衡球销尺寸和球面销摆动角度的关系成为车辆球面销设计方法的关键。

技术实现思路

1、本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种车辆球面销设计方法，保证球面销的结构强度达到悬架系统的强度要求，并且确保球面销能够实现控制臂和转向节所需的摆动角度，以设计出综合性能较好的球面销。

2、本发明还提供包括执行上述车辆球面销设计方法设计得到的车辆球面销，以及采用上述车辆球面销的车辆。

3、根据本发明实施例第一方面的车辆球面销设计方法，用于设计球面销，车辆具有悬架系统，所述悬架系统包括控制臂和转向节，所述球面销包括球座、球销和球碗，所述球销设于所述球座中，所述球碗设置在所述球销与所述球座之间，所述球座设有第一端口，所述球销设有第一连接柱，所述第一连接柱能够在所述第一端口中摆动，所述球座与所述第一连接柱分别用于连接所述控制臂和所述转向节，所述设计方法，包括：

4、获取所述控制臂与所述转向节施加于所述球面销的载荷极值，并根据所述球碗的材料性质得到所述球碗的抗压强度；

5、根据所述载荷极值与所述抗压强度得到所述球销的实际直径；

6、获取所述控制臂相对于所述转向节的摆动角度；

7、根据所述摆动角度和所述实际直径计算，得到所述第一端口的第一内径和所述第一连接柱的第一外径。

8、根据本发明实施例的车辆球面销设计方法，至少具有如下有益效果：在悬架系统正常运行的情况下，通过悬架系统的受力分析得到控制臂和转向节施加在球面销的载荷极值，通过球碗的材料性质查找得到球碗的抗压强度；然后先设定球销的实际直径，根据球销的实际直径计算出球碗与球销的接触面积，再根据接触面积和载荷极值计算出应力极值，将应力极值与抗压强度进行对比，当应力极值小于抗压强度时，证明该实际直径符合要求；若应力极值大于抗压强度，需要增大实际直径以降低应力极值；若应力极值与抗压强度之间相差较大，可以适当减少实际直径以提高应力极值；之后再获取控制臂和转向节所需的摆动角度，令第一端口的第一内径小于球销的实际直径，由所需的摆动角度限定出第一端口的第一内径和第一连接柱的第一外径，防止第一内径过大造成球销从第一端口脱出、避免第一外径过小造成第一连接柱结构强度过低；保证球面销的结构强度达到悬架系统的强度要求，并且确保球面销能够实现控制臂和转向节所需的摆动角度，以设计出综合性能较好的球面销。

9、根据本发明的一些实施例，所述根据所述载荷极值与所述抗压强度得到所述球销的实际直径，包括：

10、设定所述球销的预设直径，根据所述预设直径得到所述球销与所述球碗的预设接触面积；

11、根据所述载荷极值和所述预设接触面积得到压强极值，判断所述压强极值是否小于所述抗压强度；

12、当确定所述压强极值小于所述抗压强度，将所述抗压强度与所述压强极值作差得到差值，并判断所述差值是否小于预设阈值；

13、当确定所述差值小于所述预设阈值，将所述预设直径确定为所述实际直径。

14、根据本发明的一些实施例，所述根据所述载荷极值和所述预设接触面积得到压强极值，判断所述压强极值是否小于所述抗压强度，包括：

15、将所述载荷极值沿所述第一连接柱的径向和轴向分解成径向极值、第一轴向极值和第二轴向极值，并将所述预设接触面积沿所述第一连接柱的径向和轴向分解成径向面积、第一轴向面积和第二轴向面积；

16、根据所述径向极值和所述径向面积得到径向压强；

17、根据所述第一轴向极值和所述第一轴向面积得到第一轴向压强；

18、根据所述第二轴向极值和所述第二轴向面积得到第二轴向压强；

19、将所述径向压强、所述第一轴向压强和所述第二轴向压强分别与所述抗压强度进行对比；

20、当将所述径向压强、所述第一轴向压强和所述第二轴向压强中任意一个小于所述抗压强度，判定所述压强极值小于所述抗压强度。

21、根据本发明的一些实施例，所述设计方法，还包括：

22、获取所述控制臂与所述转向节施加于所述球面销的载荷极限，所述载荷极限大于所述载荷极值；

23、根据所述球碗的材料性质得到所述球碗的屈服强度，所述屈服强度大于所述抗压强度；

24、根据所述实际直径得到所述球销与所述球碗的实际接触面积；

25、根据所述载荷极限和所述实际接触面积得到压强极限，判断所述压强极限是否小于所述屈服强度；

26、当确定所述压强极限小于所述屈服强度，执行所述根据所述摆动角度和所述实际直径计算，得到所述第一端口的第一内径和所述第一连接柱的第一外径。

27、根据本发明的一些实施例，所述根据所述载荷极限和所述实际接触面积得到压强极限，判断所述压强极限是否小于所述屈服强度，包括：

28、将所述载荷极限沿所述第一连接柱的径向和轴向分解成径向极限、第一轴向极限和第二轴向极限，并将所述实际接触面积沿所述第一连接柱的径向和轴向分解成实际径向面积、第一实际轴向面积和第二实际轴向面积；

29、根据所述径向极限和所述实际径向面积得到径向压强极限；

30、根据所述第一轴向极限和所述第一实际轴向面积得到第一轴向压强极限；

31、根据所述第二实际轴向极限和所述第二实际轴向面积得到第二轴向压强极限；

32、将所述径向压强极限、所述第一轴向压强极限和所述第二轴向压强极限分别与所述屈服强度进行对比；

33、当将所述径向压强极限、所述第一轴向压强极限和所述第二轴向压强极限中任意一个小于所述屈服强度，判定所述压强极限小于所述屈服强度。

34、根据本发明的一些实施例，所述球面销还包括紧固件，所述球销设有连接孔，所述连接孔与所述紧固件配合使所述球销连接所述控制臂或所述转向节，所述设计方法，还包括：

35、获取所述紧固件的配合外径和配合长度；

36、根据所述配合外径得到所述连接孔的配合内径，根据所述配合长度得到所述连接孔的内配合长度。

37、根据本发明的一些实施例，所述设计方法，还包括：

38、根据所述配合内径和所述第一外径计算得到所述第一连接柱的端面面积，判断所述端面面积是否小于预设面积；

39、当确定所述端面面积小于所述预设面积，根据所述第一连接柱的形状设计垫圈，所述垫圈用于套设于所述第一连接柱的末端。

40、根据本发明的一些实施例，所述垫圈设有装配孔与抵接端面，所述装配孔用于套设所述第一连接柱，所述抵接端面用于抵接所述控制臂或所述转向节，所述根据所述第一连接柱的形状设计垫圈，包括：

41、根据所述第一外径得到所述装配孔的装配内径，并根据所述第一内径得到所述垫圈的装配外径；

42、根据所述装配外径得到所述抵接端面的抵接面积，将所述抵接面积设定为大于或等于所述预设面积。

43、根据本发明的一些实施例，所述球座还设有第二端口，所述第二端口具有第二内径，所述第二内径小于所述第一内径，所述球销还设有第二连接柱，所述第二连接柱能够在所述第二端口中摆动，所述设计方法，还包括：

44、根据所述摆动角度和所述实际直径计算，得到所述第二端口的所述第二内径和所述第二连接柱的第二外径。

45、根据本发明的一些实施例，所述设计方法，还包括：

46、获取所述控制臂和所述转向节之间用于安装所述球面销的空间尺寸；

47、根据所述空间尺寸得到所述球面销的外配合长度和外配合直径。

48、根据本发明实施例第二方面的车辆球面销，由上述第一方面实施例所述的车辆球面销设计方法设计得到。

49、根据本发明实施例的车辆球面销，至少具有如下有益效果：保证球面销的结构强度达到悬架系统的强度要求，并且确保球面销能够实现控制臂和转向节所需的摆动角度，球面销的综合性能较好。

50、根据本发明实施例第三方面的车辆，包括上述第二方面实施例所述的车辆球面销。

51、车辆采用车辆球面销，保证球面销的结构强度达到悬架系统的强度要求，并且确保球面销能够实现控制臂和转向节所需的摆动角度，球面销的综合性能较好。

52、由于车辆采用了上述实施例的车辆球面销的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再赘述。

53、本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。