يقع الذراع المتأرجح عادة بين العجلة والجسم، وهو أحد مكونات الأمان المتعلقة بالسائق الذي ينقل القوة، ويضعف نقل الاهتزازات، ويتحكم في الاتجاه.
يقع ذراع التأرجح عادة بين العجلة والجسم، وهو أحد مكونات الأمان المتعلقة بالسائق الذي ينقل القوة، ويقلل من انتقال الاهتزازات، ويتحكم في الاتجاه. تقدم هذه المقالة التصميم الهيكلي الشائع للذراع المتأرجح في السوق، وتقارن وتحلل تأثير الهياكل المختلفة على العملية والجودة والسعر.
ينقسم تعليق هيكل السيارة تقريبًا إلى تعليق أمامي وتعليق خلفي. يحتوي كل من نظام التعليق الأمامي والخلفي على أذرع متأرجحة لتوصيل العجلات والجسم. توجد الأذرع المتأرجحة عادةً بين العجلات والجسم.
يتمثل دور ذراع التوجيه المتأرجح في توصيل العجلة والإطار، ونقل القوة، وتقليل انتقال الاهتزاز، والتحكم في الاتجاه. إنه عنصر السلامة الذي يشمل السائق. توجد أجزاء هيكلية ناقلة للقوة في نظام التعليق، بحيث تتحرك العجلات نسبةً إلى الجسم وفق مسار معين. تنقل الأجزاء الهيكلية الحمولة، ويتحمل نظام التعليق بأكمله أداء التعامل مع السيارة.
الوظائف المشتركة وتصميم هيكل ذراع تأرجح السيارة
1. لتلبية متطلبات نقل الحمولة، وتصميم هيكل الذراع المتأرجح والتكنولوجيا
تستخدم معظم السيارات الحديثة أنظمة تعليق مستقلة. وفقًا للأشكال الهيكلية المختلفة، يمكن تقسيم أنظمة التعليق المستقلة إلى نوع عظم الترقوة، ونوع الذراع الخلفية، ونوع متعدد الوصلات، ونوع الشمعة، ونوع ماكفرسون. الذراع المتقاطع والذراع الخلفي عبارة عن هيكل ثنائي القوة لذراع واحد في الوصلات المتعددة، مع نقطتي اتصال. يتم تجميع قضيبين ثنائيي القوة على المفصل العالمي بزاوية معينة، وتشكل خطوط الاتصال الخاصة بنقاط الاتصال هيكلًا مثلثًا. إن الذراع السفلي للتعليق الأمامي من MacPherson عبارة عن ذراع متأرجح نموذجي ثلاثي النقاط مع ثلاث نقاط اتصال. الخط الذي يربط نقاط الاتصال الثلاث عبارة عن هيكل مثلث مستقر يمكنه تحمل الأحمال في اتجاهات متعددة.
هيكل الذراع المتأرجح ثنائي القوة بسيط، وغالبًا ما يتم تحديد التصميم الهيكلي وفقًا للخبرة المهنية المختلفة وسهولة المعالجة لكل شركة. على سبيل المثال، هيكل الصفائح المعدنية المختوم (انظر الشكل 1)، هيكل التصميم عبارة عن لوح فولاذي واحد بدون لحام، والتجويف الهيكلي في الغالب على شكل "I"؛ هيكل الصفائح المعدنية الملحومة (انظر الشكل 2)، هيكل التصميم عبارة عن صفيحة فولاذية ملحومة، والتجويف الهيكلي أكثر على شكل "口"؛ أو يتم استخدام ألواح التعزيز المحلية للحام وتقوية الوضع الخطير؛ هيكل معالجة آلة تزوير الفولاذ، والتجويف الهيكلي صلب، ويتم تعديل الشكل في الغالب وفقًا لمتطلبات تخطيط الهيكل؛ هيكل معالجة آلة تزوير الألومنيوم (انظر الشكل 3)، الهيكل التجويف صلب، ومتطلبات الشكل مشابهة لتزوير الفولاذ؛ هيكل الأنابيب الفولاذية بسيط في الهيكل، والتجويف الهيكلي دائري.
هيكل الذراع المتأرجح ثلاثي النقاط معقد، وغالبًا ما يتم تحديد التصميم الهيكلي وفقًا لمتطلبات OEM. في تحليل محاكاة الحركة، لا يمكن للذراع المتأرجح أن يتداخل مع الأجزاء الأخرى، ومعظمها لديه الحد الأدنى من متطلبات المسافة. على سبيل المثال، يتم استخدام هيكل الصفائح المعدنية المختومة في الغالب في نفس الوقت الذي يتم فيه استخدام هيكل الصفائح المعدنية الملحومة، أو فتحة تسخير المستشعر أو دعامة توصيل قضيب التثبيت، وما إلى ذلك، مما سيغير هيكل تصميم الذراع المتأرجح؛ لا يزال التجويف الهيكلي على شكل "فم"، وتجويف الذراع المتأرجح سيكون الهيكل المغلق أفضل من الهيكل غير المغلق. تشكيل الهيكل الميكانيكي، يكون التجويف الهيكلي في الغالب على شكل "I"، والذي يتميز بالخصائص التقليدية لمقاومة الالتواء والانحناء؛ يتم تجهيز هيكل الصب والشكل والتجويف الهيكلي في الغالب بأضلاع تقوية وثقوب لتقليل الوزن وفقًا لخصائص الصب ؛ لحام الصفائح المعدنية الهيكل المدمج مع التزوير، نظرًا لمتطلبات مساحة التخطيط لهيكل السيارة، يتم دمج المفصل الكروي في التزوير، ويتم توصيل التزوير بالصفائح المعدنية؛ يوفر هيكل تصنيع الألمنيوم المصبوب استخدامًا وإنتاجية أفضل للمواد مقارنة بالتزوير، كما أنه متفوق على قوة المواد للمسبوكات، وهو تطبيق التكنولوجيا الجديدة.
2. تقليل انتقال الاهتزاز إلى الجسم، والتصميم الهيكلي للعنصر المرن عند نقطة اتصال الذراع المتأرجح
نظرًا لأن سطح الطريق الذي تسير عليه السيارة لا يمكن أن يكون مسطحًا تمامًا، فإن قوة رد الفعل الرأسية لسطح الطريق المؤثرة على العجلات غالبًا ما تكون مؤثرة، خاصة عند القيادة بسرعة عالية على سطح طريق سيئ، كما تتسبب قوة التأثير هذه أيضًا في إصابة السائق لتشعر بعدم الارتياح. يتم تثبيت العناصر المرنة في نظام التعليق، ويتم تحويل الاتصال الصلب إلى اتصال مرن. بعد صدم العنصر المرن، فإنه يولد اهتزازًا، والاهتزاز المستمر يجعل السائق يشعر بعدم الراحة، لذلك يحتاج نظام التعليق إلى عناصر تخميد لتقليل سعة الاهتزاز بسرعة.
نقاط الاتصال في التصميم الهيكلي للذراع المتأرجح هي وصلة العناصر المرنة ووصلة الكرة المشتركة. توفر العناصر المرنة تخميدًا للاهتزاز وعددًا صغيرًا من درجات الحرية الدورانية والمتذبذبة. غالبًا ما تستخدم البطانات المطاطية كمكونات مرنة في السيارات، كما تستخدم البطانات الهيدروليكية والمفصلات المتقاطعة أيضًا.
الشكل 2: ذراع تأرجح لحام الصفائح المعدنية
هيكل البطانة المطاطية هو في الغالب عبارة عن أنبوب فولاذي مع مطاط خارجي، أو هيكل شطيرة من الأنابيب الفولاذية والمطاطية والفولاذية. يتطلب الأنبوب الفولاذي الداخلي مقاومة الضغط ومتطلبات القطر، كما أن المسننات المضادة للانزلاق شائعة في كلا الطرفين. تقوم الطبقة المطاطية بتعديل صيغة المادة وهيكل التصميم وفقًا لمتطلبات الصلابة المختلفة.
غالبًا ما تحتوي الحلقة الفولاذية الخارجية على متطلبات زاوية الإدخال، مما يفضي إلى تركيب الضغط.
تتميز الجلبة الهيدروليكية ببنية معقدة، وهي منتج ذو عملية معقدة وقيمة مضافة عالية في فئة الجلبة. يوجد تجويف في المطاط ويوجد زيت في التجويف. يتم تنفيذ تصميم هيكل التجويف وفقًا لمتطلبات أداء الجلبة. إذا تسرب الزيت، فإن البطانة تالفة. يمكن أن توفر البطانات الهيدروليكية منحنى صلابة أفضل، مما يؤثر على قابلية قيادة السيارة بشكل عام.
تتميز المفصلة المتقاطعة ببنية معقدة وهي جزء مركب من المفصلات المطاطية والكرة. يمكن أن توفر متانة أفضل من الجلبة، وزاوية التأرجح وزاوية الدوران، ومنحنى الصلابة الخاصة، وتلبية متطلبات الأداء للمركبة بأكملها. سوف تتسبب المفصلات المتقاطعة التالفة في حدوث ضوضاء في الكابينة أثناء تحرك السيارة.
3. مع حركة العجلة، يتم التصميم الهيكلي لعنصر التأرجح عند نقطة اتصال ذراع التأرجح
يؤدي سطح الطريق غير المستوي إلى قفز العجلات لأعلى ولأسفل بالنسبة إلى الجسم (الإطار)، وفي نفس الوقت تتحرك العجلات، مثل الدوران والسير بشكل مستقيم وما إلى ذلك، مما يتطلب مسار العجلات لتلبية متطلبات معينة. يتم توصيل الذراع المتأرجح والمفصل العالمي في الغالب بواسطة مفصل كروي.
يمكن أن توفر المفصلة الكروية ذات الذراع المتأرجحة زاوية تأرجح أكبر من ±18 درجة، ويمكن أن توفر زاوية دوران تبلغ 360 درجة. يفي تمامًا بمتطلبات تشغيل العجلات والتوجيه. وتفي المفصلة الكروية بمتطلبات الضمان لمدة سنتين أو 60,000 كم و3 سنوات أو 80,000 كم للمركبة بأكملها.
وفقًا لطرق الاتصال المختلفة بين ذراع التأرجح والمفصلة الكروية (المفصل الكروي)، يمكن تقسيمها إلى وصلة مسمار أو برشام، والمفصلة الكروية لها شفة؛ وصلة تداخل مناسبة للضغط، المفصلة الكروية لا تحتوي على شفة؛ متكامل، الذراع المتأرجح والمفصل الكروي الكل في واحد. بالنسبة للهيكل المعدني المفرد والهيكل الملحوم متعدد الصفائح المعدنية، يتم استخدام النوعين السابقين من الوصلات على نطاق أوسع؛ يتم استخدام النوع الأخير من التوصيلات مثل تزوير الفولاذ وتزوير الألومنيوم والحديد الزهر على نطاق واسع
تحتاج المفصلة الكروية إلى تلبية مقاومة التآكل في ظل حالة الحمل، نظرًا لزاوية العمل الأكبر من الجلبة، ومتطلبات العمر الأعلى. لذلك، يجب تصميم المفصلة الكروية كهيكل مدمج، بما في ذلك التشحيم الجيد للأرجوحة ونظام التشحيم المقاوم للغبار والماء.
الشكل 3: ذراع متأرجح من الألومنيوم
تأثير تصميم الذراع المتأرجح على الجودة والسعر
1. عامل الجودة: كلما كان أخف كلما كان ذلك أفضل
يعد التردد الطبيعي للجسم (المعروف أيضًا بتردد الاهتزاز الحر لنظام الاهتزاز) الذي تحدده صلابة التعليق والكتلة المدعومة بنابض التعليق (الكتلة النابضة) أحد مؤشرات الأداء المهمة لنظام التعليق والتي تؤثر على راحة ركوب السيارة. تردد الاهتزاز العمودي الذي يستخدمه جسم الإنسان هو تردد حركة الجسم لأعلى ولأسفل أثناء المشي، وهو حوالي 1-1.6 هرتز. يجب أن يكون التردد الطبيعي للجسم أقرب ما يمكن إلى نطاق التردد هذا. عندما تكون صلابة نظام التعليق ثابتة، كلما كانت كتلة النوابض أصغر، قل التشوه الرأسي للتعليق، وارتفع التردد الطبيعي.
عندما يكون الحمل الرأسي ثابتًا، كلما قلت صلابة التعليق، انخفض التردد الطبيعي للسيارة، وزادت المساحة اللازمة لقفز العجلة لأعلى ولأسفل.
عندما تكون ظروف الطريق وسرعة السيارة متماثلتين، كلما كانت الكتلة غير المعلقة أصغر، قل حمل التأثير على نظام التعليق. تشتمل الكتلة غير المعلقة على كتلة العجلة والمفصل العام وكتلة ذراع التوجيه، وما إلى ذلك.
بشكل عام، الذراع المتأرجح المصنوع من الألومنيوم لديه الكتلة الأخف والذراع المتأرجح المصنوع من الحديد الزهر لديه الكتلة الأكبر. والبعض الآخر بينهما.
نظرًا لأن كتلة مجموعة أذرع التأرجح أقل من 10 كجم في الغالب، مقارنة بمركبة ذات كتلة أكثر من 1000 كجم، فإن كتلة ذراع التأرجح لها تأثير ضئيل على استهلاك الوقود.
2. عامل السعر: يعتمد على خطة التصميم
كلما زادت المتطلبات، ارتفعت التكلفة. على أساس أن القوة الهيكلية والصلابة للذراع المتأرجح تلبي المتطلبات، فإن متطلبات تحمل التصنيع، وصعوبة عملية التصنيع، ونوع المادة وتوافرها، ومتطلبات تآكل السطح كلها تؤثر بشكل مباشر على السعر. على سبيل المثال، العوامل المضادة للتآكل: الطلاء المجلفن كهربائيًا، من خلال تخميل السطح والمعالجات الأخرى، يمكن أن يحقق حوالي 144 ساعة؛ تنقسم حماية السطح إلى طلاء طلاء كهربائي كاثودي، والذي يمكن أن يحقق مقاومة للتآكل لمدة 240 ساعة من خلال تعديل سمك الطلاء وطرق المعالجة؛ طلاء الزنك والحديد أو طلاء الزنك والنيكل، والذي يمكنه تلبية متطلبات اختبار مقاومة التآكل لأكثر من 500 ساعة. مع زيادة متطلبات اختبار التآكل، تزداد تكلفة الجزء أيضًا.
يمكن تقليل التكلفة من خلال مقارنة مخططات التصميم والهيكل للذراع المتأرجح.
كما نعلم جميعًا، توفر ترتيبات النقاط الصلبة المختلفة أداء قيادة مختلفًا. على وجه الخصوص، تجدر الإشارة إلى أن نفس ترتيب النقاط الصلبة وتصميمات نقاط الاتصال المختلفة يمكن أن توفر تكاليف مختلفة.
هناك ثلاثة أنواع من الاتصال بين الأجزاء الهيكلية والمفاصل الكروية: الاتصال من خلال الأجزاء القياسية (البراغي أو الصواميل أو المسامير)، والتوصيل المناسب للتداخل والتكامل. بالمقارنة مع هيكل التوصيل القياسي، فإن هيكل التوصيل المناسب للتداخل يقلل من أنواع الأجزاء، مثل البراغي والصواميل والمسامير والأجزاء الأخرى. تعمل القطعة الواحدة المدمجة من هيكل التوصيل المناسب للتداخل على تقليل عدد أجزاء غلاف المفصل الكروي.
هناك نوعان من الاتصال بين العضو الهيكلي والعنصر المرن: العناصر المرنة الأمامية والخلفية متوازية محورياً ومتعامدة محورياً. تحدد الطرق المختلفة عمليات التجميع المختلفة. على سبيل المثال، يكون اتجاه الضغط للجلبة في نفس الاتجاه وعموديًا على جسم الذراع المتأرجح. يمكن استخدام مكبس مزدوج الرأس بمحطة واحدة لضبط البطانات الأمامية والخلفية في نفس الوقت، مما يوفر القوى العاملة والمعدات والوقت؛ إذا كان اتجاه التثبيت غير متناسق (عموديًا)، فيمكن استخدام مكبس مزدوج الرأس بمحطة واحدة لضغط وتثبيت الجلبة على التوالي، مما يوفر القوى العاملة والمعدات؛ عندما يتم تصميم الجلبة للضغط عليها من الداخل، يلزم محطتين وكبستين، يتم ضغط الجلبة على التوالي.
