做三轮车底盘结构设计的时候,这类异形三孔连接片是很容易被忽略但又直接影响装配可靠性的零件,很多新手建模的时候只照着外形画个片体,忽略了实际冲压的壁厚、孔位的装配公差还有安装边界的干涉问题,最后打样出来要么装不上,要么受力之后容易变形。这个零件的实际应用场景主要集中在小型电动三轮、货运三轮的底盘拉杆连接、减震支座辅助固定位置,属于底盘受力链路里的传力零件,不是装饰件,所以设计的时候首先要考虑的是受力工况:车辆过颠簸路面的时候,连接片要承受来自拉杆的拉压交变载荷,还有转向时的侧向剪切力,所以不能用太薄的板材,从模型的壁厚来看,是5mm厚的冷轧钢板冲压成型,边缘做了圆角过渡,避免应力集中在直角位置出现断裂。
从结构来看,三个安装孔的位置不是随意排布的,两端的大孔是用来穿连接销轴的,孔径匹配常用的10mm或者12mm销轴,孔边做了翻边处理?不对,看模型的孔位是直孔带厚度方向的贯通,实际加工的时候是冲孔之后做孔口倒角,避免装配的时候刮伤销轴表面的防锈层,中间的小孔是定位固定孔,用来穿螺栓把连接片锁定在底盘的预装位置,防止车辆运行过程中连接片绕销轴转动出现位移。设计的时候要注意三个孔的中心距公差,两端孔的中心距要和底盘上两个安装支座的间距匹配,公差控制在±0.2mm以内,不然装配的时候销轴会别劲,时间长了容易磨坏轴套。
外形轮廓是随形的流线型,不是规则的长条,这是为了避让底盘上的其他部件,比如旁边的线束固定卡扣、刹车油管的走位,所以建模的时候不能只画成直条,要按照实际底盘的安装空间做轮廓的收窄和加宽,比如中间位置的宽度比两端稍窄,是为了给旁边的刹车摇臂留出活动间隙,避免转向或者减震压缩的时候零件之间发生磕碰。安装边界方面,这个零件是平面安装,不需要做折弯,整个零件的平面度要求控制在0.1mm以内,不然贴装在底盘支座上的时候会有间隙,螺栓拧紧之后零件会产生内应力,长期受载容易出现疲劳裂纹。
实际选型的时候,要根据车辆的额定载重调整板材厚度,如果是载重500kg以上的货运三轮,这个连接片的厚度可以加到6mm,孔位的衬套可以加钢套提升耐磨性能,如果是轻便的载客三轮,4mm厚度就足够满足强度要求。建模的时候要注意板材的冲压工艺性,外轮廓的圆角半径不能小于板材厚度,不然冲压的时候容易出现开裂,孔位到零件边缘的距离要大于1.5倍的板材厚度,避免冲孔的时候边缘变形。很多人做这类零件的时候会忽略厚度方向的拔模?不对,冲压件是冷冲成型,不需要拔模斜度,但是要注意毛刺方向,装配的时候毛刺面要朝向非贴合面,避免影响安装平面的贴合度。
从受力分析的角度,这个零件的最大应力集中在中间小孔和两端大孔之间的连接区域,所以建模的时候可以在这个区域做轻微的加厚?不,这个零件是等厚板材,所以可以通过加大孔之间的过渡圆角来分散应力,不要做成突然的截面变化。实际路试的时候,这类零件最容易出现的失效形式是两端孔位的磨损,还有中间位置的断裂,所以设计的时候除了尺寸匹配,还要考虑表面处理,一般是做电泳防锈,避免长期接触泥水出现锈蚀,降低零件的强度。
另外在装配的时候,两端的销轴要加开口销锁定,中间的固定螺栓要加弹簧垫圈防松,不要只用普通平垫,不然车辆长期颠簸螺栓容易松动,导致连接片移位,出现底盘异响甚至转向失灵的问题。做三维建模的时候,不要只画零件本身,要把周边的装配环境也搭起来,模拟减震压缩到最大行程、转向打到最大角度的时候,这个连接片和周边部件的间隙是不是足够,至少要留3mm以上的安全间隙,避免运行过程中出现干涉摩擦,磨坏其他部件。很多新手设计师容易犯的错就是只看静态装配的位置,不考虑动态工况下的位移,最后零件做出来静态装着没问题,一开起来就磨油管、磨线束,留下安全隐患。
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