CN112477539B - 一种铝合金摆臂球铰安装结构及装配方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种铝合金摆臂球铰安装结构。它包括铝合金摆臂、球铰总成、钢制螺纹套和定位销；所述球铰总成外螺纹与钢制螺纹套的内螺纹配合，所述钢制螺纹套的外螺纹与铝合金摆臂头部的内螺纹配合；两个定位销插入钢制螺纹套和铝合金摆臂头部之间，限制钢制螺纹套与铝合金摆臂头部之间的螺纹副相对运动。本发明具有结构简单、零件加工及采购成本低、防松效果显著、拆卸维修性好的优点；充分提高了铝合金摆臂和球铰总成的维修性和可靠性，极大降低了使用维护成本。

Description

一种铝合金摆臂球铰安装结构及装配方法
技术领域
本发明属于工程应用技术领域，特别适用于轻型越野汽车领域，具体涉及一种铝合金摆臂球铰安装结构及装配方法。
背景技术
在轻型越野车辆以及特种装备车辆领域，轮边与悬架导向机构之间通常需要球铰结构作为运动副，保证轮边与摆臂之间的稳定连接和相对运动。
利用球铰连接实现不同轴的动力传送，提供多角度的旋转，使得转向机构得以平顺转向，减少震动和实现平顺转向。
在轻型越野车辆领域，球铰的使用频率很高，承受高频交变载荷，长时间使用必然会出现球铰销轴的磨损，因此在实际使用过程中需要定期更换球铰总成以保证车辆的可靠性和安全性。
在轻型越野车领域，铝合金摆臂具有密度低、质量轻、可有效降低非簧载质量的优点；但是铝合金质地偏软、硬度低，与球铰总成配合的螺纹副反复拆卸后，铝合金摆臂螺纹副容易损坏。
球铰一般直接与铝合金摆臂连接，常用的连接方式有螺纹、焊接、铆接等；螺纹直接连接便于维修，但是在该球铰副的实际受力为交变载荷，容易导致球铰和摆臂之间沿螺纹反向旋出，给整车运行带来巨大风险；焊接方式和铆接不便于球铰的拆卸和维修，更换球铰的同时需要更换整个摆臂和球铰总成，导致维护保养成本急剧提高。
基于以上原因，本发明提出一种铝合金摆臂与球铰安装的新型结构，提出一种球铰和铝合金摆臂总成装配方案，明显提高可靠性和维修性，降低使用成本。
发明内容
本发明的目的就是为了解决上述背景技术存在的不足，提供一种限制球铰和铝合金摆臂之间相对运动、保证良好的拆卸维修性和提高摆臂使用寿命的铝合金摆臂球铰安装结构及装配方法。
本发明采用的技术方案是：一种铝合金摆臂球铰安装结构，包括铝合金摆臂、球铰总成、钢制螺纹套和定位销；所述球铰总成外螺纹与钢制螺纹套的内螺纹配合，所述钢制螺纹套的外螺纹与铝合金摆臂头部的内螺纹配合；两个定位销插入钢制螺纹套和铝合金摆臂头部之间，限制钢制螺纹套与铝合金摆臂头部之间的螺纹副相对运动。
进一步优选的结构，所述球铰总成包括底部的销轴和头部的球铰底座。
进一步优选的结构，在球铰总成的头部开有卡簧槽与轴用卡簧配合，限制球铰总成和钢制螺纹套之间的沿销轴向下方向的反向(左旋)旋出。
进一步优选的结构，所述球铰总成的头部螺纹下部设有凸缘，与铝合金摆臂头部下贴合面贴合，限制球铰总成沿销轴向上方向的挤压。
进一步优选的结构，所述钢制螺纹套与铝合金摆臂头部之间设有阶梯凹槽配合。
一种利用铝合金摆臂球铰安装结构的装配方法，包括以下步骤：
(1)、将钢制螺纹套外螺纹自上向下经螺纹副正向旋入铝合金摆臂内完成配合；
(2)、通过夹具固定所述钢制螺纹套伸出来的部分，在钢制螺纹套的外螺纹和铝合金摆臂的内螺纹啮合处，配钻两处定位孔，将所述定位销通过过盈配合插入两处定位孔；
(3)、通过夹具固定上述步骤(2)后的部分，在钢制螺纹套内孔处加工内螺纹；
(4)、完成以上述步骤后，通过机加工去除钢制螺纹套伸出的部分，保证铝合金摆臂下安装面和钢制螺纹套下安装面平面度一致；
(5)、在球铰底座上端机加工出卡簧槽，将所述球铰总成自下向上正向旋入钢制螺纹套的内螺纹内完成配合，直至球铰底座的凸缘与钢制螺纹套下安装面、铝合金摆臂下安装面贴合；
(6)、将所述轴用卡簧通过卡簧钳，安装到球铰总成的卡簧槽内。
进一步地，更换球铰总成时先用卡簧钳取出球铰总成头部卡簧槽中的轴用卡簧，再借助球铰专用拆卸工具反向旋出球铰总成。
本发明的有益效果是：本发明结构简单、零件加工及采购成本低、防松效果显著、拆卸维修性好的优点。首先球铰底座凸缘限制了球铰总成轴向的运动；其次，球铰底座凸缘限制球铰总成和钢制螺纹套之间沿螺纹副正向(右旋)的相对运动，轴用卡簧限制球铰总成沿钢制螺纹套内螺纹反向(左旋)旋出，同时保证球铰总成具备良好的拆卸维修性；通过定位销限制钢制螺纹套与摆臂之间的正反方向的螺纹副运动。同时考虑到了球铰、螺纹套的更换维护工艺，因此，本发明充分提高了铝合金摆臂和球铰总成的维修性和可靠性，极大降低了使用维护成本。
附图说明
图1为本发明的装配总成截面图；
图2为本发明的铝合金摆臂头部截面图。
其中：1-球铰总成(1-1-球铰底座、1-2-凸缘、1-3-销轴、1-4-卡簧槽)、2-钢制螺纹套、3-轴用卡簧、4-定位销、5-摆臂(5-1-阶梯凹槽)。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明，便于清楚地了解本发明，但它们不对本发明构成限定。
如图1-图2所示，本发明一种铝合金摆臂球铰安装结构，包括铝合金摆臂5、球铰总成1、钢制螺纹套2和定位销4；所述球铰总成1外螺纹与钢制螺纹套2的内螺纹配合，所述钢制螺纹套2的外螺纹与铝合金摆臂5头部的内螺纹配合；两个定位销4过盈配合插入钢制螺纹套2和铝合金摆臂5头部之间，限制钢制螺纹套与铝合金摆臂头部之间的螺纹副相对运动。
所述球铰总成1包括底部的销轴1-3和头部的球铰底座1-1。在球铰总成的头部开有卡簧槽1-4与轴用卡簧3配合，限制球铰总成和钢制螺纹套之间的沿销轴1-3向下方向的反向(左旋)旋出。所述球铰总成1的头部螺纹下部设有凸缘1-2，与铝合金摆臂头部下贴合面贴合，限制球铰总成沿销轴1-3向上方向的挤压。所述钢制螺纹套2与铝合金摆臂5头部之间设有阶梯凹槽5-1配合。
本发明球铰总成1内部的销轴1-3可以与球铰底座1-1之间有一定角度的相对摆动和转动，具备传递力和力矩的作用；球铰底座1-1头部有外螺纹，与钢制螺纹套2的内螺纹进行螺纹配合，同时球铰总成1的凸缘1-2外径大于钢制螺纹套2，保证销轴1-3轴向向上的限位；钢制螺纹套2的外螺纹与铝合金摆臂5的内螺纹配合，同时钢制螺纹套的圆形阶梯凸缘与铝合金摆臂5的圆形阶梯凹槽5-1配合，保证钢制螺纹套2轴向向下的限位。
本发明安装过程如下：
先将铝合金摆臂5的头部加工出内螺纹和阶梯凹槽5-1，然后将钢制螺纹套2按照图纸加工出外螺纹，将钢制螺纹套2自上向下经螺纹副正向(右旋)旋入铝合金摆臂5内完成配合。
通过夹具固定上述部分，在钢制螺纹套2的外螺纹和铝合金摆臂5的内螺纹啮合处，配钻两处定位孔，将所述定位销4通过过盈配合插入两处定位孔。
通过夹具固定上述部分，在钢制螺纹套2的内孔处，加工内螺纹，保证钢制螺纹套2的内螺纹和球铰底座1-1头部的外螺纹配合。
完成以上述步骤后，通过机加工去除钢制螺纹套2伸出的部分，保证铝合金摆臂5下安装面和钢制螺纹套2下安装面平面度一致。
在球铰底座1-1上端加工出卡簧槽1-4，将所述球铰总成1自下向上正向(右旋)旋入钢制螺纹套2的内螺纹内完成配合，直至球铰总成凸缘1-2的上平面与钢制螺纹套2下安装面、铝合金摆臂5下安装面贴合。
将所述轴用卡簧3通过卡簧钳，安装到球铰总成1的卡簧槽内。
在实际工作中，当球铰总成1受正向(右旋)转矩时，球铰总成与钢制螺纹套有拧紧趋势，钢制螺纹套与摆臂之间有松开趋势，但同时受到摆臂下贴合面和定位销的限制；当球铰总成1受反向(左旋)转矩时，钢制螺纹套与摆臂之间有拧紧趋势，球铰总成与钢制螺纹套之间有松开趋势，但同时受到摆臂阶梯凹槽和轴用卡簧的限制。以上结构保证球铰在交变受力工况下不发生松脱，保证车辆行驶的安全性和维修便利性，降低使用成本。
更换球铰总成时先用卡簧钳取出球铰总成头部卡簧槽中的轴用卡簧，再借助球铰专用拆卸工具反向(左旋)旋出球铰总成。考虑到铝合金与钢制螺纹套之间的电化学腐蚀以及恶劣工作环境导致螺纹套生锈需要更换时，在取出球铰总成后，可通过机加工设备从螺纹套的内螺纹向定位销之间切割破坏，直至能取出定位销，再通过反向旋转取出钢制螺纹套。
本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims (1)

1.一种铝合金摆臂球铰安装结构，其特征在于：包括铝合金摆臂、球铰总成、钢制螺纹套和定位销；所述球铰总成外螺纹与钢制螺纹套的内螺纹配合，所述钢制螺纹套的外螺纹与铝合金摆臂头部的内螺纹配合；两个定位销插入钢制螺纹套和铝合金摆臂头部之间，限制钢制螺纹套与铝合金摆臂头部之间的螺纹副相对运动；
所述球铰总成包括底部的销轴和头部的球铰底座；
在球铰总成的头部开有卡簧槽与轴用卡簧配合，限制球铰总成和钢制螺纹套之间的沿销轴向下方向的反向旋出；
所述球铰总成的头部螺纹下部设有凸缘，与铝合金摆臂头部下贴合面贴合，限制球铰总成沿销轴向上方向的挤压；
所述钢制螺纹套与铝合金摆臂头部之间设有阶梯凹槽配合；
所述一种铝合金摆臂球铰安装结构的装配方法，包括以下步骤：
(1)、将钢制螺纹套外螺纹自上向下经螺纹副正向旋入铝合金摆臂内完成配合；
(2)、通过夹具固定所述钢制螺纹套伸出来的部分，在钢制螺纹套的外螺纹和铝合金摆臂的内螺纹啮合处，配钻两处定位孔，将所述定位销通过过盈配合插入两处定位孔；
(3)、在钢制螺纹套内孔处加工内螺纹；
(4)、完成以上述步骤后，通过机加工去除钢制螺纹套伸出的部分，保证铝合金摆臂下安装面和钢制螺纹套下安装面平面度一致；
(5)、在球铰底座上端机加工出卡簧槽，将所述球铰总成自下向上正向旋入钢制螺纹套的内螺纹内完成配合，直至球铰底座的凸缘与钢制螺纹套下安装面、铝合金摆臂下安装面贴合；
(6)、将所述轴用卡簧通过卡簧钳，安装到球铰总成的卡簧槽内；
更换球铰总成时先用卡簧钳取出球铰总成头部卡簧槽中的轴用卡簧，再借助球铰专用拆卸工具反向旋出球铰总成。
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