1.绪论

1.1球头总简介

1.1.1球头简介

?  球头，就是球铰。球头是民间的俗称。球铰是学名。其实是一种“关节”装置；汽车球头通过球型联结实现异同轴动力传递，提供多边旋转，可使转向机构转平，实现减低振动和转平；连杆悬挂和平衡杆关节部位的重要物品，主要起到汽车悬挂和平衡杆力传递的作用；如果汽车球头出了故障，开车的时候会感觉车左右摇晃，但是如果车左右摇晃的话就很难控制了。

?  球头是一种常见的机械连接件，它具有良好的可调性和强大的承载能力，在工业生产和日常生活中得到广泛应用。球头由内球头和外球头两部分组成，内球头通常与机器设备相连，而外球头则与其他构件相连。

1.1.2内球头结构

?  内球头主要由外壳、套管、滚珠、垫圈等部分组成。其中，外壳是内球头的主体部分，通常采用钢材或铝合金等材料制成。套管是内壳体中心孔的衬垫，在安装时起到定位作用。滚珠是连接件的核心部分它通过滚动摩擦来承受载荷并转移力量。热圈则用于保护滚珠，并在装配时起到辅助定位的作用。

1.1.3外球头结构

?  外球头由螺纹杆、接口座、短轴及轴承组成。其中，螺纹杆是外壳体的主体部分，通常采用碳钢或不锈钢等材料制成。接口座则用于连接其他构件，并通过螺纹固定在螺纹杆上。短轴则连接螺纹杆和轴承，起到支撑和转动的作用。轴承则通过滚珠或滑动副来承受载荷并转移力量。

1.2球头使用情况

1.2.1球头工作原理

?  内球头与外球头通过滚珠在球座上相互转动，实现机械构件的连接在工作过程中，当外力作用于连接件时，通过滚珠的滚动摩擦将载荷传递给内球头和外球头之间的接触面，从而实现承载和转移力量的功能。同时，由于滚珠可以在不同方向上自由运动，因此可以调整机械构件之间的角度和偏差，具有很好的可调性。

1.2.2球头的作用

?  是链接悬挂和平衡杆关节部位主要起到使汽车悬挂和平衡杆的力的传递的作用；

?  当左右两轮行经相同的路面凸起或窟窿时平衡杆并不会产生作用但是如果左右轮分别通过不同路面凸起或窟窿时也就是左右两轮的水平高度不同时会造成杆身的扭转产生防倾阻力抑制车身滚动；

?  平衡杆只有在作用时才会使行路性变硬不像硬的弹簧会全面的使行路性变硬如果要完全靠弹簧来减少车身的侧倾。

2.   球头标准分析

2.1国内现行标准

?  下列文件中的条款通过标准的引用而成为本标准的条款凡是注日期的引用文件， 其随后的修改单(不包括勘误的内容)或修订版均不适合与本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可以使用这些文件的***版本， 凡是不注日期的引用文件， 其***版本适用用本标准。

?  GB/T 7762-2003硫化橡胶或热塑性橡胶

?  JIS K 6301耐臭氧龟裂静态拉伸试验硫化橡胶的物理试验方法

2.2国外现行标准

2.2.1欧洲标准化委员会标准

?  欧洲标准(***/TS16949)是专门针对汽车行业制定的管理体系标准之一，可用于转向球头的制造和供应。

?  EN 10067-1992 热轧球头扁钢.尺寸和形状尺寸公差

?  EN 10067:1996 轧球头扁钢.尺寸和形状,尺寸,质量公差

2.2.2美国机动车工程师协会标准

?  美国标准(SAEJ490)是由SAE制定的标准，规定了汽车铰链制造商必须遵守的最小标准要求，包括设计、制造和检测等方面。

?  美国机动车工程师协会，关于球头的标准

?  SAE AGS3024-1-1959 AGS3024 球头球

?  SAE J490-1996 球头

?  SAE J490-2012 球头

?  SAE J491B-1977 球头螺栓和球头螺栓套筒组件

?  SAE J2213-2012 公制球头

?  SAE J1367-2012 性能试验程序. 球头和球形杆端

?  SAE J491-2012 转向球头销和插座组件

?  SAE AS6039E-2022 轴承，球头，杆端，双列，调心

?  SAE AGS2074-2-1971 AGS2074 铆钉 Tucker 铝合金“Pop”半球头

?  SAE J193-1996 球头螺栓及套筒配件.测试规程

?  SAE J193-2012 球头销和插座组件的测试程序

?  SAE J193A-1979 球头螺栓和套筒组件测试程序

?  SAE AGS4717-3-1989 AGS4717 铆钉，塔克“流行”铝合金半球头

?  SAE J491-1987 转向球头螺栓和套筒组件 1987年11月

?  SAE AGS2050-6-1989 AGS2050 铆钉，塔克铆钉，蒙乃尔合金，&＃39;Pop&＃39; 半球头

?  SAE AGS3022-1-1959 AGS3022 球窝接头

?  SAE AGS385-20-1978 AGS385 球窝接头

?  SAE AGS3025-1-1959 AGS3025 球形接头插头

?  SAE AS21151C-2001 轴承，球头，杆端，双列，精密，外螺纹，自调心，机身，II 型，-65° 至 300°F

?  SAE AGS3023-1-1959 AGS3023 球形接头套筒

2.***方要求测试标准

?  a）测量溯源由设备厂家委托第三方检测机构进行校准操作，由第三方检测机构提供该设备校准证书，校准证书从到设备到厂之日起顺延至少五个月有效，第三方检测机构需具备 CNAS 检测资质；

b）校准范围：设备高低温、湿度校准

3.试验方法确认

?  在不同温度、湿度条件下实现对产品的径向加载、轴向加载、摆动循环运动和转动循环运动，设备带有喷淋功能。

3.1球头高低温确认

?  温度调节范围：-40℃～＋125℃，湿度调节范围：40%RH～90%RH，能进行高低温、湿度定值和程序控制，温湿度控制器应带有校准修正功能；

3.2球头动作确认

?  球头装配要求：球头的旋转与偏摆中心在每个工位的原点，机台环境箱开门为正面，球头绕Z轴进行轴向加载，摆篮机构进行旋转，绕X轴偏摆，绕Y轴径向加载（根据夹具可调节球头的X/Y轴）

?  旋转、偏摆、径向加载与轴向加载机构动作确认

旋转动作由摆篮中内置耐高低温耐水电机驱动同步带带动球头样品旋转

偏摆动作由左侧电机驱动摆篮进行偏摆动作

径向加载由后方四支独立伺服电缸沿Y轴前后加载

轴向加载由后方四支独立伺服电缸沿Z轴上下加载

?  旋转偏摆要求：

a)   摆动角：±2   0°；摆动频率：3Hz；分辨率： 0.1Hz；摆动角度控制精度：≤0.5°；摆动时要求角度波动≤±1°（可示值分辨率 0.5°）；

b)   转动角：±360°；转动频率：1Hz；分辨率： 0.1Hz；旋转角度控制精度：≤0.5°；旋转时要求角度波动≤±1°（可示值分辨率 0.5°）；

?  加载要求：

a)   径向加载采用伺服电动缸加载，加载力为理论输出力30％，加载频率0—1HZ，连续可调。整个测试过程中，为电脑全伺服控制和力闭环控制，并可实时显示力加载曲线和加载频率的大小。加载力的大小和测试频率直接在控制软件设定即可。

b)   轴向加载采用伺服电动缸加载，加载力为理论输出力30％，加载频率0—1HZ，连续可调。整个测试过程中，为电脑全伺服控制和力闭环控制，并可实时显示力加载曲线和加载频率的大小。加载力的大小和测试频率直接在控制软件设定即可。

3.3实现工位：

?  8工位运动。

4.试验设备开发

4.1设备使用环境

?  环境温度：5℃～40℃；

?  环境相对湿度（非冷凝）：40%～90%；

?  电源： 交流/三相 380V±10%/50Hz±1Hz；

?  气路：（0.4-0.6）MPa；

?  地面状态：水泥地面；

?  基础工程：支撑地面的容量>10t/㎡，安装地面地基层厚度200mm。