摘 要：球销是保证汽车操纵的稳定性，行驶平顺性、舒适性、安全性及使汽车正确、准确行驶的关键零部件，又称球铰链、球接头，球头销，因此，设计追求结构最优，本文通过有限元计算，对比两种不同类型的球头销设计，基于应力均化的评价原则，“变截面”的设计更优。
关键词：球销 有限元
汽车球销分为承载式和非承载式，目前汽车上所使用的球销，失效形式有易磨损、易松旷、力矩易丧失的缺陷，轻则导致汽车偏行、滑移、摆振，影响汽车各系统零件的运动干涉，降低制动效能，破坏几何布置，如前轮前束、悬架及转向系统等零件的损坏，使汽车操纵不稳、轮胎磨损加快，导致整车的安全系数降低，燃油消耗增加，驾驶员心理负担加重，事故隐患加大；重则造成汽车操纵失灵，(球销脱出、断裂)，导致严重的交通事故和重大人员伤亡及巨大的财产损失，所以，球销有着“保命件”之称。
本文对比的两种球头销图示部位A的结构如图一。为了进行设计研究，借助有限元工具进行了结构分析，获取了设计依据。
有限元计算
1．简化处理
对模型进行处理，去除防尘罩、卡簧、球头销与球销座之间的衬套，修改球销座数模后用钢代替衬套与球销进行接触，球销座与压盖合为一体，拉杆进行截断处理。
2．网格划分
考虑结构对称性，球销划分为六面体以及五面体环状网格；拉杆以及焊道划分为六面体环状网格；球销座由于其结构的不对称性，主体采用四面体网格，与拉杆连接部位采用五面体金字塔单元进行连接。网格类型、数量及模型如图二所示。
3．材料属性
弹性模量E=2.1E5，泊松比u=0.3。
4．边界条件
球销与整车连接部位螺母连接，采用相应接触及预载代替螺母预紧，支架的某侧边进行约束；拉杆属于二力杆，在断面处加载总大小2500N的分布力，如图二所示。球销与球销座接触面建立接触。
5、分析结果
进行计算，A部位球销应力如图三：
最大von Mises应力如图所示， A1结构1、2位置单元表层最大应力基本相同，约为457.5MPa，A2结构3最大应力为664.5MPa。
结构设计分析
A1结构由于设计要求的原因，除螺母安装台阶外，中间有凸缘，因此在应力分布有一定影响，多产生一次应力集中，A1是变截面设计，位置1直径大于位置2的直径，但位置1具载荷施加处较位置2距离长，因此在车辆处于相同的力学环境下，A1结构1、2位置单元表层最大应力可以达到基本相同，能做到危险截面处的应力大小平均，且应力低于等截面设计的A2的最大应力，即低于A2位置3的应力。
结语
球销是保证汽车操纵的稳定性，行驶的平顺性、舒适性、安全性及使汽车正确、准确行驶的关键零部件，在球销的设计时，应合理布置截面尺寸，合理使用材料，综合其它设计要求，进行“变截面”的设计，增强设计可靠性。
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