球銷，也常被稱作球頭、球頭銷或球鉸，是汽車轉向拉桿連接部位的關鍵零件。球銷是汽車轉向系統(tǒng)的關鍵部件，需耐磨、強度高，并支持多種連接設計。 它承擔著轉向機構的鉸接功能，連接著汽車的轉向機構與懸架，確保車輛能順暢轉向及車輪能正常跳動。

由于汽車轉向車輪具有外傾角和前束角，同時主銷存在后傾角和內傾角，轉向拉桿在轉向及車輪跳動時需進行復雜的空間運動。因此，傳動機構的關節(jié)處必須采用球銷進行鉸接，以保證運動的靈活性。同時，球銷表面需耐磨，內部則要有足夠的強度和韌性來承受各種應力。

1.1 【 球銷功能與設計要求 】

球銷總成，包括球銷、球座、球碗、擋蓋及密封罩等部件，與控制臂和轉向節(jié)相連，負責傳遞力和力矩，確保車輛穩(wěn)定運行。這一連接必須為剛性，以保證足夠的強度和剛度，同時防止零部件滑移、變形或損壞。

1.2 【 球銷與控制臂連接方式 】

多種連接方式可選，如鉚接、螺栓連接、壓入、焊接及一體式，每種方式各有優(yōu)劣。 球銷與控制臂的連接方式有多種，如鉚接式、螺栓連接式、壓入式、焊接式和一體式等。一體式連接雖然強度高、空間利用率好，但成本較高，多用于中高檔懸架。其他四種方式則根據設計空間、工藝水平和成本考慮進行選擇。

1.3 【 轉向節(jié)連接方式 】

同樣，球銷與轉向節(jié)的連接也采用多種方式，如錐度連接、開槽圓柱連接和帶球面的圓柱連接。主要包括錐度連接和開槽圓柱連接，對于不同轉向節(jié)材料選擇不同的設計。 帶球面的圓柱連接主要用于鋁合金轉向節(jié)，旨在增大接觸面積，防止鋁合金變形。而錐度連接和開槽圓柱連接則多用于鑄鐵類轉向節(jié)。本文將重點介紹錐度連接和開槽圓柱連接的設計計算方法。

2.1 【 球銷尺寸與材料選擇 】

球銷直徑影響承載能力，選材需根據載荷選擇合適標準與材料。 球銷的工作表面需要良好的潤滑，因此，在球碗或球銷上通常會設計有油槽或油道。然而，為了簡化維護保養(yǎng)流程，現代汽車設計中更傾向于采用無需加注潤滑油的塑料球碗，即自潤滑球碗，這種設計正日益受到廣泛的應用。

2.2 【 球銷應力校核與表面處理 】

通過校核應力和表面處理提高球銷的強度及耐用性，并遵循相關設計標準。 球銷的制造材料包括滲碳鋼如12CrNi3、15CrMo、20CrNi和20CrMnTi，以及氰化鋼如35Cr和35CrNi。此外，調質鋼SCM435也可用于球銷的制造。為了提升耐磨性，這些材料通常需要經過滲碳淬火、碳氮共滲或表面感應淬火等表面處理。在設計時，可以參考NY/T1122輪式拖拉機轉向系球頭銷、GB/T7726鉸接客車機械連接裝置等標準，同時也可以借鑒成熟車型的球銷設計要求，例如碳氮共滲和表面感應淬火的特定要求。

3.1 【 錐形連接設計分析 】

采用抗壓強度計算確保轉向節(jié)在過盈連接下的強度和安全性。 在轉向節(jié)的設計中，錐形連接方式是一種常見的連接方式。其設計校核主要集中在球銷與轉向節(jié)連接處的球銷安裝孔直徑以及轉向節(jié)的厚度。通常，這種校核是根據過盈配合的計算方法來進行的，旨在確保轉向節(jié)在球銷拉緊后能夠滿足強度要求。

3.2 【 開槽圓柱連接設計分析 】

主要評估壓應力與支撐應力以確保轉向節(jié)在工作載荷下的強度。 對于采用開槽圓柱連接方式的轉向節(jié)，其與球銷之間并無過盈接觸，這意味著兩者結合面在初始狀態(tài)下并無壓應力。因此，這種連接方式的計算方法和要求與前述的圓錐配合連接存在顯著差異。在此類轉向節(jié)的設計中，主要需計算工作載荷作用下的壓應力，以及轉向節(jié)在屈服時的抗壓應力（支撐應力），并對比這兩者的關系來評估設計的安全性。