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前輪轂軸承壓裝力分析與計算

2019-02-18

王慶辛　劉振　李曉龍　夏超

（長城汽車股份有限公司技術(shù)中心　河北省汽車工程技術(shù)研究中心　河北保定　071000）

　　摘　要：簡要分析計算了前輪轂軸承與轉(zhuǎn)向節(jié)壓裝時所需的壓裝力，應(yīng)用有限元分析軟件對壓裝時前輪轂軸承、轉(zhuǎn)向節(jié)進(jìn)行了受力計算，為過盈量設(shè)計提供了理論支撐。
　　關(guān)鍵詞：輪轂軸承；轉(zhuǎn)向節(jié)；壓裝力；有限元分析
　　1　概述
　　汽車前輪轂軸承的主要作用是承重和為輪轂的傳動提供精確導(dǎo)向，前輪轂軸承與轉(zhuǎn)向節(jié)采用過盈連接方式，通過過盈配合產(chǎn)生的摩擦力來平衡工作時承受的徑向載荷和軸向載荷，其壓裝質(zhì)量對整車的NVH、行駛安全性、舒適性等都有重要的影響。

　　2　前輪轂軸承壓裝力計算
　　售后市場反饋某車型底盤在行駛過程中出現(xiàn)異響，經(jīng)NVH測試確定異響源為前轉(zhuǎn)向節(jié)及輪轂總成，初步判斷原因為前輪轂軸承與轉(zhuǎn)向節(jié)發(fā)生竄動，軸承撞擊卡簧產(chǎn)生異響，經(jīng)核算轉(zhuǎn)向節(jié)與前輪轂軸承配合過盈量為0.051～0.094mm，為解決異響問題，將轉(zhuǎn)向節(jié)與前輪轂軸承配合過盈量調(diào)整為0.081～0.120mm，由于過盈量增加需對壓裝力進(jìn)行計算，以確保現(xiàn)場壓力機(jī)工作可靠。前輪轂軸承與轉(zhuǎn)向節(jié)裝配形式如圖1所示。

　　輪轂軸承與轉(zhuǎn)向節(jié)為圓柱面過盈連接，由厚壁圓筒理論可得壓裝力計算示意圖，如圖2。

　　依據(jù)彈性力學(xué)理論，前輪轂軸承與轉(zhuǎn)向節(jié)結(jié)合面承受的Z大壓裝力Pmax計算公式：

　　將以上數(shù)值帶入公式計算可得，Z大壓裝力P=39.88kN，經(jīng)查閱生產(chǎn)現(xiàn)場C型增加缸壓床說明書，該壓床滿足裝配過盈量增大后的使用要求。
　　3　壓裝時前輪轂軸承、轉(zhuǎn)向節(jié)受力分析
　　由于前輪轂軸承與轉(zhuǎn)向節(jié)配合過盈量增大，為避免壓裝過程中轉(zhuǎn)向節(jié)或軸承出現(xiàn)失效，需對壓裝時軸承及轉(zhuǎn)向節(jié)進(jìn)行受力分析，本文通過有限元計算，定義單元類型為Solid185，應(yīng)用接觸分析，創(chuàng)建目標(biāo)單元TARGE170、接觸單元CONTA174，得出了在Z大過盈量為0.12mm時，前輪轂軸承與轉(zhuǎn)向節(jié)的受力情況，有限元計算結(jié)果如圖3所示。

　　通過圖3轉(zhuǎn)向節(jié)與軸承等效應(yīng)力可以看出轉(zhuǎn)向節(jié)所受Z大等效應(yīng)力為108MPa，前輪轂軸承所受Z大等效應(yīng)力為263MPa，已知轉(zhuǎn)向節(jié)材料為QT450，屈服強(qiáng)度不低于450MPa，前輪轂軸承屈服強(qiáng)度不低于900MPa，故壓裝時在Z大過盈為0.12mm時，轉(zhuǎn)向節(jié)及前輪轂軸承不存在失效風(fēng)險。

　　4　結(jié)語
　　本文以某售后反饋異響車型為例，簡要分析了增大配合過盈量后前輪轂軸承與轉(zhuǎn)向節(jié)壓裝時所需的壓裝力，確定現(xiàn)有設(shè)備可滿足使用要求，并應(yīng)用有限元分析軟件對壓裝過程中前輪轂軸承及轉(zhuǎn)向節(jié)進(jìn)行了受力分析，確保壓裝過程中不存在失效風(fēng)險，本論文研究結(jié)果對過盈量設(shè)計提供了一定的借鑒意義。

　　參考文獻(xiàn)：
　　[1]林巨廣，黃恭偉.雙列圓錐滾子軸承的壓裝過程分析[J].組合機(jī)床與自動化加工技術(shù)，2007（1）：90-93.
　　[2]陸成剛，陳書宏.汽車變速器關(guān)鍵軸承壓裝質(zhì)量控制研究[J].機(jī)械設(shè)計與制造，2011（4）：101-103.

來源：《中小企業(yè)管理與科技》2016年4期