汽車輪轂軸承游隙分析及結(jié)構(gòu)改進(jìn)

任志巖

（寧波躍進(jìn)汽車前橋有限公司，浙江 寧波 315021）

滾動(dòng)軸承運(yùn)轉(zhuǎn)中內(nèi)部游隙（也稱做游隙）的大小，對(duì)疲勞壽命、振動(dòng)、噪聲、溫升等軸承性能影響很大。本文通過(guò)對(duì)某汽車前輪轂軸承游隙的分析，得到影響軸承游隙的主要因素，并對(duì)原有汽車前輪轂總成中軸承結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)。

1 軸承游隙

所謂游隙，是軸承內(nèi)圈、外圈、滾動(dòng)體之間的間隙量。即，將內(nèi)圈或外圈一方固定，將另一方的套圈上下或左右方向移動(dòng)時(shí)的移動(dòng)量。將徑向方向及軸向方向的移動(dòng)量，分別稱做徑向游隙、軸向游隙。（圖1）

圖1

2 某汽車前輪轂總成軸承結(jié)構(gòu)

圖2為某汽車前輪轂總成軸承結(jié)構(gòu)型式，兩個(gè)型號(hào)一致的單列圓錐滾子軸承與擋圈成組實(shí)用，外圈a從兩側(cè)裝入基座b中；兩個(gè)內(nèi)圈c及擋圈d，通過(guò)輪轂e連接在一起。其中基座b的中間軸肩厚度為A；軸承組裝配前內(nèi)圈、擋圈、滾動(dòng)體、外圈完全貼合時(shí)，兩外圈a之間的距離為B。

圖2

2.1 游隙分析

通過(guò)圖2所示結(jié)構(gòu)及游隙概念可以看出，該汽車前輪轂總成軸承游隙為（未考慮過(guò)盈量影響因素）：兩個(gè)內(nèi)圈c及擋圈d貼合后固定，將兩個(gè)外圈a與基座b的軸肩貼合后上下或左右方向移動(dòng)，此時(shí)的移動(dòng)量即為游隙。

表1 擺動(dòng)量實(shí)測(cè)值（改進(jìn)前）

表2 擺動(dòng)量實(shí)測(cè)值（改進(jìn)后）

對(duì)于該汽車前輪轂總成軸承的游隙，可以通過(guò)總成裝配完成后，測(cè)量輪轂端面的擺動(dòng)量來(lái)綜合反映出該軸承的軸向游隙及徑向游隙，以下為實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)：

通過(guò)以上數(shù)據(jù)可以看出，實(shí)測(cè)擺動(dòng)量數(shù)值變差較大，無(wú)法滿足設(shè)計(jì)要求，需找出影響擺動(dòng)量（即游隙）的主要因素。

對(duì)圖2結(jié)構(gòu)進(jìn)一步分析，軸承組本身兩外圈a之間的距離B的變化量是影響總成游隙的因素之一。在軸承組制造過(guò)程中通過(guò)選配擋圈d，可以對(duì)B進(jìn)行控制。目前批量生產(chǎn)的工藝水平B的變化量可以控制在0.05mm；B的變化量即為兩外圈a軌道之間的變化量。基座b的軸肩厚度A，直接影響軸承組外圈的安裝位置，所以A的變化量也是游隙的影響因素之一。目前該結(jié)構(gòu)的基座批量生產(chǎn)的工藝水平A的變化量可以控制在±0.025mm。A的變化量亦為總成裝配后兩外圈a軌道之間的變化量的一部分。

綜上分析，降低擺動(dòng)量的變差（即降低游隙的變差）需從A、B兩個(gè)尺寸進(jìn)行改進(jìn)。

2.2 結(jié)構(gòu)改進(jìn)

對(duì)于A、B變化的影響，可以從總成裝配及加工精度上進(jìn)行改進(jìn)。裝配：在裝配前對(duì)基座b的軸肩A及軸承組的B進(jìn)行100%測(cè)量，根據(jù)測(cè)量值進(jìn)行配對(duì)裝配。此種方法測(cè)量工作量很大、效率底，不符合精益生產(chǎn)要求；提高A、B加工精度：受目前工藝水平所現(xiàn)，加工精度提高空間不大，即使提高，也會(huì)大大提高加工成本。

圖3

綜上分析，需從軸承組的結(jié)構(gòu)方面進(jìn)行改進(jìn)。如將軸承組兩外圈a與基座b的軸肩加工成一體，則會(huì)消除軸肩厚度A的變化影響。所以，可以選用雙列圓錐滾子軸承結(jié)構(gòu)進(jìn)行替代（圖3），且該結(jié)構(gòu)軸承已十分成熟。同時(shí)將基座進(jìn)行重新匹配設(shè)計(jì)。

2.3 改進(jìn)驗(yàn)證

通過(guò)對(duì)改進(jìn)后產(chǎn)品擺動(dòng)量的測(cè)量，穩(wěn)定性大大提高，達(dá)到設(shè)計(jì)要求。（表2）

結(jié)語(yǔ)

軸承游隙是軸承的重要指標(biāo)之一，同時(shí)影響軸承游隙的因素很多。本文采用了一種綜合測(cè)量軸承裝配后徑向及軸向游隙的方法；同時(shí)通過(guò)對(duì)原有結(jié)構(gòu)的改進(jìn)，使產(chǎn)品滿足了設(shè)計(jì)要求。設(shè)計(jì)選擇軸承結(jié)構(gòu)時(shí)，除考慮制造成本，還應(yīng)重點(diǎn)考慮便于軸承游隙的穩(wěn)定控制。

[1]NSK滾動(dòng)軸承綜合樣本[Z]中文版 CAT.No.C1101b

[2]機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè).第3卷/機(jī)械設(shè)計(jì)編委會(huì)編著.3 版.北京：機(jī)械設(shè)計(jì)出版社，2004（8）.

[3]李素娟.輪轂軸承對(duì)車輪晃動(dòng)的影響[J].軸承,2010,(3):34-36.

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