前輪轂軸承壓裝力分析與計算

王慶辛　劉振　李曉龍　夏超

摘 要：簡要分析計算了前輪轂軸承與轉向節壓裝時所需的壓裝力，應用有限元分析軟件對壓裝時前輪轂軸承、轉向節進行了受力計算，為過盈量設計提供了理論支撐。

關鍵詞：輪轂軸承；轉向節；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向，前輪轂軸承與轉向節采用過盈連接方式，通過過盈配合產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異響，經NVH測試確定異響源為前轉向節及輪轂總成，初步判斷原因為前輪轂軸承與轉向節發生竄動，軸承撞擊卡簧產生異響，經核算轉向節與前輪轂軸承配合過盈量為0.051～0.094mm，為解決異響問題，將轉向節與前輪轂軸承配合過盈量調整為0.081～0.120mm，由于過盈量增加需對壓裝力進行計算，以確保現場壓力機工作可靠。前輪轂軸承與轉向節裝配形式如圖1所示。

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

依據彈性力學理論，前輪轂軸承與轉向節結合面承受的最大壓裝力Pmax計算公式：

將以上數值帶入公式計算可得，最大壓裝力P=39.88kN，經查閱生產現場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、轉向節受力分析

由于前輪轂軸承與轉向節配合過盈量增大，為避免壓裝過程中轉向節或軸承出現失效，需對壓裝時軸承及轉向節進行受力分析，本文通過有限元計算，定義單元類型為Solid185，應用接觸分析，創建目標單元TARGE170、接觸單元CONTA174，得出了在最大過盈量為0.12mm時，前輪轂軸承與轉向節的受力情況，有限元計算結果如圖3所示。

通過圖3轉向節與軸承等效應力可以看出轉向節所受最大等效應力為108MPa，前輪轂軸承所受最大等效應力為263MPa，已知轉向節材料為QT450，屈服強度不低于450MPa，前輪轂軸承屈服強度不低于900MPa，故壓裝時在最大過盈為0.12mm時，轉向節及前輪轂軸承不存在失效風險。

4 結語

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向節壓裝時所需的壓裝力，確定現有設備可滿足使用要求，并應用有限元分析軟件對壓裝過程中前輪轂軸承及轉向節進行了受力分析，確保壓裝過程中不存在失效風險，本論文研究結果對過盈量設計提供了一定的借鑒意義。

參考文獻：

[1]林巨廣，黃恭偉.雙列圓錐滾子軸承的壓裝過程分析[J].組合機床與自動化加工技術，2007（1）：90-93.

[2]陸成剛，陳書宏.汽車變速器關鍵軸承壓裝質量控制研究[J].機械設計與制造，2011（4）：101-103.