某VM發動機導向軸承失效原因分析

摘 要 某VM發動機搭載海獅車型，在TTO、PP階段車輛中，由于發動機導向軸承設計不合理，導致導向軸承發生卡滯、脫落故障。我們經過檢測、CAE分析及現場調查等，確認了導向軸承發生卡滯脫落失效是因導向軸承設計選型不合理導致。通過實驗驗證方法，確認了優化發動機飛輪合件、變速箱一軸，此方案可以解決導向軸承卡滯脫落失效故障。

關鍵詞 MT變速箱;軸承;調查過程&結果;對策制定

前言

軸承是機械設備中一種重要零件，是在運動副中與兩構件接觸并為產生相對運動的活動聯接。其主要功能是支撐機械旋轉體，降低其運動過程中的摩擦系數，并保證其運動精度。軸承按運動元件摩擦性質的不同，可分為滾動軸承和滑動軸承兩大類。滾動軸承按滾動體的形狀，可分為球軸承和滾子軸承兩大類。

目前多數汽車廠采用的滾動軸承做導向軸承，使MT變速器一軸與發動機飛輪合件完成活動聯接。導向軸承在發動機與MT變速器連接機構中扮演著重要角色，如果導向軸承出現卡滯脫落失效，車輛換檔費力或無法變換檔位，這是車輛致命缺陷。針對海獅VM導向軸承出現失效故障，我們進行了現場調查與機理分析，提出了整改措施，已很好地解決了發動機導向軸承卡滯脫落失效故障。

1問題描述

某公司在開發海獅VM發動機時，為降低成本，將KD件雙質量飛輪設計為單質量飛輪，設計開發借鑒KD件結構，將海獅VM發動機導向軸承選型為NK19/20滾針軸承，但在海獅汽車PP生產階段時，發動機導向軸承出現了卡滯脫落現象，失效主要故障見標識區圖1～2。

2調查過程&結果

2.1 故障統計與整改目標

某汽車廠在TTO、1PP、2PP階段，共生產了50臺海獅汽車，但在售后0公里出現10起導向軸承卡滯脫落現象，故障率高達1/5。

顧客抱怨極大，列入專項整改，設立目標值：整改后售后0公里故障率≤0.1‰。

2.2 緊急與臨時措施

立即更換故障機上的導向軸承;100%排查確認整車廠與發動機廠的庫存發動機飛輪上的導向軸承狀態;對外購導向軸承、飛輪合件供應商進行專項審核，發動機終檢100%點檢發動機導向軸承。

2.3 故障原因調查

2.3.1 導向軸承問題

經檢測故障件及抽查庫存件，確認導向軸承內外徑、高度、跳動均符合要求。

經檢測導向軸承滾針有松動，軸承保持架端面無倒角。

滾針松動及保持架端面無倒角，可致使導向軸承卡滯脫落失效。

2.3.2 飛輪合件軸承孔問題

經對故障件和庫存件檢測，軸承孔內徑和垂直度符合圖紙要求。

軸承孔與導向軸承的裝配關系是過度配合（符合設計要求）。

2.3.3 裝配工藝問題

2.3.3.1 發動機裝配工藝不合理

導向軸承裝配工藝要求使用專用工裝將導向軸承壓裝在飛輪軸承孔內，確認導向軸承裝配正常后，再涂HP-2潤滑脂;發動機測試工序使用專用臺架進行測試，為了不流出不良品，在終檢工序100%點檢確認飛輪導向軸承。經調查，作業順序書與作業基準書一致，未發現作業異?，F象，確認排除發動機裝配工藝不合理導致故障。

2.3.3.2 整車發變連接工藝不合理

在整車廠發變連接工序中，每臺需要調整變速箱1～3次才能完成一軸插入導向軸承孔內，完成發動機與變速箱連接的關鍵工步。調查確認整車廠的連接工藝極易損壞NK19/20滾針軸承。因費用問題，整車廠不同意改造發變連接裝備，故需要對導向軸承與一軸等進行優化來解決故障。

2.3.4 設計匹配問題

2.3.4.1 一軸與導向軸承配合問題

校核海獅車變速箱一軸各長度尺寸、一軸

外徑與導向軸承內孔配合屬于間隙配合，長度

尺寸與公差配合符合設計要求。

2.3.4.2 NK19/20軸承選型額定載荷不足

發動機導向軸承不但要承載變速箱一軸傳遞的徑向載荷，還需承受連接工序一軸的軸向擠壓力。

經過查找國家標準GB/T5801-2006，校核計算NK19/20軸承徑向額定動載荷Cr，為14000kN，滿足柴油發動機徑向載荷要求。因NK19/20不能承受軸向載荷，不滿足整車發變連接要求，是產生故障的主要原因。

3對策制定

通過調查與分析，因NK19/20軸承不能承受軸向載荷，不適合整車廠裝配，是導致的導向軸承卡滯脫落的主要原因。因發動機廠無法控制整車廠裝配策略，經過雙方技術質量對接，確認從設計上進行優化，發動機廠重新選型優化導向軸承（參考GB/T276-1994標準），整車廠優化變速箱一軸。優化方案如下：

導向軸承型號 NK19/20 承受徑向載荷大，不能承受軸向載荷，需加注潤滑脂。 6004-2Z 主要承受徑向載荷，也可承受軸向載荷，無需加注潤滑脂。

變速箱 一軸外徑 φ19 φ20

4驗證結論

實施上述方案后，改善了整車廠發變連接困難問題，發變連接效率至少提高二倍以上，減少了售后費用和降低了生產成本。從整車廠SOP后1200臺的汽車生產過程和售后3IMS的質量數據來看，未收到發動機導向軸承卡滯脫落故障，可以確認售后0公里故障率低于0.1‰，整改達到了預期目標。

參考文獻

[1] 成大先主編.《機械設計手冊》第五版第2卷.北京.化學工業出版社2015.05.

[2] 徐小方編著.《江西五十鈴發動機售后指標運行情況介紹》內部資料? 2018.02.

[3] 項忠珂.汽車碰撞安全新技術的發展趨勢——評《汽車碰撞安全新技術》[J].中國安全科學學報，2018，28（11）： 191.

[4] 項忠珂，項菲菲.基于APDL的農用車車架結構優化設計研究[J].制造業自動化，2014，36（02）：102-103.

作者簡介

鄒偉仁，主要從事發動機售后故障分析與故障處理。