劉彬 羅秀芳

摘要：本文主要針對汽車輪轂軸承的疲勞壽命及結(jié)構(gòu)優(yōu)化進(jìn)行研究，首先對輪轂軸承的發(fā)展現(xiàn)狀及未來技術(shù)趨勢進(jìn)行簡單介紹，了解輪轂軸承發(fā)展的基本情況，重點分析輪轂軸承疲勞失效的形成及疲勞壽命，在此基礎(chǔ)上深入研究提升汽車輪轂軸承可靠性的有效措施，希望通過本文的研究能夠更加全面的掌握關(guān)于汽車輪轂軸承發(fā)展及疲勞失效的基本情況，同時也為后期更好的提升汽車輪轂軸承可靠性提供參考。

關(guān)鍵詞：汽車；輪轂軸承；可靠性

1引言

近年來隨著我國經(jīng)濟(jì)社會的不斷發(fā)展，國民生活水平不斷提高，汽車數(shù)量迅速增加，汽車產(chǎn)業(yè)規(guī)模也不斷擴(kuò)大，但是在汽車市場發(fā)展的同時，我國汽車產(chǎn)業(yè)的技術(shù)水平相對不高，比如說輪轂軸承行業(yè)，技術(shù)體系不完善，軸承可靠性不夠，這也嚴(yán)重制約我國汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。因此在現(xiàn)階段加強(qiáng)對于汽車輪轂軸承疲勞壽命及其結(jié)構(gòu)優(yōu)化的研究具有重要的現(xiàn)實意義，能夠更加全面的掌握關(guān)于汽車輪轂軸承的發(fā)展現(xiàn)狀及未來趨勢，了解輪轂軸承疲勞失效的基本情況，研究合理有效的措施進(jìn)一步提升汽車輪轂軸承的可靠性，不斷推動我國汽車產(chǎn)業(yè)的良好發(fā)展。

2輪轂軸承的發(fā)展現(xiàn)狀及未來技術(shù)趨勢

汽車輪轂軸承的發(fā)展經(jīng)歷了三個階段，最開始的一代軸承采用外圈整體式、內(nèi)圈背對背組合的方式，可以預(yù)先設(shè)定合適的游隙來保證載荷進(jìn)行預(yù)緊。而二代軸承增加了法蘭盤，根據(jù)具體情況不同可以在內(nèi)圈或者外圈添設(shè)，這種軸承可以直接與剎車盤或者懸架連接，裝配方便，質(zhì)量更輕；而現(xiàn)在更多的轎車應(yīng)用第三代輪轂軸承，雙列軸承被加工為一體化，裝配零件更少，安裝更方便，而且可以根據(jù)實際情況調(diào)整軸承的游隙，使得輪轂軸承更加可靠，第三代輪轂軸承更先進(jìn)的技術(shù)體現(xiàn)在ABS傳感器的集成，使得整個底盤更加緊湊工整。

隨著先進(jìn)科學(xué)技術(shù)的不斷研究，越來越多的技術(shù)在汽車領(lǐng)域得到使用，同時人們對于車輛性能的要求也更加豐富，而汽車能耗、可靠性、智能化及使用壽命仍然是人們關(guān)心的重要問題，而這些都與汽車輪轂軸承有密切的聯(lián)系。降低摩擦力矩就能進(jìn)一步降低汽車的能耗，而改善封閉性則可以提升軸承的性能和壽命，各種先進(jìn)技術(shù)，比如ABS的應(yīng)用則有助于提升軸承的智能化水平。未來汽車輪轂軸承技術(shù)的發(fā)展也主要呈現(xiàn)以下幾種趨勢：其一是密封圈更高性能，在汽車運行中，輪轂軸承要承受來自地面的污泥污染和來自剎車盤的高溫影響，因此需要進(jìn)一步提高密封圈的性能，尤其是耐熱性、防泥性以及防脂漏等性能。其二是搖輾技術(shù)的應(yīng)用，降低軸承體積，提升軸承性能；其三是輕量化和小型化，軸承設(shè)計質(zhì)量會逐漸降低，進(jìn)而降低整車質(zhì)量，也有利于減輕運行能耗；其四是更低的摩擦力矩，軸承摩擦力矩直接關(guān)系到汽車油耗，充分協(xié)調(diào)摩擦力矩、預(yù)緊載荷、密封性能等各方面的關(guān)系。

3輪轂軸承疲勞失效的形成及疲勞壽命分析

3.1輪轂軸承疲勞失效的形成

在輪轂軸承運行使用過程中，容易受到各種因素的影響，進(jìn)而形成疲勞失效，比如說軸承制造過程中的設(shè)計、選材及工藝等因素進(jìn)而使用過程中的安裝、維護(hù)、潤滑等因素。一方面在在生產(chǎn)制造過程中，初始的設(shè)計偏差會影響到軸承的使用，輪轂軸承在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計時需要全面考慮各方能的性能目標(biāo)，但是在實際設(shè)計中可能會出現(xiàn)尺寸參數(shù)偏差，使得實際設(shè)計生產(chǎn)的輪轂軸承參數(shù)與目標(biāo)參數(shù)有偏差，性能產(chǎn)生變化，進(jìn)而出現(xiàn)疲勞失效。同時在選擇輪轂軸承的生產(chǎn)加工材料時，如果材料性能較差，生產(chǎn)制造的軸承就會出現(xiàn)毛刺、裂紋、孔隙等缺陷，長時間使用就會出現(xiàn)疲勞剝落，導(dǎo)致軸承失效。另外正火、回火、滲碳等熱處理也會影響到軸承的使用性能。另一方面在使用過程中安裝使用不合理也會使得軸承出現(xiàn)疲勞失效，比如說安裝不到位，造成局部應(yīng)力集中就會造成軸承疲勞損壞；軸承與軸的過盈配合會使得抗疲勞能力降低，甚至造成軸斷裂的情況；而密封則是另外一個造成疲勞失效的重要原因，雜質(zhì)進(jìn)入會對軸承的使用造成嚴(yán)重的影響。

3.2疲勞壽命分析

軸承在使用過程中，滾動體和套圈等表面都會受到應(yīng)力作用，出現(xiàn)疲勞受損，而軸承疲勞壽命的定義就是指某軸承中任一零部件出現(xiàn)疲勞擴(kuò)散時，套圈已經(jīng)轉(zhuǎn)過的轉(zhuǎn)數(shù)（這種轉(zhuǎn)數(shù)是一套圈相對于另一個套圈的相對數(shù)值）。在軸承轉(zhuǎn)動過程中會受到許多因素的影響，很多不能有效消除，因此一般采用額定壽命L10表示某批次軸承的疲勞壽命。其中額定壽命與基本額定載荷C、當(dāng)量動載荷P、壽命指數(shù)ε之間的關(guān)系如下。

一般情況下可以借助滾動軸承對輪轂軸承疲勞壽命進(jìn)行分析研究，建立相應(yīng)的力學(xué)模型進(jìn)行壽命估算。

4提升汽車輪轂軸承可靠性的有效措施

從上文分析可知，汽車輪轂軸承可靠性與生產(chǎn)設(shè)計、制造、安裝調(diào)試、使用維護(hù)等諸多方面的因素有關(guān)，而要想提高汽車輪轂軸承的可靠性也要從這些方面入手：

4.1強(qiáng)化設(shè)計制造

在對汽車輪轂軸承進(jìn)行設(shè)計時要全面參照軸承性能等方面的目標(biāo)值，合理選擇參數(shù)，確保設(shè)計尺寸與目標(biāo)尺寸一致，避免出現(xiàn)較大的偏差；在選擇汽車輪轂軸承生產(chǎn)制造材料時必須嚴(yán)格把關(guān)，在成本運行條件下盡量選擇更高性能的制造材料，加工制造工藝也要與軸承實際需求一致，嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范進(jìn)行生產(chǎn)制造并進(jìn)行嚴(yán)格的驗收。

4.2正確安裝調(diào)試

在對汽車輪轂軸承進(jìn)行安裝時要嚴(yán)格注意安裝尺寸，確保安裝到位，避免出現(xiàn)安裝偏差或者精度過低的情況。安裝過程中要做好清潔、潤滑以及密封，避免雜質(zhì)殘留或者進(jìn)入軸承中。

4.3加強(qiáng)維護(hù)保養(yǎng)

在日常使用過程中要做好軸承的保養(yǎng)維護(hù)，定期進(jìn)行保養(yǎng)，增添潤滑劑，檢查密封情況。同時要盡量避免過載運行，否則容易加劇軸承磨損。

5結(jié)語

通過本文分析可知，汽車輪轂軸承的性能會直接關(guān)系到汽車的運行及駕乘人員的安全，加強(qiáng)汽車輪轂軸承疲勞壽命的研究具有重要的意義。在汽車輪轂軸承運行使用中會受到諸多因素的影響，容易出現(xiàn)疲勞損傷，要想提升輪轂軸承的可靠性需要從生產(chǎn)制造安裝使用等多方面入手。未來隨著汽車產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展，汽車輪轂軸承性能要求會更加嚴(yán)格，也會像更加智能化、輕量化的方向發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]王露.輪轂軸承多工況疲勞壽命建模與數(shù)值仿真[D].浙江工業(yè)大學(xué)，2009.

[2]沈元杰.汽車輪轂軸承疲勞壽命分析及結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計[D].南京航空航天大學(xué)，2016.

[3]董曉，陳東照，鄧四二等.轎車輪轂軸承疲勞壽命的計算與分析[J].河南科技大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2014，（5）：19-23.

[4]袁騰飛.輪轂軸承結(jié)構(gòu)改進(jìn)設(shè)計與疲勞壽命分析[D].重慶理工大學(xué)，2016.