汽车轮毂轴承失效模式分析及性能提升
【精品】滚动轴承失效模式及研究方法
– 疲劳失效指滚道和滚动体上发生 碎裂，并随之产生材料碎片脱落
– 这种疲劳为逐渐发生，一旦开始 则迅速扩展，并伴随明显的振动 增加
– 更换轴承，和设计有更长疲劳寿 命的轴承
5
轴承故障原因及其解决
反向载荷
– 角接触轴承的设计只接受一个方 向的轴向载荷
– 当方向相反时，外圈的椭圆接触 区域被削平。。。
•第一阶段
•第二阶 段 •第三阶段
•第四阶段
14
滚 动 轴 承 故 障 发 展 的 四 个 阶
段•第一阶段•只是 Nhomakorabeag SE有明显指示
•第二阶段
•g SE明显增大，开始出现 轴承零件共振频率并伴有1X 转速频率边带
•第三阶段
•A.仅出现滚动轴承故障频 率(没有1X边带频率)
•B.滚动轴承跑道圆周上出 现轻微磨损时，便出现轴 承故障频率的谐波频率
障频率尖峰 轴 承 剩 余 寿 命 大 于 B-10 规 定 的 百 分
之十(注)
注：基于百分之九十的置信度
16
滚动轴承故障发展的第二阶段
噪声略增大
轴承温度正常
超声，声发射，振动尖峰能量有大的 增大，轴承外环有缺陷
振动总量略增大(振动加速度总量和振 动速度总量)
在对数频谱上可清楚地看到轴承故障 频率，而在线性频谱上难以看到；噪 声地平明显提高
轴 承 剩 余 寿 命 小 于 B-10 规 定 的 百 分 之 五 ( 注)
注：基于百分之九十的置信度
17
滚动轴承故障发展的第三阶段
可以听到噪声 轴承温度略升高 非常高的超声，声发射，振动尖峰能
量，轴承外环有故障 振动加速度总量和振动速度总量有大
的增大 在线性频谱上清楚地看出轴承故障频
滚动轴承常见的失效形式和原因分析范文
滚动轴承常见的失效形式及原因分析+浪逐风尖2008-11-05 10:55滚动轴承在使用过程中,由于很多原因造成其性能指标达不到使用要求时就产生了失效或损坏.常见的失效形式有疲劳剥落、磨损、塑性变形、腐蚀、烧伤、电腐蚀、保持架损坏等。
一，疲劳剥落疲劳有许多类型，对于滚动轴承来说主要是指接触疲劳。
滚动轴承套圈各滚动体表面在接触应力的反复作用下，其滚动表面金属从金属基体呈点状或片状剥落下来的现象称为疲劳剥落。
点蚀也是由于材料疲劳引起一种疲劳现象，但形状尺寸很小，点蚀扩展后将形成疲劳剥落。
疲劳剥落的形态特征一般具有一定的深度和面积，使滚动表面呈凹凸不平的鳞状，有尖锐的沟角．通常呈显疲劳扩展特征的海滩装纹路．产生部位主要出现在套圈和滚动体的滚动表面．轴承疲劳失效的机理很复杂，也出现了多种分析理论，如最大静态剪应力理论、最大动态剪应力理论、切向力理论、表面微小裂纹理论、油膜剥落理论、沟道表面弯曲理论、热应力理论等。
这些理论中没有一个理论能够全面解释疲劳的各种现象，只能对其中的部分现象作出解释。
目前对疲劳失效机理比较统一的观点有：1、次表面起源型次表面起源型认为轴承在滚动接触部位形成油膜的条件下运转时，滚动表面是以内部（次表面）为起源产生的疲劳剥落。
2、表面起源型表面起源型认为轴承在滚动接触部位未形成油膜或在边界润滑状态下运转时，滚动表面是以表面为起源产生的疲劳剥落。
3、工程模型工程模型认为在一般工作条件下，轴承的疲劳是次表面起源型和表面起源型共同作用的结果。
疲劳产生的原因错综复杂，影响因素也很多，有与轴承制造有关的因素，如产品设计、材料选用、制造工艺和制造质量等；也有与轴承使用有关的因素，如轴承选型、安装、配合、润滑、密封、维护等。
具体因素如下：A、制造因素1、产品结构设计的影响产品的结构设计是根据使用性能目标值来确定的，这些目标值如载荷容量、寿命、精度、可靠性、振动、磨损、摩擦力矩等。
在设计时，由于各种原因，会造成产品设计与使用的不适用或脱节，甚至偏离了目标值，这种情况很容易造成产品的早期失效。
FMEA-轴承潜在失效模式分析
1 of 3PageFMEA NumberPart NumberDesign or Process ResponsibilityPrepared byTelephone #轴承Model Year(s) / Vehicle(s)Key DateOriginal FMEA DateFMEA Revision DateCore TeamDesign Item orProcess Function RequirementsPotential Failure Mode Potential Effect(s)of FailureSevCl a s sPotential Cause(s)/ Mechanism(s) of Failure O c c Current Design orProcessControlsDet R P NRecommendedActionsResponsibility &Target Completion DateActions TakenS e v O c c D e t R P N轴承：支承轴及轴上的零件，并与机座作相对旋转，使转动副之间的摩擦尽量降低，以获得较高传动效率点蚀：内外圈的滚道及滚动体的表面出现许多点蚀坑影响轴承寿命，引起剧烈的振动和噪声6过载2 224内圈与轴径配合过紧外圈与轴座配合过紧内外圈不正润滑不良磨粒磨损 6轴承在密封不可靠，轴承内部有研磨物2 224No润滑剂不清洁装配环境尘大润滑不良粘着磨损速度太高润滑不良不适当的装配内外圈配合柱面松动断裂轴承不能工作5配合太紧2 220No装配面不均匀SystemSubsystemComponent2 of 3PageFMEA NumberPart NumberDesign or Process ResponsibilityPrepared byTelephone #轴承Model Year(s) / Vehicle(s)Key DateOriginal FMEA DateFMEA Revision DateCore TeamDesign Item orProcess Function RequirementsPotential Failure Mode Potential Effect(s)of FailureSevCl a s sPotential Cause(s)/ Mechanism(s) of Failure O c c Current Design orProcessControlsDet R P NRecommendedActionsResponsibility &Target Completion DateActions TakenS e v O c c D e t R P NSystemSubsystemComponent3 of 3PageFMEA NumberPart NumberDesign or Process ResponsibilityPrepared byTelephone #轴承Model Year(s) / Vehicle(s)Key DateOriginal FMEA DateFMEA Revision DateCore TeamDesign Item orProcess Function RequirementsPotential Failure Mode Potential Effect(s)of FailureSevCl a s sPotential Cause(s)/ Mechanism(s) of Failure O c c Current Design orProcessControlsDet R P NRecommendedActionsResponsibility &Target Completion DateActions TakenS e v O c c D e t R P NSystemSubsystemComponent。
汽车轮毂轴承径向突然断裂的原因分析与对策
交 通 科 技２０１１年７ 月 ＴｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎＳｃｉｅｎｃｅ ＆ ＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＪｕｌ．２０１０汽车轮毂轴承径向突然断裂的原因分析与对策王立军１ 程林清２（１．中石化管道储运公司仪长输油处 武汉 ４３００７７；２．天津港实华原油码头有限公司 天津 ３００４５２） 摘 要 分析了汽车轮毂轴承径向突然断裂的原因，提出了汽车轮毂轴承径向突然断裂的预防措施和对策，并阐述了轮毂轴承技术及发展趋势。
关键词 汽车 轮毂轴承 断裂 原因分析 对策汽车轮毂轴承的主要作用是承重和为轮毂的转动提供精确引导，它既承受轴向载荷又承受径 向载荷，是一个非常重要的零部件。
表２ 内、外圈沟道表面粗糙度检测结果样品内圈表面粗糙度／μｍ 外圈表面粗糙度／μｍ １ ２ ３ ２．９６２．６７ ２．９３ ５．１９４．８８ ４．６７ 第一代汽车轮毂轴承径向突然断裂的原因分析 １ １ ２３．１２ ３．４６５．８５ ５．３４第二代轴承本身评判指标的分析（１）轴承组件硬度分析。
从断裂中随意取出 ５ 件样品，分别是３ 件第一代轴承，２ 件第二代轴 承进行硬度分析，见表１。
１．１ （４）沟道沟心距分析。
沟道沟心距在轴承设 计时的要求是非常严格的，在设计时，公差一般要 求不大于０．０３ ｍｍ。
在轴承运转过程中，沟道沟 心距过大或过小都会对局部沟道产生切向应力， 使得轴承的断裂损伤速度加快。
这里所研究的５ 件样品其沟道沟心距都在公差的范围内。
表１ 轴承组件硬度分析样品内圈／ＨＲＣ 钢球／ＨＲＣ 外圈／ＨＶ１０１６１．２ ６３．７ ７６８ 润滑状况对轴承断裂的影响（１）轴承密封圈与密封圈座的配合。
一般情 况下，接触式合金骨架和橡胶双层结构在汽车轮毂轴承的密封圈设计中被应用。
为了防止润滑脂外泄，内层密封圈横截面与密封圈座紧配合；为了 防止外界水汽及异物侵入轴承中，外层密封圈与 密封圈座、轴承内圈紧配合。
此种设计有双层密 封功能，可以有效地保护轴承体内的油脂，此设计 较为合理。
汽车轮毂轴承失效模式与分析方法
汽车轮毂轴承失效模式与分析方法摘要：汽车轮穀轴承开发阶段需要进行多种性能试軽，通过轮毂轴承失效的案例，分析轴承早期失效模式，找出其根本原因，验证产品设计合理与否。
针对这些失效模式，归纳梳理了轮毂轴承失效分析的系列方法，为深入研究轮穀轴承的失效机理，改善产品质量提供参考。
关键词：轮殺轴承；性能试轻；失效模式；分析方法Failure Mode and Analysis Method for Automobile HubBearingsAbstract: The development stage of automobile hub bearings is required to conduct vai'ious performance tests .The initial failure mode for bearings is an alyzed through failure case of hub bearings, and the root cause is found out to verify the rationality of product design・Aiming at these fai Lure modes♦ a series method for fai lure analysis of hub bearings is summarized, which provides a reference for in-depth study of fai lure mechanism for hub bearings and improvement of product quality.Key words： hub bearing； performance test； failure mode； analysis method；0引言轿车轮毂轴承是汽车底盘上的一个重要组件，其是否能够平稳可靠地运转直接关系到行车的安全。
滚动轴承常见失效形式及原因分析，值得珍藏！
滚动轴承常见失效形式及原因分析，值得珍藏！滚动轴承在使用过程中,由于很多原因造成其性能指标达不到使用要求时就产生了失效或损坏.常见的失效形式有疲劳剥落、磨损、塑性变形、腐蚀、烧伤、电腐蚀、保持架损坏等。
一，疲劳剥落疲劳有许多类型，对于滚动轴承来说主要是指接触疲劳。
滚动轴承套圈各滚动体表面在接触应力的反复作用下，其滚动表面金属从金属基体呈点状或片状剥落下来的现象称为疲劳剥落。
点蚀也是由于材料疲劳引起一种疲劳现象，但形状尺寸很小，点蚀扩展后将形成疲劳剥落。
疲劳剥落的形态特征一般具有一定的深度和面积，使滚动表面呈凹凸不平的鳞状，有尖锐的沟角．通常呈显疲劳扩展特征的海滩装纹路．产生部位主要出现在套圈和滚动体的滚动表面。
轴承疲劳失效的机理很复杂，也出现了多种分析理论，如最大静态剪应力理论、最大动态剪应力理论、切向力理论、表面微小裂纹理论、油膜剥落理论、沟道表面弯曲理论、热应力理论等。
这些理论中没有一个理论能够全面解释疲劳的各种现象，只能对其中的部分现象作出解释。
目前对疲劳失效机理比较统一的观点有：>>>>1、次表面起源型次表面起源型认为轴承在滚动接触部位形成油膜的条件下运转时，滚动表面是以内部（次表面）为起源产生的疲劳剥落。
>>>>2、表面起源型表面起源型认为轴承在滚动接触部位未形成油膜或在边界润滑状态下运转时，滚动表面是以表面为起源产生的疲劳剥落。
>>>>3、工程模型工程模型认为在一般工作条件下，轴承的疲劳是次表面起源型和表面起源型共同作用的结果。
疲劳产生的原因错综复杂，影响因素也很多，有与轴承制造有关的因素，如产品设计、材料选用、制造工艺和制造质量等；也有与轴承使用有关的因素，如轴承选型、安装、配合、润滑、密封、维护等。
具体因素如下：（1）制造因素a.产品结构设计的影响产品的结构设计是根据使用性能目标值来确定的，这些目标值如载荷容量、寿命、精度、可靠性、振动、磨损、摩擦力矩等。
汽车轮毂轴承的两类剥落失效分析
第29卷第5期 中国矿业大学学报 V o l .29 N o .52000年9月 Jou rnal of Ch ina U n iversity of M in ing &T echno logy Sep .2000文章编号:100021964(2000)0520532204汽车轮毂轴承的两类剥落失效分析张雪萍,姚振强,俞亚波,王成焘(上海交通大学机械工程学院,上海 200030)摘要:通过对600套失效汽车轮毂轴承宏观特征分析统计和SE M 研究发现,汽车轮毂轴承的表面剥落有两种典型形式,一种为轴向扩展性片状剥落;另一种为周向等间距条状剥落.结合汽车轮毂轴承的结构特点及其在汽车运行过程中的动力学特征,提出了这两种表面失效的机理模型.认为轴承工作游隙过大是造成汽车轮毂轴承轴向扩展性片状剥落的主要原因;而运转过程中的微动损伤以及运转过程中的轴向冲击是造成周向等间距条状剥落的主要原因.优化轴承游隙并对滚动体进行合理鼓形修正可以减少轴向扩展性片状剥落;增强横向减振能力并减小轴承轴向游隙可以降低周向等间距条状剥落.关键词:轮毂承;剥落;游隙;微动磨损;轴向冲击中图分类号:U 463.2;TH 117.1 文献标识码:A 汽车轮毂轴承是汽车的关键零部件之一,它影响汽车行驶系统以及整车的安全性.分析轮毂轴承的失效机理对提高轮毂轴承的寿命、减少维修次数和增强整车的可靠性具有重要意义.汽车在运行过程中,轮胎与地面的作用使车轮既承受径向力又承受轴向力的作用.轮毂轴承组除受到上述两力外,还受到轴向力产生的弯矩作用.因而,汽车轮毂轴承大都采用成对使用的向心推力轴承.中国汽车轮毂轴承的早期失效率偏高,例如1996年汽车轮毂轴承综赔费用总计达人民币7000万元1为探究汽车轮毂轴承的失效特征和机理,本文对国内外9种约600套失效汽车轮毂轴承(汽车行程范围10～176km ,平均行程5～7万km ,轴承平均失效转数为18.5×106～25.9×106转)进行了失效分析1结果发现汽车轮毂轴承具有擦伤、磨损、腐蚀小坑以及滚动体断裂等多种失效形式,其中轴承滚动接触表现诱发型失效是最重要的失效形式,且以内外圈滚道表面及滚动体表面剥落所占比例为最高1轮毂轴承表面剥落失效具有两种形式.一种为轴向扩展性片状剥落;另一种是周向等间距条状剥落;本文将具体探讨这两类典型疲劳剥落的失效机理,以探求降低疲劳剥落的措施与对策.1 轮毂轴承两类剥落失效特性1.1 第一类剥落第一类剥落的宏观特征如图1,2所示.图1为前轮轴承的外圈滚道表面,图2为后轮轴承的内圈滚道表面.后轮轴承的内圈和前轮轴承的外圈都装配在汽车底盘上,在车轮运转时,两者都不发生宏观转动.由图1,2可见,剥落带在轴承周向呈一局部剥落,在轴承轴向从大端向小端扩展,形成连续片状剥落;同时,散布有麻点.第一类剥落的SE M图1 第一类疲劳剥落(前轮轴承外圈滚道)F ig .1 T he first type of flak ing failu re (at cup ’s racew ay fo r the fron t w heel bearings )收稿日期:20000121基金项目:上海市汽车工业科技发展基金(199821199A )作者简介:张雪萍(19722),女,河南省平顶山市人,上海交通大学机械工程学院博士研究生,从事传动机械系统失效机理研究.形貌如图3所示,剥落表现为层状扩展.一般地,在剥落区的表面下,有微裂纹萌生和扩展.这种剥落即是经常被提到的正常疲劳剥落[1].图2 第一类疲劳剥落(后轮轴承内圈滚道)F ig .2 T he first type of flak ing failu re (at cone ’s racew ay fo r the rear w heel bearings )图3 第一类疲劳剥落的SE MF ig .3 SE M fo r the first type flaking failu re1.2 第二类剥落第二类剥落特征如图4,5所示.图4为前轮轴承的外圈;图5为后轮轴承的内圈.在汽车运行过程中,两者都不发生宏观周向转动.可以看到在滚道表面周向等间距分布着条状剥落条纹.剥落条纹轴向长度与滚动体的长度接近.按照剥落条纹周向的分布范围,条状剥落可以分为两种方式,第1种为整周均布,称为A 型剥落条纹;第2种则分布在滚道某一弧长范围,称为B 型剥落条纹.按照剥落条纹周向分布密度,剥落条纹可以分为两种形式,图4 第二类疲劳剥落(前轮轴承外圈滚道)F ig .4 T he second type of flak ing failu re (at cup ’s racew ay fo r the fron tw heel bearings )图5 第二类疲劳剥落(后轮轴承内圈滚道)F ig .5 T he second type of flak ing failu re (at cone ’s racew ay fo r the rear w heel bearings )第1种,剥落条纹间距与滚动体间距相同;第2种,剥落条纹间距为滚动体间距的1 N (N 为大于1的正整数).第二类剥落的SE M 形貌如图6所示.微观上,可以观察到疲劳剥落带有粘着、撕裂和碾压的痕迹.图6 第二类疲劳剥落SE MF ig .6 SE M fo r the second type flak ing falu lu re2 剥落失效原因分析2.1 第一类剥落失效分析汽车轮毂轴承一般采用O 型(背对背)配置方式,圆锥滚子的大端在外.在汽车行驶过程中,车轮轴承要同时承受径向载荷(载重)和轴向载荷(惯性附加横向力);由于车轮半径的影响,轮毂轴承又要承受车轮与地面横向力的弯矩作用.在工作游隙不为零的情况下,弯矩的作用,将使滚动体大端与滚道表面优先发生局部接触,使滚动体及内外圈滚道承受过大的接触应力.在过大赫兹应力作用下,滚动体与滚道在接触表面下形成裂纹扩展,发展至接触表面后剥落.大端剥落发生后,滚动体与滚道的优先局部接触点沿轴向向小端内移,从而导致了剥落由大端向小端的扩展.另一方面,在滚道表面出现剥落后,当滚动体滚过剥落区域边缘时,由于应335第5期 张雪萍等:汽车轮毂轴承的两类剥落失效分析 力集中将导致剥落区域沿周向的进一步扩展.这样,就形成了车轮轴承的第一类剥落.2.2 第二类剥落失效分析第二类剥落的共同特征是剥落条纹在轴承滚道周向等间距分布.但是,A型剥落条纹和B型剥落条纹的形成机理不同,下面将分别探讨这两种类型剥落条纹的形成机理.2.2.1 A型剥落条纹的轴向冲击机理A型剥落条纹分布在轴承滚道整周,即剥落条纹不是局限于轴承的径向承载区域.这说明:1)径向载荷不是导致A型剥落条纹发生的主要原因;2)轴向载荷是A型剥落条纹发生的必备条件;3) A型剥落条纹一定产生于汽车运行工作过程中.基于以上分析,本文提出了A型剥落条纹的轴向载荷冲击机理.该机理包括:1)轴承的内部及轴承与座孔的轴向配合面间存在游隙(无轴向预紧或轴向预紧不够);2)运行中的汽车转向和摆动提供轴向惯性力即轴向载荷.因此,汽车运行中的轮毂轴承在不断的轴向冲击载荷(轴向振动)作用下,滚道周向在与滚动体对应的位置形成微裂纹并继续扩展.轴承滚道圈向剥落条纹的密度反证了该模型的合理性1当轴承外圈相对于内圈转动的频率与轴向载荷冲击频率相等或成整倍数时,剥落条纹密度小到Z条(Z是滚动体个数),A型剥落条纹程度最严重;当外圈相对于内圈转动的频率与轴向载荷冲击频率不成整倍数时,剥落条纹密度大,剥落程度较轻.2.2.2 B型剥落条纹的微动磨损机理B型剥落条纹分布于轴承的局部周向(即径向承载区)滚道上,剥落条纹的间距与滚动体间距相对应.这说明:1)径向载荷是B型剥落条纹发生的必要条件;2)径向承载区的滚动体在与滚道的轴向接触线(小面积)上发生了反复微小的滑动,造成疲劳剥落;3)B型剥落条纹应该产生于汽车的被动运输过程中,如船运或铁路运输.对被动运输汽车做终点检测时,发现从没有运行过的汽车轮毂轴承表面已有B型微小损伤1滚动体与其微动磨损模型如图7所示.在运输过程中,有人常常认为径向微动(冲击微动)应该比轴向微动(冲击微动)更易发生.事实上,因为汽车的径向减振比轴向减振好,轴向微动更容易发生.在汽车的被动运输过程中,路面不平度可以引起车轮轴承在接触点附近的微幅振动会产生微小的损伤条.助张了轮毂轴承后续主动行驶过程中失效几率和程度.图7 车轮轴承微动磨损模型F ig.7 F retting model fo r w heel bearings当汽车主动行驶时,原有的损伤条的微凸体粘着点的不断剪断以及新粘着点的重新粘结,该过程反复进行,将导致轮毂轴承滚道表面条型微动裂纹以及条形剥落的形成.并且,滚动体与条形剥落边缘的接触所引起的应力集中,将导致条形剥落沿周向扩宽.3 降低剥落失效的对策与措施本文分别从汽车车轮轴承两类疲劳剥落形成的不同机理,具体探讨降低疲劳剥落失效的对策.3.1 降低第一类剥落失效的措施第一类剥落失效是典型的接触疲劳失效[1].提高轴承寿命(即延长轴承循环次数)的有效途径是降低滚动体载荷.具体方法可利用数字技术(如大型的有限元和优化软件),通过对车轮轴承系统的整体动态优化设计实现1通过轮毂轴承的参数优化,一方面可使轴承的工作游隙接近于零,使负荷区的承载滚子数目增加;另一方面,使滚动体受载均匀,即通过对滚动体进行适当母线修正,避免滚动体端部与滚道接触产生过大应力,对数母线修正可以从理论上使得滚子接触压力经向呈半椭圆分布而轴向呈均匀分布,目前SKF公司拥有这方面的技术实力.3.2 降低第二类剥落失效的措施3.2.1 抗微动磨损对策微动磨损是同时涉及到粘着、磨粒、氧化和疲劳4种磨损机理的一种特殊磨损[2～4].如何有效减少甚至消除微动磨损一直是微动磨损领域的研究热点之一.各专家学者从不同角度提出了抗微动的观点和措施[5,6].从微动磨损形成的根本起因,可将抗微动磨损技术概括为3个方面:1)使产生微动的两个接触表面完全分离(如磁悬浮轴承);2)完全消除或减少两接触面的相对运动(如使载荷增加到足够大);3)选择有良好抗微动磨损的材料(如摩擦副表面镀抗微动层,润滑脂中加入抗微动添加剂).本文将结合车轮轴承的特点,提出车轮轴承抗微动摩擦的有效途径.435 中国矿业大学学报 第29卷轮毂轴承微动磨损存在的必要条件包括:轴承的径向载荷、滚动体与最大滚道接触处的微小振动.所以减少微动磨损的措施有:1)尽量减少轴承的游隙,降低单个滚动体的载荷,这可以通过轴承预紧等方法实现;2)轮毂轴承内部及其安装的润滑脂中添加抗微动磨损的极压添加剂;3)运输过程中使车轮旋转,可以使滚动体与滚道的接触区域改变,从而有效减弱车轮轴承的微动磨损;4)轮毂轴承的表面镀抗微动磨损材料;5)增强运输过程中的减振,缩小微动的幅值,将有效降低微动磨损.3.2.2 轴向冲击载荷对策根据轴向冲击形成的机理,降低B 型剥落的有效措施有:1)增强汽车运行过程中的横向减振能力,减轻轴向的冲击载荷.例如在轴向增加弹簧垫片;2)尽量减少轴承的轴向游隙,降低轴向冲击的幅度.这可以通过轴承装配过程的选配轴向垫圈厚度来实现14 结束语1)表面诱发型疲劳失效是轮毂轴承的主要失效形式.2)轮毂轴承的表面失效有两种主要的失效类型:一种是接触疲劳造成的延续剥落;另一种是微动与冲击造成的等间距条状剥落.3)降低第一种剥落的主要措施是通过轴承系统的动态参数优化设计,使轴承工作游隙尽量接近于零,增加承载的滚动体数目;通过滚动体的鼓形修正,使滚动体载荷尽可能均匀分布.降低第二种剥落的有效途径是减低汽车被动运输中的微动裂纹,在车轮轴承中添加极压添加剂、增强横向减振措施、避免轴向过载冲击.参考文献:[1] 万长森1滚动轴承的分析方法[M ].北京:机械工业出版社,1985.1482150.[2] 何明鉴1机械构件的微动疲劳[M ].北京:国防工业出版社,1994.729.[3] 邵荷生1摩擦与磨损[M ].北京:机械工业出版社,1993.3442369.[4] M ervin H ,Jones ,Douglas Sco tt .Indu staial tribo lo 2gy [M ].Am erica ,N ew Yo rk :E lsevier Scien tific Pub lish ing Company ,1983.18219.[5] Zhou Z R .Grease lub ricati on in fretting [J ].Jou rnalof T ribo logy ,1998,120(4):7372742.[6] L eheup E R .F retting w ear of sin tered iron underlow no rm al p ressu re [J ].W ear ,1998,221:86293.Investigati on on Tw o T yp icalF lak ing Failu res of A u tom ob ile W heel BearingsZHAN G Xue 2p ing ,YAO Zhen 2qiang ,YU Ya 2bo ,W AN G Cheng 2tao(Schoo l of M echan ical Engineering ,Shanghai J iao Tong U n iversity ,Shanghai 200030,Ch ina )Abstract :B ased on m acro 2ob servati on and m icro 2SE M analysis of the 600sets of failu re bearings tw o typ ical flak ing failu res w ere revealed in au tom ob ile w heel bearings .T he first typ e of flak ing takes p lace at the racew ay near cone back face o r cup fron t face ,and develop s along the ax ial directi on .T he o ther typ e of flak ing distribu tes equally along circum ference in grid fo rm .Con sidering the characteristics of the au tom ob ile w heel hub bearings and its dynam ics du ring runn ing ,tw o related m echan is m m odels w ere develop ed .Too large w o rk ing clearance shou ld accoun t fo r the first typ e of flak ing failu re ,and fretting w ear du ring tran spo rtati on and ax ial i m p acting du ring runn ing shou ld be respon sib le fo r the sec 2ond typ e of flak ing failu re .In o rder to reduce au tom ob ile bearing flak ing ,it is suggested to op ti m izebearing clearance and ro ller p rofile and to dam p ax ial vib rati on .Key words :w heel bearing ;flak ing ;clearance ;fretting w ear ;ax ial i m p act535第5期 张雪萍等:汽车轮毂轴承的两类剥落失效分析 。
发动机连杆滚针轴承失效分析及产品改进
经过评估，改进后的发动机连杆滚针 轴承性能得到了显著提升，具有更高 的疲劳寿命和更低的摩擦阻力，能够 更好地适应实际使用需求。
05
产品推广与应用前景
产品推广策略与措施
建立品牌形象
通过广告、宣传册、网络 推广等方式，树立产品在 消费者心中的品牌形象， 提高知名度。
拓展销售渠道
利用多种销售渠道，如电 商平台、经销商网络等， 扩大产品的销售范围，提 高市场占有率。
滚针轴承失效形式及原因分析
• 滚针轴承的失效形式主要有以下几种：疲劳剥落、磨损、塑性 变形和断裂。疲劳剥落是由于滚动接触面长时间承受循环载荷 引起的；磨损是由于润滑不良、异物进入或材质问题引起的； 塑性变形是由于载荷过大或材质问题引起的；断裂是由于过载 或材质问题引起的。
失效案例分析
• 某型号发动机在使用过程中，发现连杆滚针轴承发生失效， 表现为疲劳剥落和磨损。经过分析，发现轴承的材质和热处 理工艺存在一定问题，导致轴承的硬度和耐疲劳性能不足。 此外，润滑系统也存在一定问题，导致轴承润滑不良，加速 了轴承的磨损。针对这些问题，采取了改进轴承材质和热处 理工艺、优化润滑系统等措施，有效提高了轴承的使用寿命 和发动机的性能。
选用高强度、耐腐蚀、耐磨性好的材料， 以提高轴承的使用寿命。
对进厂材料进行严格检验，确保材料质量 符合要求。
通过优化热处理工艺，提高材料的硬度和 韧性，增强轴承的承载能力。
制造工艺优化
01
02
03
改进加工工艺
优化切削参数、提高加工 精度，减少加工缺陷。
加强装配质量控制
制定装配作业指导书，明 确装配流程和标准，确保 装配质量。
农业机械
农业机械对发动机的耐久性和可靠性要 求较高，连杆滚针轴承作为关键部件之 一，其应用前景良好。
轴承的主要失效形式和处理方法
轴承的主要失效形式和处理方法滚动轴承在使用过程中由于本身质量和外部条件的原因，其承载能力，旋转精度和减摩能性能等会发生变化，当轴承的性能指标低于使用要求而不能正常工作时，就称为轴承损坏或失效，轴承一旦发生损坏等意外情况时，将会出现其机器、设备停转，功能受到损伤等各种异常现象。
轴承坏了，要先分析出坏的原因，然后再找到解决办法。
因此需要在短期内查处发生的原因，并采取相应措施。
一、轴承的损坏的原因轴承是损耗型的零件,只要一用就肯定会损，只是要积累到一定的程度才表现出来，也就是要到一定的量才坏。
当然，滚动轴承损坏的情况比一般机械零件的损坏要复杂得多，滚动轴承损坏的特点是表现形式多，原因复杂，轴承的损坏除了轴承设计和制造的内在因素外，大部分是由于使用不当，例如：选型不适合、支承设计不合理，安装不当，润滑不良，密封不好等外部因素引起的。
1、发生金属锈蚀。
如果缺少润滑的话,很容易被空气氧化,生锈。
防止轴承的锈蚀，不要用水泡。
轴承是精钢做的，但也怕水。
用手拿取轴承时，要充分洗去手上的汗液，并涂以优质矿物油后再进行操作，在雨季和夏季尤其要注意防锈。
轴承自然锈蚀磨损的具体原因主要有以下几种：①氧化磨损。
其摩擦外表上的微小峰谷互相挤压，使脆性表层逐渐脱落而磨损。
轴承相对运动外表上的微小峰谷与空气中的氧化合成而生成与基体金属接合不牢的脆性氧化物，该氧化物在摩擦中极易脱落，发生的磨损称为氧化磨损。
②摩擦生热磨损。
当轴承在高速重负荷和润滑不良的情况下工作时，外表峰谷处由于摩擦而产生高温、接触点硬度及耐磨性下降，甚至发生粘连、撕裂现象。
这种磨损称为摩擦生热磨损。
③硬粒磨损。
如果轴承作相对运动时。
轴承运动外表组织不匀，存在硬颗粒，或轴承的运动外表间落入沙粒、摩屑、切屑等杂质，轴承在相对运动中，硬粒或杂质会使轴承外表擦伤甚至形成沟槽，这种磨损称为硬粒磨损。
汽车轴承④点蚀磨损。
齿轮、轴承等滚动接触外表，相对过程中周期性地受到很大的接触压力，长时间作用，金属外表发生疲劳现象，使得轴承外表上发生微小裂纹和剥蚀，这种磨损称为点蚀磨损。
汽车轮毂轴承的断裂失效研究
汽车轮毂轴承的断裂失效研究摘要：汽车轮毂轴承是汽车的关键构件之一，可以将汽车方向盘操作力度精确地传送给车轮，便于司机及时控制行车方向，在保证变相以及变速灵敏度方面具有重要的作用。
汽车轮毂轴承断裂失效是较为常见的问题，分析其产生原因具有现实意义。
基于此，本文以某批次失效轮毂轴承为例，讨论其断裂失效情况，并从润滑不良以及游隙过大两个方面提出有效预防方案，以期能为汽车轮毂轴承断裂失效问题的解决提出参考。
关键词：汽车轮毂；轴承；失效引言轮毂轴承是汽车的重要零件之一，其核心作用是承载重量，并为控制轮毂的转动，这就需要其不仅能够承载轴向荷载，同时能够承受径向荷载[1]。
汽车车轮采用两套圆锥滚子轴承或是球轴承联合的方法，轴承安装、润滑、密封以及游隙调节都是在汽车生产线上完成安装。
如果车辆轮轴承受损，将导致轴承在车辆行驶过程中失效，进而威胁乘客的生命安全。
一般情况下，失效的主要表现形式包括异常磨损、振动明显等，失效的主要原因包括断裂、磨损、锈蚀等类型，其中又以断裂失效引发的后果最为严重。
因此，检修人员应分析车辆轮毂轴承断裂失效产生的原因，并通过有效的方式予以处理，保证汽车行驶的安全性。
一、轴承断裂情况及检测工作（一）轴承断裂情况某汽车制造商维修站存在一批轮毂轴承失效零构件，该批次轴承质量保证时长为3年或是20万公里的。
该批次失效轮毂主要用在某国产品牌汽车组装之中，构成零构件包括内圈、外圈以及滚球等多个部分。
通过对本批次内容进行分析总结等发现，该批次汽车轮毂轴承之中，40%已经断裂失效的轴承使用时长在0个月至5个月之间，40%的轴承使用时长在6个月至10个月之间，18%失效轴承使用时长在11个月至15个月之间，剩下的轴承使用时长在16个月至20个月之间。
检修人员拆卸部分典型的断裂失效轴承，并开展力学、成分等检验与分析，寻找导致轮毂轴承失效的根本原因。
（二）检测研究工作第一，宏观观察。
针对其中十分典型的三类轮毂轴承予以失效研究，编号分别设为1号、2号与3号。
汽车轮毂轴承失效模式分析及性能提升
汽车轮毂轴承失效模式分析及性能提升
汽车轮毂轴承失效模式分析及性能提升
关熊飞，李延超，杨晓勇，刘伟红
【摘要】轮毂轴承是汽车非常重要的安全部件，本论文列举某车型路试过程中轮毂轴承单元失效的问题进行分析，针对其失效的原因采取相应轴承性能提升的措施。
【期刊名称】汽车实用技术
【年(卷),期】2015(000)007
【总页数】3
【关键词】汽车；轮毂轴承单元；密封
测试试验
CLC NO.:U463.3Document Code:AArticle ID:1671-7988(2015)07-78-03
引言
汽车轮毂轴承单元是用于连接制动器、传动轴或者扭力梁，为轮毂的转动传递转矩和支撑整车载荷的作用。
汽车轮毂轴承单元主要承受通过悬架系统传递而来的汽车重量（径向载荷），转向系统中转向力产生的轴向载荷，传动系统传递变速箱和驱动轴扭矩，使汽车前进和后退。
因此轮毂轴承是一个非常重要的部件，保证了汽车运行平稳舒适性和安全性。
一旦失效会导致车辆不能正常行驶，零部件运转异常、异响，零件磨损加剧，使用寿命下降，安全性能降低等问题。
典型的轮毂轴承失效主要有:密封性能失效、内外圈表面疲劳失效。
1、汽车轮毂轴承的结构
轮毂轴承是在角接触球轴承和圆锥滚子轴承的基础上发展起来的专用轮毂轴承单元。
与传统的滚动轴承相比，轮毂轴承单元可预调游隙和预压预置，整体刚。
汽车轮毂的断裂失效分析
汽车轮毂的断裂失效分析发表时间：2017-06-27T14:02:09.450Z 来源：《基层建设》2017年6期作者：李宗保刘字光孔庆渤[导读] 摘要：通过外观检查、成分测试、硬度测试、金相组织和扫描电镜观察等方法，对某品牌汽车3个轮毅轴承失效件进行分析，可以找出造成轮毅轴承最终断裂失效的原因。
中信戴卡股份有限公司河北省秦皇岛市 066000 摘要：通过外观检查、成分测试、硬度测试、金相组织和扫描电镜观察等方法，对某品牌汽车3个轮毅轴承失效件进行分析，可以找出造成轮毅轴承最终断裂失效的原因。
结果表明，3种轮毅轴承的内圈和外圈的组织都符合JB/T1255-2001标准的要求;1#轮轴轴承失效的原因是由于化学成分不合格和轴承内圈滚道的表面硬度较低;2#轮毅轴承的化学成分、硬度和组织都满足要求，失效原因在于密封性较差，而使得外圈滚道中外界硬度相对较高的颗粒落入滚道，造成磨损加剧;3#轮毅轴承外圈碳含量较低，使得外圈滚道表面硬度偏低，且由于润滑条件不好引起了粘着磨损，加剧了轴承的磨损，并最终造成失效。
关键词：轮毅轴承；断裂失效；分析研究一、前言。
随着我国汽车产量不断增加，轮毅轴承的需求量也在日益增大。
轮毅轴承是汽车的重要基础件，其质量对汽车整车质量的影响非常大，对其性能要求也越来越高。
轮毅轴承的作用主要是作为承重件和为轮毅的传动提供精确引导，既承受径向载荷又承受轴向载荷。
常用的汽车轮毅轴是由两套圆锥滚子轴承或球轴承组合而成，其套圈一般采用热锻毛坯结合后续机加工进行生产。
轮毅轴承形状复杂，尺寸精度和形位公差要求高，锻造工艺性差。
目前，国内外各主要轴承企业主要采用开式模锻工艺进行生产，锻件成形质量较差，材料的利用率较低。
某汽车在行驶过程中，其后轮毅轴在安装轴承附近发生断裂，该车累计行驶里程为17km。
轮毅轴材料为65Mn弹簧钢，经毛坯一锻造一机械加工一调质处理一轴表面高频感应淬火(淬火层深度要求为1.5一3.Omm)后成形。
前轮毂轴承DFMEA分析范例
系统FMEA 编号：子系统第 页共 页零部件
设计责任人：编制日期： 车
关键日期：
修订日期：
核心小组：
潜在设计失效模式和后果分析（DFMEA）
底盘 制动前轮毂轴承
系统FMEA 编号：子系统第 页共 页零部件
设计责任人：编制日期： 车
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核心小组：
潜在设计失效模式和后果分析（DFMEA）
底盘
制动前轮毂轴承
承早期失效
内不能正常运行,甚至引起其他部件的功能,车辆异响,顾客
不满意
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制动前轮毂轴承
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制动前轮毂轴承
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制动前轮毂轴承
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核心小组：
制动前轮毂轴承。
轮毂轴承基体硬度与异常冲击负游隙失效关系
轮毂轴承基体硬度与异常冲击负游隙失效关系本文重点对轮毂轴承基体硬度与抗冲击性能之间的关系进行研究，通过冲击与耐久试验验证，调整内法兰零部件基体硬度能提高轮毂轴承抗冲击性能。
标签：轮毂轴承；游隙；屈服强度；异常冲击轮毂轴承是汽车行驶系统中的重要零部件，目前家用汽车轮毂轴承绝大部分采用双列角接触轴承。
第三代轮毂轴承使用摆碾技术对轴承总成游隙进行预紧使其形成负游隙，相比于一、二代轮毂轴承其优点在于使用过程中负游隙不受锁紧螺母影响，运转可靠且稳定寿命周期长。
负游隙失效已成为三代轮毂轴承重要的失效模式，本文主要探讨轴承基体硬度、轴承受冲击与负游隙失效关系。
1 负游隙、游隙定义1.1 游隙概念轴承内部滚动体和滚道之间一般都有正的间隙称为游隙，汽车轮毂轴承使用过程中，这个游隙需要进行消除，否则会严重影响传动系统的运动精度，并引起轴承异响且影响轴承使用寿命，所以轮毂轴承实际使用过程中会保证其处于负游隙状态。
实际生产中，通过滚动体与滚道之间的弹性变形消除滚动体与滚道之间的接触间隙。
由于这个弹性变形相对于原来的正游隙来说是把滚动体与滚道之间的间隙从正值变成了负值，故也常称为负游隙（三代轮毂轴承游隙应介于-0.01—-0.05mm）。
1.2 游隙检测方式对于负游隙的检测，一般方法为在外法兰上逐渐施加一个轴向压力（如图1所示），在该力的作用下，上侧钢球原始受压状态下的弹性变形逐渐减小，在施加压力的同时，采用拨叉在一定扭矩（10N·m）作用下去拨动钢球，如果刚好能拨动钢球，说明本侧钢球处于预紧与松弛的临界状态，此时记录下的轴向压力为上侧钢球的卸载力，即轴承卸载力。
通过试验验证轴承卸载力与游隙存在线性关系，即极限卸载力对应相应的负游隙上下限。
2 失效模式及分析某车型市场陆续反馈失效故障件，此故障发生里程分布在5000-50000公里，呈现随机分布且服务站分布全国无特定区域。
对故障件检测分析发现其转动力矩均大幅降低（标准值为0.4-1.5N·m，故障件转动力矩均<0.1N·m），使用游隙检测设备对该批故障件负游隙进行检测，结果显示轴承卸载力均小于最小卸载力设定值，说明该批故障件负游隙已全部失效。
汽车轮毂轴承疲劳寿命分析及结构优化设计
汽车轮毂轴承疲劳寿命分析及结构优化设计发布时间：2022-05-13T02:59:24.214Z 来源：《福光技术》2022年10期作者：王建杰[导读] 随着汽车产销量的不断增长，我国的汽车产业也正在迅猛的发展。
今天的人们已经不再满足于汽车在功能上的作用，而是追求汽车在性能上的突破。
高性能的实现依赖于人们对汽车每一个零部件精益求精的设计和制造。
襄阳汽车轴承股份有限公司湖北襄阳 441057摘要：近年来，我国的汽车销量增长非常迅速，同样带动了汽车产业不断向前发展。
随着人们对汽车功能需求的不断攀升，汽车相关的设计人员也在不断地提高自身的设计能力，试图设计出性能更为出色的汽车部件。
汽车的轮毂轴承便是其中一个非常重要的部件，汽车轮毂轴承承载着汽车的传动和承载两个非常重要的功能，一直是设计人员非常关注的问题。
尽管目前国内的汽车行业已经比较成熟，但是和国外的相关企业相比，还有很大的差距。
因此，国内汽车轮毂轴承的设计还需要不断地创新和发展，特别是在疲劳寿命研究方面，需要大力提倡和发展。
本文就此展开了论述，以供参阅。
关键词：汽车；轮毂轴承；疲劳寿命；结构设计引言随着汽车产销量的不断增长，我国的汽车产业也正在迅猛的发展。
今天的人们已经不再满足于汽车在功能上的作用，而是追求汽车在性能上的突破。
高性能的实现依赖于人们对汽车每一个零部件精益求精的设计和制造。
轮毂轴承是汽车传动和承载的重要零部件之一，一直受到汽车厂商和科研人员的关注。
同时，为了满足汽车不断提升的性能要求，对轮毂轴承的寿命及质量也提出了更严苛的要求。
由于国产轮毂轴承与国外的相比存在巨大的差距，因此，推动我国轮毂轴承朝着高质量、长寿命以及高集成度的方向发展，势在必行。
轮毂轴承的性能会直接影响汽车行驶的安全性和乘客的舒适性，而疲劳寿命作为是轮毂轴承最重要的性能指标之一，对其进行准确的预测和分析，并通过结构优化设计将其提升，显得尤为重要。
1轮毂轴承结构第三代轿车轮毂轴承将外法兰、内圈、内法兰、滚动体、保持架等组件装配在一个单元中，传统的装配方式采用螺母锁紧。
滚动轴承的常见失效形式
滚动轴承的常见失效形式
滚动轴承常见的失效形式有以下几种：
1. 疲劳寿命失效：由于长期受到往复或旋转运动的载荷，轴承在加载周期内逐渐疲劳，最终导致材料的损坏和断裂。
2. 磨损失效：轴承在工作时，由于摩擦和磨损，导致轴承表面的润滑膜破裂和金属接触，进而导致表面磨损，影响轴承的使用寿命。
3. 负荷过载失效：当轴承承受超过其设计负荷的过大载荷时，轴承可能会产生塑性变形、疲劳断裂、滚动体撞击等失效情况。
4. 温度过高失效：由于轴承在工作过程中热量产生过多，导致轴承温度升高，使轴承材料的硬度降低、磨损加剧，最终导致轴承失效。
5. 腐蚀和锈蚀失效：当轴承暴露在腐蚀性环境中，例如潮湿、腐蚀性气体等，轴承的表面会发生腐蚀和锈蚀，导致失效。
6. 组装和安装不当导致轴承的形变或损坏，进而影响轴承的使用寿命。
7. 润滑不良：如果轴承的润滑不足或润滑油污染，会导致轴承摩擦、磨损、过热等问题，进而引发失效。
需要注意的是，这些失效形式可能相互影响和交叉存在，因此在轴承的使用和维护过程中，需要综合考虑各种因素，以延长轴承的使用寿命。
汽车车轮轴失效分析
汽车车轮轴失效分析摘要：本文描述了对用于无人驾驶，遥控操作车辆的机动军事目标失败的车轮/驱动轴组件进行的一份调查。
由于许多车辆已经大量制造并交付给客户，有必要确定它是否可能发生了更多的故障。
断轴的一项研究表明，这样一个脆弱的旋转组件可能是稳定状态下的疲劳失效，如果没有采取相应的基本预防设计措施。
分析认为，这两种传递扭矩和重力（从而弯曲）时的应力水平的影响，并评估它们分别对裂口的影响，以及改进设计所需的任何后续修改。
驱动轴布置与使用从动轮安排在转动一个固定轴的可行的选择比较。
调查结果证实认识到凸起部分导致了疲劳的重要性以及如果想要提高它的服役寿命对设计和制造过程给予更多关心的必要性认提前。
关键词：疲劳，疲劳设计，机械故障，车辆故障。
1。
引言具有直接从电源驱动的轮轴（在这种情况下，电动发动机由电池供电），使用定时皮带传动是用于驱动小，成本相对较低的车辆的常用手段。
旋转轮轴的吸引力在于它可以做得非常简单，因为它可以容纳从动皮带轮，用于安装轴承，同时附加一对轮子单个组件。
这样的设计和使用位于车轴的从动轮毂设计的比较已经具有勿庸置疑的优势，例如，当发生时，用在自行车轮上的链轮。
然而，在这两种轴的设计，却有着本质的差异，当其旋转时，弯曲应力在每一转拉力和压力之间的替代，然而具有一轴，因为它保持静止，这是并非如此。
行驶在恒定速度和背着稳定的负载穿梭在水平地形，一个轴的交变应力仍然可导致疲劳损坏，特别是当车轮直径小，因而转数就变得非常重要。
在军事目标车辆的情况下，问题是他们携带沉重的电池，必须用装甲这大大增加了携带的重量，从而沿轴高弯曲力矩的潜力得到保护加剧的事实。
设计要求是由其他因素，其中有许多是可变性质的进一步复杂化。
这些包括从启动到全速和突然断裂（这些影响将导致扭转，从而改变剪切应力）在车辆的加速期间传递扭矩变化的效果，行驶在不平地形无悬浮物将增加冲击载荷时（进一步添加以波动的弯曲应力）。
因此，易受疲劳损伤显然是非常真实的，所以有必要认识到这一点，并找出薄弱位置，并在设计和制造阶段采取预防措施。
重型汽车驱动桥轮毂轴承配合失效分析
重型汽车驱动桥轮毂轴承配合失效分析杨英;雷刚;征小梅【摘要】采用有限元分析方法,分析了大径向载荷作用下某重型汽车驱动桥轮毂轴承过盈配合处的接触应力分布.结果表明:最大应力容易出现在内侧轮毂小轴承的下侧,且在最大载荷工况下,最大应力超过了轮毂支承材料的屈服极限,内侧轮毂小轴承与轮毂支承间易于发生打滑现象,从而造成轮毂轴承配合失效.为解决重型汽车轮毂轴承配合失效问题,轮毂支承需要采用屈服极限较高的材料.%Based on the finite element analysis method, the contact stress distribution at the hub bearing surplus coupling place was analyzed, under the big radial direction load, of some heavy vehicle real-wheel drive. The results show that; the greatest stress easily appears at the bottom side of the small hub bearing. In the maximum load conditions, the greatest stress is more than materials yield limit of the wheel hub, a skid phenomenon happened between the small hub bearing and the wheel hub, and failing cooperation caused. To solve the development of failing cooperation between hub bearing outer ring and the wheel hub in heavy vehicle, the high yield limit material is needed to adopt.【期刊名称】《科学技术与工程》【年(卷),期】2012(012)034【总页数】4页(P9256-9259)【关键词】有限元分析;轮毂轴承;径向载荷;配合失效【作者】杨英;雷刚;征小梅【作者单位】重庆理工大学重庆汽车学院,重庆400054;重庆理工大学重庆汽车学院,重庆400054;重庆理工大学重庆汽车学院,重庆400054【正文语种】中文【中图分类】U463.343重载车辆驱动桥一般采用单级减速的主传动和轮边减速器，以获得较大的最小离地间隙和传动比。
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汽车轮毂轴承失效模式分析及性能提升
关熊飞，李延超，杨晓勇，刘伟红
（海马轿车有限公司，河南郑州450016）
摘要：轮毂轴承是汽车非常重要的安全部件，本论文列举某车型路试过程中轮毂轴承单元失效的问题进行分析，针对其失效的原因采取相应轴承性能提升的措施。
关键词：汽车；轮毂轴承单元；密封
中图分类号：U463.3 文献标识码：A 文章编号：1671-7988(2015)07-78-03
Failure Mode Analysis Of The Automobile Hub Bearing and Performance Promotion Guan Xiongfei, Li Yanchao, Y ang Xiaoyong, Liu Weihong
( Hippocampus Car Co., Ltd., Henan Zhengzhou 450016 )
Abstract: Hub bearing is very important safety component of automobile, this paper is took about that some vehicle road test analysis of hub bearing unit failure problem in the process, aiming at the cause of failure to take measures to enhance the bearing performance.
Keywords: Automobile; Hub bearing units; obturating
CLC NO.: U463.3 Document Code: A Article ID: 1671-7988(2015)07-78-03
引言
汽车轮毂轴承单元是用于连接制动器、传动轴或者扭力梁，为轮毂的转动传递转矩和支撑整车载荷的作用。
汽车轮毂轴承单元主要承受通过悬架系统传递而来的汽车重量（径向载荷），转向系统中转向力产生的轴向载荷，传动系统传递变速箱和驱动轴扭矩，使汽车前进和后退。
因此轮毂轴承是一个非常重要的部件，保证了汽车运行平稳舒适性和安全性。
一旦失效会导致车辆不能正常行驶，零部件运转异常、异响，零件磨损加剧，使用寿命下降，安全性能降低等问题。
典型的轮毂轴承失效主要有：密封性能失效、内外圈表面疲劳失效。
1、汽车轮毂轴承的结构
轮毂轴承是在角接触球轴承和圆锥滚子轴承的基础上发展起来的专用轮毂轴承单元。
与传统的滚动轴承相比，轮毂轴承单元可预调游隙和预压预置，整体刚性好，可靠性高，并带有凸缘的内圈和外圈，可直接与汽车制动和转动系统联接，结构简化，减少安装空间，便于维修，轴承使用寿命长。
随着现代汽车技术发展，降低能源消耗，舒适性，安全性，模块化，加速性能，智能化要求不断提高，对轮毂轴承的要求也不断向着低摩擦力矩、良好的密封性能、高可靠性，结构紧凑、单元化、高性能、轻量化、智能化方向发展。
根据轮毂轴承单元发展历程，目前轮毂轴承单元可以分为一代、二代、三代、四代轮毂轴承：
第一代轮毂轴承单元是预调游隙，带密封圈的双列轴承。
将原两套分立的角接触球轴承或圆锥滚子轴承集成为一套外圈整体式、内圈背对背组合的双列角接触球轴承或双列圆锥滚子轴承，可预先设定初始游隙值，并且自带密封圈。
第二代轮毂轴承单元是外圈带凸缘的预调游隙，带密封圈的双列轴承。
第1代轮毂轴承单元基础上，使外圈带凸缘，通过螺栓直接连接到悬架上（内圈旋转型），或安装到刹车盘和钢圈上（外圈旋转型）。
第三代轮毂轴承单元是除预调游隙，带密封圈外，其内、外圈均带凸缘，多数还集成了轮速传感器。
在第2代轮毂轴承单元基础上进行改进，如内圈带凸缘用于连接刹车盘和钢
测试试验
作者简介：关熊飞，就职于海马轿车有限公司。
汽车实用技术
79 2015年第7期
圈，还可集成ABS传感器。
第四代轮毂轴承单元是进一步将双列轴承、连接法兰以及等速万向节集成为一个结构紧凑的整体。
随着轮毂轴承的不断改进和优化，可靠性、刚性及性能越来越高，轻量化和安装方便，ABS传感器集成模块化，因此目前第三代轮毂轴承单元应用越来越广泛，四代轴承在国外已经开始投放市场。
2、轮毂轴承单元的失效模式分析
某车在道路耐久性能试验中，行驶到一定里程（6.5万公里）后发现车辆在直行和低速转向时前轮轮毂轴承异响。
根据试验反馈的问题，轮毂轴承失效模式主要表现为轮毂松旷和轴承异响。
下图为几组轮毂轴承失效后的拆解图片。
图1 轮毂轴承失效拆解图
2.1 经过对该车前轮毂轴承单元的拆解发现下列问题
2.1.1 内圈端面和法兰端面的高度差，即将轴承再用冲床压装一下，压装前、后高度差相差约0.75mm，如下图2所示，这说明轮毂轴承与传动轴法兰端面有相对移动。
图2 存在高度差部位
2.1.2 轴承内外侧均滚道内油脂发黑（见图1），严重磨损，说明轴承密封性能失效，有泥水或者杂质进入。
2.1.3 清洗完轴承上油脂后发现，钢球表面完好，但外圈内侧滚道有剥离麻点，内圈内侧滚道表面剥落（见图1-3）。
说明内、外圈表面疲劳剥落。
2.2 原因分析
2.2.1 通过对前轮毂轴承整体的结构静强度分析，各零件的受力状态和应力分布情况，从整体应力分布看，该轮毂轴承的设计结构理论上是满足整车强度要求（图3），轴承L10理论设计寿命约为67.4万公里，满足轴承的性能要求（图4）。
图3 有限元分析
图4 轴承设计寿命
因此从轮毂轴承载荷分布，载荷计算看，轴承结构设计是满足车辆使用要求的。
2.2.2 通常轮轴寿命下降失效原因主要是由于密封性能下降、润滑脂外漏和内外圈表面疲劳失效造成。
密封主要失效形式是来自外部水和污染物的侵入，使界面腐蚀，进而加速了密封磨损和工作表面疲劳剥落；润滑剂、润滑脂的变质源于老化、水渗入或基油损耗。
长距离运行的失效轮毂单元，显示出轴承的钢球退色，而密封没有失效。
这种情况下，老化的润滑脂变得更硬、润滑性能减弱，可引起噪声更大，滚道表面形状改变，出现打滑或钢球脱色，而且还可能在部分表面出现初始疲劳。
大多数失效套圈上都有可见表面裂纹扩展，而几乎没有剥落的颗粒，剥落扩展非常缓慢，另外一些失效模式是在接触滚道内部，或在钢球与滚道的间隙处出现腐蚀，最终导致点蚀和表面初始疲劳。
轴承疲劳失效，包括局部浅层疲劳和表层疲劳两种失效形式，具体表现为内外圈滚道和滚动体表面有疲劳裂纹或材质剥落。
结合轮毂轴承工作特点及对失效轴承的组织、硬度、材料和润滑状况分析，提出造成轴承疲劳失效的原因大多与轴承体材质、工艺无关，而润滑不良致使润滑油膜形成不理想或游隙过大致使接触面滑动时，除在接触表面存在赫兹应力，还会在接触表面下方产生交变剪切应力，这种剪切应力会导致表面的材质疲劳而产生疲劳裂纹，然后扩展到表面形成材质剥落。
因此通过失效轮毂轴承拆解分析，轮毂轴承失效主要由于自身密封结构失效导致密封密封性能下降，外部泥水异物进入，从而致使零件磨损加剧，轴承内外圈表面疲劳剥落，另外轮毂轴承安装预装力不足,传动轴锁紧螺母力矩不足，轴承内圈压装不到位，车辆行驶时轴承松旷，从而导致疲劳失效。
失效后果表现为内圈产生轴向位移，轴承旋转不平稳，轴承内圈与轮毂产生相对运动，车辆行驶时发生异响，严重时会发生车轮晃动及制动抖动的现象。
关熊飞等：汽车轮毂轴承失效模式分析及性能提升80
57 2015年第7期
2.3 问题确认
该轴承失效原因首要解决密封性能下降的问题，汽车对轮毂轴承的密封性能有非常苛刻的要求。
不仅要求轮毂轴承具有良好的防漏脂性能,还要有良好的防尘、防泥水、耐磨性能。
轮毂轴承的密封性能与密封圈设计有关,与轮毂轴承周围的结构设计也有密切的关系。
下图为不同密封结构耐泥水试验结果对比。
图5 不同密封结构耐泥水试验
1－轴密封；2－密封圈；3－双唇密封；4－低摩擦整体式密封；
5－具有侧密封唇的轴密封；6－整体式密封
不同密封圈的性能可以根据轮毂轴承周围结构和设计寿命，选择既经济又能满足密封性能要求的密封圈。
3、轮毂轴承性能提升
针对上述轮毂轴承失效模式分析结果，我们对该车的轮毂轴承性能提升做以下改进：
3.1密封圈结构采用密封性能更好的低摩擦整体式密封结构，多密封唇结构，由一个防尘盖和一个密封圈组合成整体式密封结构。
如下图所示：
图6 密封圈结构优化前后3.2下图密封结构引起的轴承内外圈配合尺寸的变化。
图7 内、外圈优化前后
3.3 另外鉴于售后失效件中有一定比例产品存在滚道早期疲劳的情况，故可以对内、外圈材质性能提高，采用良好的耐磨性、较高的接触疲劳性能钢材。
比如为钢号GCr15，E52100等轴承刚。
改进后的轮毂轴承通过300h泥水喷溅试验和道路耐久试验验证，轴承滚道及钢球表面无疲劳剥落，油脂无外漏，轴承完好。
4、结论
总之轮毂轴承失效，导致轴承旋转不平稳，汽车行驶时发生异响，严重时引起车轮晃动和制动抖动的问题。
根据失效机理，大多是由于轴承密封性能下降，外部泥水，杂质进入，导致润滑脂性能下降，内外圈，钢球磨损加剧，最终疲劳失效。
所以轮毂轴承的性能满足不仅仅要分析其结构强度，载荷分布，设计寿命，更重要的是密封圈性能和润滑脂是否满足使用要求。
参考文献
[1] 陈雪峰,卫瑞元.汽车轮毂轴承疲劳失效分析[J].轴承.2009.
[2] 王露,王秋成等.基于多工况台架试验载荷的轮毂轴承受力分析分
析[J].农业装备与车辆工程.2009.
[3] 蒋兴奇,黄志强.NSK第三代轮毂轴承的开发轴承[J].2005.4.。