第二代轮毂轴承单元游隙分析
汽车轮毂轴承单元应用及其常见故障解析
0前言轮毂轴承单元主要用于承受通过悬架系统传递而来的汽车重量,以及为轮毂的转动提供精确引导,是汽车载重和转动的重要组成部分,下文对轮毂轴承单元的应用、常见故障进行阐述。
1发展概况20世纪50年代,汽车前轮、后轮轴承采用的分别是两套角接触球轴承和一套单列向心球轴承,到60年代,前轮、后轮轴承采用的分别是两套圆锥滚子轴承和圆柱滚子轴承,60年代后期随着汽车出现前轮驱动,因驱动轴加粗需加大轴承孔径,同时轴向空间受限,需减少轴承宽度,开始研制出带有组合密封的双列轴承,70年代开始研发轿车用双列轴承单元,90年代中期后,轮毂轴承单元开始广泛应用在各种汽车上,向集成化、轻量化、装配简便化方向发展。
2轮毂轴承单元的类型轮毂轴承单元具有组装性能好、免调整游隙、免维护、重量轻、结构紧凑、载荷容量大的性能,已广泛应用于各类轿车及载重汽车,目前在广泛使用的轮毂轴承单元有第一代、第二代、第三代,处于研发试制阶段的有第四代。
第一代轮毂轴承单元如图1所示,是外圈整体型双列轴承,出厂前预先设定好最佳工作游隙,使用安装时无需调整,并采用多唇迷宫式密封结构,一次性专业润滑,安装方便、结构紧凑、性能可靠。
第二代轮毂轴承单元如图2所示,是将轮毂轴承外圈与相配合的安装凸缘制成一体的结构,除具有第一代的全部优点外,由于其外圈与安装凸缘整合为一体,因此刚性好,可靠性高。
第三代轮毂轴承单元如图3所示,是将轮毂轴承与联接轮毂的安装凸缘、联接万向节的凸缘芯轴以及传感器集成为一个总成部件,对轴承用户来说,这意味着简化了轴承设计与安装,并可以减小重量和外形尺寸,其中内置轮速传感器已成为发展趋势,实现了机电一体化发展,与第二代轮毂轴承单元相比,其整体刚性更好、承载能力更强、可靠性更高。
第四代轮毂轴承单元如图4所示,是把万向节与轮毂轴承单元做成整体,有效减小了万向节的轴向尺寸,其结构更紧凑、零件功能集成度更高,在保证轴承可靠性的同时,还可使得整个系统更进一步地小型化、轻量化。
轮毂轴承对汽车传动系统阻力影响及其优化研究
摘要在石油资源紧缺和环境污染日益严重的背景下，某车企为满足油耗法规要求，急需对某款油耗较高的前置前驱MPV车型进行阻力优化研究。
本课题采用理论分析与试验研究相结合的方法，探究目标车型传动系统的阻力水平与分布规律，明确关键传动部件-轮毂轴承对传动系阻力特性的影响比重与优化空间。
分析影响轮毂轴承摩擦力矩的相关因素，试验探究各因素对其摩擦力矩的影响规律，并制定优化方案。
将优化后的样件装车并进行整车阻力与油耗试验，验证优化措施的有效性。
本文的研究工作及成果如下：（1）分析车辆动力传递过程中传动系的能耗损失，使用逐级拆解的测试方法对目标车和对标车传动系进行阻力分布测试。
试验结果表明，目标车的整车空挡平均阻力分别高于两对标车14N与33.4N。
传动系中轮毂轴承+轮胎部分的阻力占总传动阻力的比重最大。
且与对标车相比，目标车轮毂轴承阻力性能存在较大的优化提升空间。
（2）对轮毂轴承单元所受摩擦力矩进行分析，明确影响其摩擦力矩的相关因素。
研究表明轮毂轴承的密封和润滑脂部件对其摩擦力矩有重要影响。
对密封型式与结构参数进行优化，优化后的密封件可降低轮毂轴承摩擦力矩12%。
对润滑脂配方进行优化，试验表明所得测试油脂最高可降低轮毂轴承摩擦力矩9.9%。
（3）对轮毂轴承的最佳工作游隙进行研究，分析负游隙对轴承摩擦力矩与疲劳寿命的影响。
摩擦力矩试验表明，负游隙绝对值越小，轴承摩擦力矩越小，在轴承要求的公差范围内最高可降低摩擦力矩11%。
将负游隙绝对值减小并控制在0.01~0.02mm之间，经疲劳寿命试验验证，该范围的轮毂轴承可满足疲劳及可靠性要求。
（4）制定轮毂轴承的优化方案，并进行样件试制。
将原厂轮毂轴承与优化后的样件先后装车，进行整车阻力及整车燃油经济性试验。
试验结果表明，优化后的轮毂轴承可使整车传动系阻力矩大幅降低，其中左前轮阻力矩降低6.35%~19.28%，右前轮阻力矩降低18.41%~21.22%；同时整车油耗降低了80mL/100km，降低百分比为1.1%。
轴承游隙计算分析
轴承游隙计算分析郭玉朋【摘要】摘要：本文通过分析常用轴承的原始游隙，安装游隙，工作游隙，来求解一下常用轴承在C0，C3游隙组中的工作游隙的大小，作为以后项目选取轴承游隙的参考。
【期刊名称】电子测试【年(卷),期】2014(000)020【总页数】3【关键词】原始游隙;安装游隙;工作游隙0 前言所谓滚动轴承的游隙，是将一个套圈固定，另一套圈沿径向或轴向的最大活动量。
沿轴向的最大活动量叫轴向游隙，沿径向的最大活动量叫径向游隙。
一般来说，轴向游隙越大，径向游隙也越大，反之也一样。
按照轴承所处的状态，游隙可分为下列三种：(1)原始游隙△0由制造厂加工、装配所确定的，安装前轴承自由状态时的游隙。
(2)安装游隙△f=△0-△1-△2轴承尚未工作时，轴及轴承座安装完毕时的游隙。
由于过盈安装，或使内圈增大，或使外圈缩小，或二者兼而有之，均使安装游隙比原始游隙小。
又叫配合游隙。
(3)工作游隙△工作状态时轴承的游隙。
轴承工作游隙比安装游隙大还是小，取决于内圈的温升和负荷的的综合作用。
轴承工作的时候，因为内圈温升最大，热膨胀最大，故使轴承游隙减小；同时，由于负荷的作用，滚动体与滚道接触处产生弹性变形，也会使轴承游隙增大。
(4)游隙的选择原则1）采用较紧配合，内外圈温差较大、需要降低摩擦力矩及深沟球轴承承受较大轴向负荷或需改善调心性能的场合，宜采用大游隙组。
2）当旋转精度要求较高或需严格限制轴向位移时，宜采用小游隙组。
(5)与游隙有关的因素1)轴承内圈与轴的配合。
2)轴承外圈与外壳孔的配合。
3)温度的影响。
注：径向游隙减少量与配合零件的实际有效过盈量大小、相配轴径大小、外壳孔的壁厚有关。
1 游隙的计算公式1.1 配合的影响（1）轴承内圈与钢质实心轴(1)：轴承内圈滚道的扩张量可近似取其配合过盈量的80%（2）（FAG手册提供的近似值）（3）轴承外圈与钢质实体外壳：外圈的收缩量可大致定为其过盈量的70%—先决条件是轴是实心轴，正常的钢制轴承座（FAG手册提供的近似值（2））△d —为名义过盈量G*—为过盈配合的压平尺寸△j -- 内圈滚道挡边直径的扩张量(um)△dy—轴颈有效过盈量(um)d -- 轴承内径公称尺寸(mm)h -- 内圈滚道挡边直径(mm)△A -- 外圈滚道挡边直径的收缩量（mm）△Dy -- 外壳孔直径实际有效过盈量(um)H -- 外圈滚道挡边直径（mm）D -- 轴承外圈和外壳孔的公称直径（mm）1.2 温度的影响Гb—线膨胀系数，轴承钢为11.7 *10-6 mm/mm/0CD—轴承外圈滚道直径d—轴承内圈滚道直径△t—轴承内外圈的温度差3．工作中滚动体变形的影响如采用圆柱滚子轴承此影响忽略不计。
转向前轴轮毂轴承游隙探讨分析
为使轴 承保 持 良好 的工 作状 态 ，延 长其 使 用寿 以减小轮毂轴承烧死的概率。
４ ４
汽车实用技术
２ １ 年第 ７期 ０２
５ 结 论 、
轴 承游 隙是 影 响轴 承性 能 的关键 因素之 一 。轴 承 游 隙和预 紧力 选择不 当， 会影 响轴 承 的使 用寿 命 ，
ｃｅ ｒ ｃ ｓｂ ｔ ｅ ｔｕ ｋ ａ ｄｂ ｓｆｏ ｔ ｘｅ ． ｌａ ａ ｅ ｅｗｅ ｎ ｃ ｎ ｕ ｎ ｌ ｓ ｎ ｒ ｒ ａ Ｋ ｅ ｏ ｄｓ ｒ ｎ ｘ ｅ ｙｗ ｒ ：ｆｏ ｔａ ｌ ； ｈ ｂ ｂｅ ｒｎ ｃｅ ｒ ｎｃ ； ｐｒ －ｉ ｔ ｎ ｎ ｏ ｃ ｕ ａ ｉ ｇ； ｌａ ａ ｅ ｅｔｇｈ ｅ ｉ ｇ ｆ ｒ ｅ
有 很大 关系 。选 择合 适 的游 隙 ，并通 过有 效 的方 法 转 向前 轴轮 毂轴 承在 正常 工作状态 下 的游 隙 ，
进 行调 整和 检测 ，可 使转 向前 轴载 荷 在轴承 滚 动体 是轴承 按一 定 载荷加 载 并正 常行驶 时的游 隙 。在 工 之 间合 理 分布 ， 限制 轮毂 的轴 向和 径 向位 移 ，保证 作 状 态 下 轴 承 发 生 热 膨 胀 和 受 负 荷 而产 生 弹 性 变
ＣＩＣ Ｎｏ： ６ ．１ Ｄｏ ｕ ｎ ｏ ｅ Ｂ Ａｒｋｌ Ｄ： ６ １７ ８ （ ０ ２ ０ ． ２ ０ ．Ｕ４ ３４ ｃ ｍｅ ｔ ｄ ： ｃ ｔ ｅＩ １ ７ ．９ ８ ２ １ ） ７ ４ ． ３
的角度方 向，一个 套 圈从 一个径 向或轴 向偏 心极 限
前 言
位 置 ，移 向相反极 限 位置 的径 向或 轴 向距离 的算 术
Ｌ艺 ・ 哎笛 ・ ： 材 ｝
汽 车 实 蹦 技 术
轮毂轴承游隙测1
轮毂轴承游隙测量（1）
1．游隙的概念
当保持轴承一个套圈不动，另一个套圈沿径向或轴向从一侧的极限位置到另一侧的极限位置之间的距离叫做轴承的径向游隙(radial clearance)或轴向游隙(axial clearance).
根据轴承图纸尺寸计算得到的游隙叫做理论游隙。
由于加工精度和其它因数的影响，轴承在装配后的游隙与理论游隙不一样，装配后的实际游隙叫做原游戏（nominal clearance）.这个游隙是在一定的环境条件下的静态游隙，而轴承在工作状态下的游隙叫工作游隙，它是随负载和环境温度等因素的变化而变化的。
经验表明：工作游隙微负时，轮毂轴承期望寿命最长，但负游隙进一步增长时，其期望寿命会迅速下降，很难控制和保证适应环境和工作状态的变化。
所以实践中，原游隙一般控制在一定范围以保证在各种环境和条件下的工作游隙有利于安全和提高轴承寿命。
对于双列角接触球轴承沟心距和双半内圈沟位置的测量以及内，外圈及钢球的匹配是为了原游隙能够在控制的范围之内，这也是内，外圈配对的最基本原则。
汽车轮毂轴承力学分析
汽车轮毂轴承力学分析张春燕;韩丽艳【摘要】Wheel hub unite is an important component in the vehicle system, and its mechanic performance of wheel hub unite directly determines the security of vehicle. Using accurate and rational analysis of the wheel hub mechanic properties, the designers can optimize the design of wheel, secure the strength, cut down experiment number and reduce the design time. Based on the wheel hub unite, analysis its structure,stress field distribution of wheel hub are acquired, which can provide the important design guide for wheel design engineers.%轮毂轴承是汽车系统的重要部件,其力学性能成为直接影响汽车安全性能的关键因素.通过对轮毂轴承的各项力学性能合理精确地分析,可以优化轮毂轴承设计、保证强度要求、减少试验次数、缩短开发时间.以轮毂轴承为研究对象,对其进行结构强度分析,获得轮毂轴承的静应力分布,为轮毂轴承产品的设计开发提供设计依据.【期刊名称】《科学技术与工程》【年(卷),期】2011(011)024【总页数】4页(P5982-5985)【关键词】轮毂轴承;应力分析;有限元【作者】张春燕;韩丽艳【作者单位】北京石油化工学院,北京102617;北京石油化工学院,北京102617【正文语种】中文【中图分类】U463.343汽车轮毂轴承是轿车的重要组成部件。
汽车轮毂轴承的研发介绍
100 q1,% q2,% q3,%
L L L L com,km Lcom,h average _ speed (km/ h)
2.3.4、系统的寿命计算
1/ e
Lsystem
1 Le
com,inside
1 1e
Lcom,outside
e ：指数 球轴承 e＝10/9； 滚子轴承e＝9/8
1.3 轮毂轴承的特性和功能 ◎很好 ○好 △较差
1代
2代
3代
特性
项目
球
球
滚子
滚子
球
滚子
球
外圈旋转
内圈旋转
外圈旋转
内圈旋转
承载能力
○
◎
○
○
◎
◎
○
功能性
轴承刚性
△
◎
△
△
◎
◎
○
旋转力矩
○
△
◎
○
△
△
◎
抗阻滞性
◎
△
◎
◎
△
△
◎
减轻轴重
△
△
○
○
○
○
◎
紧凑性
径向空间
△
△
△
△
◎
◎
◎
宽度空间
○
△
◎
◎
○
○
◎
无密封
无密封
3、轴承失效的分析
海宁奥通汽车零件有限公司常年对试验件及售后三包件进行分析时，发现了多种原因，会导 致轴承提前失效，常见的失效模式及原因：
1、预紧不足导致 轴承失效：
预紧不足的原因有很 多，除轴承自身设计 时要保证安装后有一 定的预紧力之外，(该 预紧力要求在车厂， 制动器总成厂和轴承 厂之间有时得不到完 全传递)，还要要求轴 承在使用过程中，除 轴承自身磨损导致预 紧力轻微降低之外， 对轴承进行预紧的相 关零件不得发生过大 的变化，导致轴承的 预紧消失，常见的原 因见右图。
JB_T102382001_汽车轮毂轴承单元_介绍
8ＪＢ／Ｔ１０２３８—２００１《汽车轮毂轴承单元》介绍 洛阳轴承研究所□李飞雪1 概述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。
传统的汽车车轮用轴承是由两套圆锥滚子轴承或球轴承组合而成的，轴承的安装、涂油、密封以及游隙的调整都是在汽车生产线上进行的。
这种结构使得其在汽车生产厂装配困难、成本高、可靠性差，而且汽车在维修点维护时，还需要对轴承进行清洗、涂油和调整。
轮毂轴承单元是在标准角接触球轴承和圆锥滚子轴承的基础上发展起来的，它将两套轴承做为一体，具有组装性能好、可省略游隙调整、重量轻、结构紧凑、载荷容量大、为密封轴承可事先装入润滑脂、省略外部轮毂密封及免于维修等优点，已广泛用于轿车中 ， 在载重汽车中也有逐步扩大应用的趋 势。
随着汽车产量和保有量的增加，轮毂轴承单元的需求量也在日益增大，许多轴承厂纷纷开始生产轮毂轴承单元。
轮毂轴承单元属于技术含量较高的产品，对其设计和生产均有较高要求，可是目前市场上尤其是维修市场上的轮毂轴承单元良莠不齐，产品质量高低不一，因此需要对其制定标准，来规范和指导轮毂轴承单元的生产，以保证产品质量和安全使用性能的要求。
JB/T 10238—2001《汽车轮毂轴承单元》就是这样一项标准。
2 JB/T 10238规定的主要内容及说明 （1）结构型式从基本结构上看，第一代轮毂轴承单元是预调游隙、带或不带密封圈的双列轴承，第二代轮毂轴承单元是外圈带凸缘的双列轴承，第三代轮毂轴承单元的内、外圈均带凸缘，第四代轮毂轴承单元则进一步将双列轴承、连接法兰以及等速万向节的外套集成为一个整体。
各代轮毂轴承及单元的基本结构和特征见表1。
9轮毂轴承单元分为两大类，一类是双列圆锥滚子轴承，现已发展到第三代产品，另一类是双列角接触球轴承，现已发展到第四代产品。
美国以双列圆锥滚子轴承为主，而日本和欧洲国家则以双列角接触球轴承为主。
我国在汽车轮毂轴承单元开发研制方面起步较晚，对产品的设计和制造尚停留在仿制阶段，目前成系列开发生产的轮毂轴承单元只到第二代，第三代还处于试制阶段。
轴承游隙的选择与分析
轴承游隙的选择与分析摘要：圆锥式破碎机是用于冶金、建筑、筑路、化学等行业中原料的破碎机械，水平轴是圆锥式破碎机的重要传动部件，水平轴通过驱动电机带动三角带轮传动装置，使水平轴上的小锥齿轮驱动大锥齿轮及偏心轴套实现动力的传递。
轴承用来支撑水平轴的运转，轴承使用寿命决定更换周期，因此轴承游隙选择就十分重要，如果选择不合理，容易导致轴承失效，轴承失效后对其的维修、更换很麻烦。
游隙的计算和选择要根据产品设计要求及实现的功能去选择，怎么判断所选游隙是否是使用寿命最长的游隙，这是本文写作的目的。
鉴于此，本文对轴承游隙的选择与分析进行分析，以供参考。
关键词：轴承；游隙计算；安装游隙引言轮毂轴承游隙设计初期，通过实验得出预紧力对工作游隙变化曲线，获取预紧力值。
并通过软件分析，以耐久性最大化为目标，获得最佳设计游隙值。
除设计外，轮毂轴承制造环节质量管控也需引起高度关注，定期对供应商的工艺进行定期审核，审核问题闭环管理。
满足以上两点，轮毂轴承使用寿命才能达到最佳。
1轴承游隙的计算与确定轴承游隙是指轴承滚动体与轴承内外圈壳体之间的间隙。
根据移动的方向，游隙可分为径向游隙和轴向游隙。
游隙是轴承的一个重要技术参数，它直接影响到轴承的使用寿命、载荷分布、机械的运动精度、振动、噪声、摩擦等技术性能。
选择轴承游隙时，应考虑以下几个方面[1]：（1）轴承的工作条件，如载荷、温度、转速等；（2）对轴承使用性能的要求（旋转精度、摩擦力矩、振动、噪声）；（3）轴承与轴和外壳孔为过盈配合时导致轴承游隙减小；（4）轴承工作时，内外套圈的温度差导致轴承游隙减小。
2轴承游隙与预紧力通常，轴承径向游隙不易于测量。
因此国内主要检测手段运用轴向检测方式进行测量。
轴向游隙基本检测原理为，以轮毂端面及外圆进行粗定位，以轮毂外圆作为夹紧点，如图1所示，沿着轮毂轴向方向向上施加100N压力，记录千分表数值数据1。
同步沿轴向方向向下施加200N压力，记录千分表数值数据2，两者之间变化差为轴向游隙值。
汽车轮毂轴承失效模式识别及其机理分析
汽车轮毂轴承失效模式识别及其机理分析发布时间：2022-05-31T08:27:56.264Z 来源：《新型城镇化》2022年10期作者：王建杰[导读] 汽车轮毂轴承单元主要作用是对制动器、扭力梁或传动轴进行连接，并为轮毂的转动传递转矩和支撑荷载。
因此轮毂轴承是保证汽车运行平稳、舒适及安全的重要部件之一，一旦失效将会导致汽车在行驶过程中无法正常行驶，从而引发严重的交通事故。
鉴于此，本文主要分析探讨了汽车轮毂轴承失效模式识别及其机理，以供参阅。
襄阳汽车轴承股份有限公司湖北襄阳 441057摘要：汽车轮毂轴承单元主要作用是对制动器、扭力梁或传动轴进行连接，并为轮毂的转动传递转矩和支撑荷载。
因此轮毂轴承是保证汽车运行平稳、舒适及安全的重要部件之一，一旦失效将会导致汽车在行驶过程中无法正常行驶，从而引发严重的交通事故。
鉴于此，本文主要分析探讨了汽车轮毂轴承失效模式识别及其机理，以供参阅。
关键词：汽车；轮毂轴承；失效模式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汽车轮毂轴承结构演变汽车轮毂过去较多是使用成对的单列圆锥滚子或球轴承，随着技术发展，现已广泛使用轮毂轴承单元。
受成本因素影响，中国市场上采用圆锥滚子轴承的设计已逐步淘汰，故本文的研究范围仅划定在球轴承轮毂单元。
汽车轮毂轴承单元，英文为HubBearingUnit，缩写为HBU，主体是背靠背布置的双列角接触球轴承。
第一代轮毂轴承单元是由SKF开发，在1938年开始生产的。
轴承游隙的分类及标准辩析
轴承游隙的分类及标准所谓轴承游隙，即指轴承在未安装于轴或轴承箱时，将其内圈或外圈的一方固定，然后便未被固定的一方做径向或轴向移动时的移动量。
根据移动方向，可分为径向游隙和轴向游隙。
运转时的游隙（称做工作游隙）的大小对轴承的滚动疲劳寿命、温升、噪声、振动等性能有影响。
测量轴承的游隙时，为得到稳定的测量值，一般对轴承施加规定的测量负荷。
因此，所得到的测量值比真正的游隙（称做理论游隙）大，即增加了测量负荷产生的弹性变形量。
但对于滚子轴承来说，由于该弹性变形量较小，可以忽略不计。
安装前轴承的内部游隙一般用理论游隙表示。
游隙的选择从理论游隙减去轴承安装在轴上或外壳内时因过盈配合产生的套圈的膨胀量或收缩后的游隙称做“安装游隙”。
在安装游隙上加减因轴承内部温差产生的尺寸变动量后的游隙称做“有效游隙”。
轴承安装有机械上承受一定的负荷放置时的游隙，即有效游隙加上轴承负荷产生的弹性变形量后的以便称做“工作游隙”。
如图１所示，当工作游隙为微负值时，轴承的疲劳寿命最长但随着负游隙的增大疲劳寿命同显著下降。
因此，选择轴承的游隙时，一般使工作游隙为零或略为正为宜。
图１工作游隙与疲劳寿命的关系另外，需提高轴承的刚性或需降低噪声时，工作游隙要进一步取负值，而在轴承温升剧烈时，工作游隙则要进一步取正值等等，还必须根据使用条件做具体分析。
color=#000000>表１深沟球轴承（圆柱孔）的径向游隙单位um表２调心球轴承的径向游隙（１）圆柱孔轴承单位 um表２调心球轴承的径向游隙（２）圆锥孔轴承单位 um表５四列圆柱滚子轴承的径向游隙（圆柱孔）单位 um表３圆柱滚子轴承的径向游隙（１）圆柱孔轴承单位 um表４调心滚子轴承的径向游隙（１）圆柱孔轴承单位 um表４调心滚子轴承的径向游隙（２）圆锥孔轴承单位 um轴承类型的选择选择轴承类型时，全面掌握轴承的使用条件是至关重要的。
下表列出了主要的分析项目:轴承游隙的分类及标准轴承游隙的分类及标准轴承游隙的分类及标准轴承游隙的分类及标准轴承游隙的分类及标准轴承游隙的分类及标准轴承游隙的分类及标准轴承游隙的分类及标准轴承游隙的分类及标准。
轮毂轴承游隙设计方法研究
１ ３ ３—１ ７１ ．
［ ２ ］ 万长森 ． 滚 动 轴 承 的分 析 方 法 ［ Ｍ］ ． 北京： 机 械 工 业 出版社 ， １ ９ ８ ７ ： ８ ３—８ ５ ．
０ ． ０ ３ ８ ．０ ０ ４ ０ ０ ． ０ ４ ２ ０ ．０ ４ ４ ０ ．０ ４ ６ ０ ．０ ４ ８ ０ ． ０ ５ ０ ０ ． ０ ５ ２
ｐ ｒ ｏ ｄ ｕ ｃ ｔ ｄ ｅ ｖ ｅ ｌ ｏ ｐ ｍｅ ｎ ｔ ｏ ｆ ｈ ｕ ｂ ｂ ｅ ａ ｒ ｉ ｎ ｇ ｓ ． Ｋｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄ ｓ ： ｈ ｕ ｂ ｂ ｅ ａ ｉ ｔ ｎ ｇ ； ｃ ｌ ｅ ａ ｒ ａ ｎ ｃ ｅ ； ｍａ ｔ ｃ ｈ； ｐ ｒ ｅ ｌ ｏ ａ ｄ
游 隙是 轮 毂 轴 承 的一 项 重要 指 标 ， 在 轮 毂 轴
承 生产 选 配 过 程 中必 须 予 以 严 格 控 制 ， 该 指 标 设
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ４— ０ ９—１ ２ ； 修 回 日期 ： ２ ０ １ ５一 Ｏ １—１ ５
计 的合 理 与否 是影 响 轮毂 轴 承 载荷 能 力 和使 用 寿
［ ３ ］ 董玉雪 ， 左凌华 ， 谢盈 忠 ， 等． 深沟球轴承安全 接触角
初始 游 隙／ ｍｍ
与轴 向承载能力 的计算 ［ Ｊ ］ ． 轴承 ， ２ ０ ０ ７ （ ５ ） ： ４—５ ．
［ ４ ］ 贾汝 民 ， 曹有莲． 深沟球轴承在安全接触角条 件下轴 向负载能力 的估算 ［ Ｊ ］ ． 兰 州石 化 职业 技术 学 院学 报， ２ ０ ０ ７ ， ７ （ １ ） ： ４— ６ ． （ 编辑： 钞仲凯 ）
ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｉ ｒ ｄ ｇ ｅ ｎ ｅ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｏ ｆ ｈ ｕ ｂ ｂ ｅ ａ ｉ ｔ ｎ ｇ ｓ ａ ｒ ｅ ｎａ ａ ｌ ｙ ｚ ｅ ｄ，ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ｃ ａ ｌ ｃ ｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｍｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ｉ ｓ ｓ ｔ ｕ ｄ ｉ ｅ ｄ ．Ｂ ａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ ｔ ｈ ｅ ｓ ｅ，ｔ ｈ ｅ ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ
汽车轮毂轴承单元应用及其常见故障解析
汽车轮毂轴承单元应用及其常见故障解析【摘要】本文介绍了轮毂轴承单元的发展概况、不同类型的结构性能，以及轴承在安装过程中必须注意的事项，对轮毂轴承单元的常见故障也作了解析。
关键词轮毂轴承单元；发展；类型；安装；故障0前言轮毂轴承单元主要用于承受通过悬架系统传递而来的汽车重量，以及为轮毂的转动提供精确引导，是汽车载重和转动的重要组成部分，下文对轮毂轴承单元的应用、常见故障进行阐述。
1发展概况20世纪50年代，汽车前轮、后轮轴承采用的分别是两套角接触球轴承和一套单列向心球轴承，到60年代，前轮、后轮轴承采用的分别是两套圆锥滚子轴承和圆柱滚子轴承，60年代后期随着汽车出现前轮驱动，因驱动轴加粗需加大轴承孔径，同时轴向空间受限，需减少轴承宽度，开始研制出带有组合密封的双列轴承，70年代开始研发轿车用双列轴承单元，90年代中期后，轮毂轴承单元开始广泛应用在各种汽车上，向集成化、轻量化、装配简便化方向发展。
2轮毂轴承单元的类型轮毂轴承单元具有组装性能好、免调整游隙、免维护、重量轻、结构紧凑、载荷容量大的性能，已广泛应用于各类轿车及载重汽车，目前在广泛使用的轮毂轴承单元有第一代、第二代、第三代，处于研发试制阶段的有第四代。
第一代轮毂轴承单元如图1所示，是外圈整体型双列轴承，出厂前预先设定好最佳工作游隙，使用安装时无需调整，并采用多唇迷宫式密封结构，一次性专业润滑，安装方便、结构紧凑、性能可靠。
第二代轮毂轴承单元如图2所示，是将轮毂轴承外圈与相配合的安装凸缘制成一体的结构，除具有第一代的全部优点外，由于其外圈与安装凸缘整合为一体，因此刚性好，可靠性高。
第三代轮毂轴承单元如图3所示，是将轮毂轴承与联接轮毂的安装凸缘、联接万向节的凸缘芯轴以及传感器集成为一个总成部件，对轴承用户来说，这意味着简化了轴承设计与安装，并可以减小重量和外形尺寸，其中内置轮速传感器已成为发展趋势，实现了机电一体化发展，与第二代轮毂轴承单元相比，其整体刚性更好、承载能力更强、可靠性更高。
第二代轮毂轴承单元游隙分析
轮毂轴承单元轴向游隙分析轴向游隙（以下简称游隙）是在两内圈小端面贴紧后对外法兰的相对轴向移动量。
理论公式：C=2[(Ri+Re-Dw)Sinæ+di]-Di，C：轴向游隙Ri：内沟曲率Re：外沟曲率Dw：钢球直径æ：接触角＝cos1 {[Ri+Re-（De-de）/2]/(Ri+Re-Dw)}di:内圈沟位Di：外法兰沟心距由上式可知，装配是通过相关参数：内、外沟径相互差，内圈沟位（沟道到小端的距离），外法兰双沟心距，内、外沟曲率，钢球直径合套从而满足成品游隙要求。
由于相关联的尺寸太多，通常装配时沟位、沟心距、沟曲率都作为不考虑因素（视为常数），只以内、外沟径差而选配保证游隙要求。
由此，为了提高合套率，沟曲率、沟位、沟心距在磨加工时保证它们的一致性是重重之重。
下面以原始游隙为“0”的状态下单独讨论（图解）以上参数的变化对轴向游隙的影响。
1、内、外沟径差对轴向游隙的影响其它状态不变，假设内、沟径差加大2x（内沟径减小或外沟径加大）如图所见游隙增加2y。
反之游隙减小。
2、沟曲率对游隙的影响其它状态不变，假设外沟曲率加大r，如图所见游隙增加2y，反之游隙减小。
同理内沟曲率加大游隙也加大反之亦然。
3、沟位其它状态不变，假设内圈沟位加大x，如图所见游隙加大2y,反之游隙减小。
外圈沟位（沟心距）它是由金钢滚轮保证一致性，把作为常数不作考虑。
4、钢球对游隙的影响其它状态不变，假设钢球加大d，如图所见游隙加大2y，反之减小。
综上所述，在保证成品游隙要求的前提下，为了达到更高的合套率，除了改变内、外沟径差以外，最有效的办法就是加大或减小钢球，再就是在出现游隙偏大的情况下，减小内圈沟位，就是保证内圈高度研磨双端面。
编制：余祖辉 2005-10-24。
轿车二代轮毂轴承游隙与预紧力分析_刘佳
1 (日 )冈本纯三 ,球轴承的设计计算 [M ]. 北京 : 机械工业 出版社 , 2003, ( 3) : 15221.
2 刘泽九 ,贺士荃 ,刘晖 ,滚动轴承应用 [M ]北京 :机械工业 出版社 , 2007, ( 3) : 4132421.
3 濮良贵 , 纪名刚 , 机械设计 [M ]北京 : 高等教育出版社 , 2001, ( 6) : 60283.
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上海汽车 2010103
图 5 锁紧扭矩与轴承滚道变形量关系图
4 结语
轿车轮毂轴承游隙是决定轴承性能和寿命的
技术导向
重要因素 。本文以轿车后轮二代轴承为例 ,深入 剖析了 轴 承 游 隙 与 预 紧 力 的 匹 配 原 则 和 设 计 方 法 。并通过对该二代轴承游隙与预紧力优化设 计 ,提高了轴承的使用寿命 ,改善了整车行驶稳定 性和操控性 ,同时达到了提高整车燃油经济性的 目的 。
(上接第 31页 ) 4115%和 4. 87% ～5. 00%的升力系数变化平缓 , 升力 系 数 最 大 差 距 : 阻 塞 比 为 5% 较 阻 塞 比 为 1104%高出近 192%。综上分析 ,阻塞比在 0. 46% ～0. 73%的气动参数变化较平缓 。
5 结论
(1)模型比例 :选取多个不超过 5%的阻塞比 进 行 仿 真 计 算 , 阻 塞 比 为 1104% ～ 1122% 和 4115% ～4187%的气动参数变化较平缓 。阻塞比 为 5%的阻力系数较阻塞比为 0146%高出近 7% , 阻塞比为 0173%的升力系数较阻塞比为 1104%高 出约 27% ,可见阻塞比小于 5%的气动参数相差 仍然很大 。
图 4 游隙 、摩擦力矩 、预紧力的关系
图 3 轮毂轴承工作游隙 、预紧力 、寿命关系图
轮毂轴承单元接触应力的数值计算与分析
况下为负值 ）ｄ ｄ ｄ ｄ 分别为变形后 ； ， ，穿 ，
内、 外列各 钢 球 角 位 置 处 沟 道 曲 率 中心 距 在 轴 向 其 计算 方程如 下
与径向上的投影（ 图３中的ｄ， 。 ： ） ｄ
李开元 ， ： 等 轮毂轴 承单元接触应力 的数值计算 与分析
ｔ ｅ ｒ ｄ ａ ｎ ｘａ ｏ ｄ ｃ ｐ ｃｔ ｒ ｎ ｙ ｅ ｎ ｉｃ ｓ ｅ ｈ ａ ｉ ｌ ｄ ａ ｉｌｌａ ａ ａ ｉ ａｅ ａ ａ ｚ ｄ ａ ｄ ｄ ｓ ｕ ｓ ｄ，ａ ｄ ｔ ｅ ｅｆ ｃ ｓｏ ｅ ｌ ａ ｎ ｃ ｎ ａ ｔ ｔ ｓ ｎ ｕ ｇ ｓ ａ ｙ ｌ ｎ ｈ ｆ ｔ ｆ ｈ ｏ ｄ ｏ ｏ ｔ ｃ ｒ ｓ ａ ｄ ｓ ｇ ｅ — ｅ ｔ ｓｅ
２ １ 几 何关 系的建 立 ．
接触 变形 之前 钢 球 与 内 、 圈 沟 道 之 间关 系 外
为
如 图 ２所示 ， 当内圈 固定 ， 圈在 车轮作 用力 外 下会发 生轴 向位移 ８ 、 向位 移 ８ 及 转 角 。 时 径 此 内、 外列 各个 钢 球 位 置 处 的 外 圈 沟 道 也会 随之 产 生 径 向位 移 ， 与 轴 向位 移 ， （ 中上 标 文 “ 、 外 内”分别 表 示 外 、 内列 轴 承 ； 标 “”为钢 球 下 ｉ 序 号 ） 。
（ ． ｈ ｏ ｅｅ ｏ Ｒ ｉ ａ ｄ Ｕ ｂ ｎＴ ａ ｋ Ｔ ａ ｓ ｏ ， ｏ ｇ ｎｖ ｒ ｔ ， ｈ ｎ ｈ ｉ ０ ８ ０ Ｃ ｉａ １ Ｔ ｅ Ｃ ｌ ｇ ｆ ａ ｎ ｒａ ｒ ｒｎｐ ｒ Ｔ ｎ ｊ Ｕ ｉｅｓ ｙ Ｓ ａ ｇ ａ ２ １ ５ ， ｈｎ ； ｌ ｌ ｃ ｔ ｉ ｉ ２ Ｎ ｃ —ｆ ｕ ｓ ｕｏＰ ｒ ｏ ， ｔ． ａ ｉｇ １ ０ ，Ｃ ｉａ ． ｉ ｌ ｒ ｈ Ａ ｔ ａｔ Ｃ ． Ｌｄ ，Ｈ ｉ ｎ ４ ０ ｈｎ ） ｅ ｏｉ ｓ ｎ ３
图文详解轴承游隙，不同类型轴承游隙调整的5种方法
图文详解轴承游隙，不同类型轴承游隙调整的5种方法轴承的保养、清洗、检修、润滑及安装为了尽可能长时间地以良好状态维持轴承本来的性能，须保养、检修、以求防事故于未然，确保运转的可靠性，提高生产性、经济性。
保养最好相应机械运转条件的作业标准，定期进行。
内容包括监视运转状态、补充或更换润滑剂、定期拆卸的检查。
作为运转中的检修事项，有轴承的旋转音、振动、温度、润滑剂的状态等等。
一、轴承的清洗拆卸下轴承检修时，首先记录轴承的外观，确认润滑剂的残存量，取样检查用的润滑剂之后，洗轴承。
作为清洗剂，普通使用汽油、煤油。
拆下来的轴承的清洗，分粗清洗和细清洗，分别放在容器中，先放上金属的网垫底，使轴承不直接接触容器的脏物。
粗清洗时，如果使轴承带着脏物旋转，会损伤轴承的滚动面，应该加以注意。
在粗清洗油中，使用刷子清除去润滑脂、粘着物，大致干净后，转入精洗。
精洗，是将轴承在清洗油中一边旋转，一边仔细的清洗。
另外，清洗油也要经常保持清洁。
轴承的检修和判断：为了判断拆卸下来的轴承是否可以使用，要在轴承洗干净后检查。
检查滚道面、滚动面、配合面的状态、保持架的磨损情况、轴承游隙的增加及有无关尺寸精度下降的损伤，异常。
非分离型小型球轴承，则用一只手将内圈支持水平，旋转外圈确认是否流畅。
圆锥滚子轴承等分离形轴承，可以对滚动体、外圈的滚道面分别检查。
大型轴承因不能用手旋转，注意检查滚动体、滚道面、保持架、挡边面等外观，轴承的重要性愈高愈须慎重检查。
二、轴承的润滑轴承润滑的目的：滚动轴承的润滑目的是减少轴承内部摩擦及摩损，防止烧粘、其润滑效用如下。
（1）减少摩擦及摩损。
在构成轴承的套圈、滚动体及保持器的相互接触部分，防止金属接触，减少摩擦、磨损。
（2）延长疲劳寿命。
轴承的滚动疲劳寿命，在旋转中，滚动接触面润滑良好，则延长。
相反地，油粘度低，润滑油膜厚度不好，则缩短。
（3）排出摩擦热、冷却。
循环给油法等可以用油排出由摩擦发生的热，或由外部传来的热，冷却。
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轮毂轴承单元
轴向游隙分析
轴向游隙（以下简称游隙）是在两内圈小端面贴紧后对外法兰的相对轴向移动量。
理论公式：C=2[(Ri+Re-Dw)Sinæ+di]-Di，
C：轴向游隙
Ri：内沟曲率
Re：外沟曲率
Dw：钢球直径
æ：接触角＝cos1 {[Ri+Re-（De-de）/2]/(Ri+Re-Dw)}
di:内圈沟位
Di：外法兰沟心距
由上式可知，装配是通过相关参数：内、外沟径相互差，内圈沟位（沟道到小端的距离），外法兰双沟心距，内、外沟曲率，钢球直径合套从而满足成品游隙要求。
由于相关联的尺寸太多，通常装配时沟位、沟心距、沟曲率都作为不考虑因素（视为常数），只以内、外沟径差而选配保证游隙要求。
由此，为了提高合套率，沟曲率、沟位、沟心距在磨加工时保证它们的一致性是重重之重。
下面以原始游隙为“0”的状态下单独讨论（图解）以上参数的变化对轴向游隙的影响。
1、内、外沟径差对轴向游隙的影响
其它状态不变，假设内、沟径差加大2x（内沟径减小或外沟径加大）如图所见游隙增加2y。
反之游隙减小。
2、沟曲率对游隙的影响
其它状态不变，假设外沟曲率加大r，如图所见游隙增加2y，反之
游隙减小。
同理内沟曲率加大游隙也加大反之亦然。
3、沟位
其它状态不变，假设内圈沟位加大x，如图所见游隙加大2y,反之游隙减小。
外圈沟位（沟心距）它是由金钢滚轮保证一致性，把作为常数不作考虑。
4、钢球对游隙的影响
其它状态不变，假设钢球加大d，如图所见游隙加大2y，反之减小。
综上所述，在保证成品游隙要求的前提下，为了达到更高的合套率，除了改变内、外沟径差以外，最有效的办法就是加大或减小钢球，再就是在出现游隙偏大的情况下，减小内圈沟位，就是保证内圈高度研磨双端面。
编制：余祖辉 2005-10-24。