轿车轮毂双列角接触球面轴承结构设计.PDF

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《轴承202.N.2
轿车轮毂双列角接触球轴承结构设计
华中科技大学(湖北武汉430077)张雷李成刚
洛阳轴承研究所(河南洛阳471039)杨晓蔚
轮彀轴承单元是轿车上最重要的部件之-一
对于角接触球轴承,从径向空间方面来看
国外轮瑴轴弌单元已发展到第三代,国产轿车多般采用如下约東条件
采用国外第二代轴承单元。本文对第二代轮毂轴
)≤D。≤Kma(D-d)
重单元中双列角接触球轴承的结尺寸进行系统
一般情况下K取0.29,Km取0.33D。钢
探讨分析
球直径D的选取应考虑产品通用化及有关标
第二代双列角接触球轴承是由外圈、内、钢泩
球、保持架和密封件组成,知图1所示。外来用
由于轮毂轴承为双列角接触球轴承,除了考
双列沟道结构,保持架采用双排交叉分布式工程虑径向尺す外,还要考虑轴承的轴向尺寸。
塑料保持架,密封一般采用单层双唇或双层迷宫
该尺寸可以满足两端装密封件、两列钢球之
式结构。为了便于安装调整,两个内圈常用锁卡间不发生干涉,合理地放置保持架。
组合在一起
1.2钢球数量Z
钢球数量既要满足承载能力的需求,也要具
有良好的轴承装配工艺性。从理论上来讲,数量
越多,轴承的载荷容量越大,而过多的数量不仅无
法装配,而且,很大程度上降低了保持樂强度和寿
命,从而引起保持架的强度不足而失效
通常钢球的数量用下列条件约東
囚1双列商球轺承结枸
Z≤KD
常取K:=1.01+1.9/D。。
主参数设计(图2)
13接触角a
1.1钢球直径D
接触角的确定是角接触球轴承设计工作中最
钢球直径和钢球数量的选择是轴承设计过程为关健也是最为复杂的。影响接触角大小的因素
中最主要的参数,它的大小和数量直接决定其载较多,主要因素有:(1)承受载荷:以承受径向载荷
荷能力的大小
为主的轴承一般选用较小的接触角,以承受轴向
载荷为主的一般选用较大响接触角。(2)速度性
能:使用在高速工况¨下的轴承接触角较小为好。
(3)结构参数:接触角越大,轴承滚道越深,相应占
据轴承的内部空间增大,保持架及其他零件的容
量就小
角接触球轴承的接触角一般为19~4(P,其
中3年最为常用
.4沟道半径r、n
在轴承设计时,选用合适沟道半径系数是为
了保证其良好的润滑条件和接状况。一般取∫
=0.51~0.52,,=0.52~0.53
内沟道半径
图2败列揆触球轴承主豢数
外沟道直径
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《轴承》2002.b.2
1、5沟遵直径d,、Do
角接触球轴承轴向游隙一般取为0.07S~0.10
内圈沟道直径
m,轴向游隙可通过公差的分布来获得。
d =d.-2r-(2r-d )cosa
配套径向游隙
外圏沟道直径
H?
Cose mum
D。=d。+2r.-(2r。-D。)rosa
n NITEL(」ーCosa.
1.6挡边直径da、Dg
外圈挡边直径
式中k2一外挡边系数
内圈挡边直径da=d,+k,D
在实际生产过程中.軸向游隙是可以通过配
式中k:,一内挡边系数
啻,尺寸来实现的。
17外圈双沟道距离
2安全接触角
外圈沟间距离不仅取决于轴承的轴向空间尺
轴承在承受联合戟荷或轴问载荷时,钢球与
寸大小的要求,同时还取决于轴ボ的结构型式、保
内外圈滚道之间形成接触角。如果载荷过大或轴
持架的结构及其加工工艺。通常采用双列角接触
承挡边不合理,则接触椭圆将被套圏挡边拦截去
球轴承,双排交叉分布的整体保持架。每列Z
一部分,因而在轴承与挡边附近的接触处产生应
钢球均布,相邻钢球中心距离C为
力集中,轴承很快失效,椭圆刚刚达到套圈挡迦
d+ D
C
22 5in]80
处,而不产生应力集中的接触角为安全接触角
保持架梁宽B
对安全接触角的计算是必要的
2.3轴承寿命
轮毂軸承的寿命通常用实际行车寿命和台架
为了使保持架具有良好强度及加工工艺、双模拟试验寿命两种方式来表示,对于双?角接触
列交叉分布列之间梁的宽度应大于或等于B球轴承而言,其寿命为
值,由此可得叹列钢球之间的距离B
B ai(Csim -054-05d, cost
式中C.一额定动载荷,可按国标GR/TK6391
双沟道距离
选取
D
D)sina
P。当量載荷
当量载荷的大小取决于路面条件、交通状态
双沟道加工一般采用成型砂轮,为了保证通和年辆行车路线等因素的影啊,难以精确计算,通
用性,双沟道之闯的距离可规定为几组数据
常可用满载转弯、直行;轻載转弯、直行等典型状
钢球中心实隊轴向距离1
态进行;交变周期循环载荷可做如下简化计算
D
2/na
>Pt
.8内沟道位置
式中P,k个当量载荷
a1=-(,-f.-1)D2oina
N,一第k个当量载荷作用时的转速
N一一載荷状态下的.总转速
2设计时几个关鍵问题
采用与台架模拟试验条件相符合的载荷条件
计算轮毂轴承的寿命是行之有效的方法。
2、1轴向游隙
所设计的轴承从理论上验证符合用户要求,
轴向游隙是双俞接触球軸祇的一…个重要参
具有充足的载荷能力计算寿命,大于用户要求的
数,它响轴承的载荷分布、甚至轴承寿命,它与
100h,生产上便于加工。
轴承结构型式、配合关系、使用条件、润滑方式、轴
载荷及轴承零件的公差分配都有直接的关系、
第一作者:张雷砥士研究生,教授级高工
很多情况下.它几乎是不可精确计算的
收稿期:200L~リ-11
从国外的軸承文献实验分析看,斩车轮毂用
辑:刘中