轿车轴承滚珠加大对制动盘位移的影响分析

齐改霞　王忠海　王文龙

摘要: 对A01制动盘进行轴承改进前后的制动盘位移对比分析,通过计算表明轴承滚珠变大后的制动盘位移比原轴承制动盘位移量小。

关键词: 制动盘轴承位移

0 引言

制动刹车系统中的制动盘端面跳动量一般要求很高,但由于汽车具有较大的质量和复杂的受力工况,相关零部件存在的微小变形也会使制动系统中的制动盘产生位移,严重时会造成制动盘和摩擦片的异响、磨损加剧等故障,从而引起顾客抱怨,本文通过对转向节轮毂制动器总成(图一)中轴承采用不同滚珠的变形分析,证明加大滚珠可以提高整体其刚度,以降低制动盘的位移量。

1 建模及分析

建模:在ANSA中建立有限元网格,在模型中转向节与轴承外圈及法兰盘与轴承内采用节点相连,滚珠与支架和滑道采用接触连接。用四面体进行建模,模型共有2030425个单元(图二),在lsdyna中进行变形计算。

2 工况

2.1 载荷:①通过刚性单元模拟法兰盘与制动盘的螺栓连接,将刚型单元连接到轮胎接地点,在接地点整车y方向指向内侧加力4500N,模拟行驶过程的侧向力。(见图三)②通过刚性单元模拟法兰盘与制动盘的螺栓连接,将刚型单元连接到轮胎接地点,在接地点整车z方向向上加力5000N,模拟行驶过程的重力作用。在接地点整车x方向向后加力4500N,模拟行驶过程制动力作用。(见图四)③通过刚性单元模拟法兰盘与制动盘的螺栓连接,将刚型单元连接到轮胎接地点,在接地点整车z方向向上加力5000N,模拟行驶过程的重力作用。在接地点整车y方向指向内侧加力4500N,模拟行驶过程侧向力作用。(见图五)④ 此次计算采用LSDYNA进行变形分析,需要给力附一个时间与力的曲线,下图为力的曲线。(见图六)

2.2 约束:将转向节与减震器、副车架、转向拉杆的螺栓连接处约束全部自由度。

3 计算结果

考虑到滚珠与轴承内外圈及滚珠与支架之间实际是面接触,而建模过程是点接触,为消除间隙对结果造成的误差。为此将轴承建成两种模型,一种是实际结构细化,网格都划分出来,并设置成刚体,一种是将轴承中的内外圈、滚珠、保持架忽略,直接建为实心刚体。将两种模型的相同工况结果求差,将其结果作为轴承间隙对制动盘位移所产生的误差值。最后用实际模型的弹性体结构结果(绿色)来减去误差值,得到最终结果。(见图七)

4 结果讨论

通过计算结果可知:

4.1 在侧向工况下加大滚珠方案的制动盘最大位移比原状态制动盘位移小0.3417mm。

4.2 在重力和制动工况下加大滚珠方案的制动盘最大位移比原状态制动盘位移小0.0574mm。

4.3 在侧向和重力工况下加大滚珠方案的制动盘最大位移比原状态制动盘位移小0.1229mm。

从分析结果可以判断出在加大滚珠的方案下制动盘位移有所减小,但是在整车状态下,具体的变形量还需要实车验证。另外,模型未模拟轴承轴向的预紧因素,故结果存在一定的偏大量。