前轮毂轴承压装力分析与计算

王庆辛　刘振　李晓龙　夏超

摘 要：简要分析计算了前轮毂轴承与转向节压装时所需的压装力，应用有限元分析软件对压装时前轮毂轴承、转向节进行了受力计算，为过盈量设计提供了理论支撑。

关键词：轮毂轴承；转向节；压装力；有限元分析

1 概述

汽车前轮毂轴承的主要作用是承重和为轮毂的传动提供精确导向，前轮毂轴承与转向节采用过盈连接方式，通过过盈配合产生的摩擦力来平衡工作时承受的径向载荷和轴向载荷，其压装质量对整车的NVH、行驶安全性、舒适性等都有重要的影响。

2 前轮毂轴承压装力计算

售后市场反馈某车型底盘在行驶过程中出现异响，经NVH测试确定异响源为前转向节及轮毂总成，初步判断原因为前轮毂轴承与转向节发生窜动，轴承撞击卡簧产生异响，经核算转向节与前轮毂轴承配合过盈量为0.051～0.094mm，为解决异响问题，将转向节与前轮毂轴承配合过盈量调整为0.081～0.120mm，由于过盈量增加需对压装力进行计算，以确保现场压力机工作可靠。前轮毂轴承与转向节装配形式如图1所示。

轮毂轴承与转向节为圆柱面过盈连接，由厚壁圆筒理论可得压装力计算示意图，如图2。

依据弹性力学理论，前轮毂轴承与转向节结合面承受的最大压装力Pmax计算公式：

将以上数值带入公式计算可得，最大压装力P=39.88kN，经查阅生产现场C型增加缸压床说明书，该压床满足装配过盈量增大后的使用要求。

3 压装时前轮毂轴承、转向节受力分析

由于前轮毂轴承与转向节配合过盈量增大，为避免压装过程中转向节或轴承出现失效，需对压装时轴承及转向节进行受力分析，本文通过有限元计算，定义单元类型为Solid185，应用接触分析，创建目标单元TARGE170、接触单元CONTA174，得出了在最大过盈量为0.12mm时，前轮毂轴承与转向节的受力情况，有限元计算结果如图3所示。

通过图3转向节与轴承等效应力可以看出转向节所受最大等效应力为108MPa，前轮毂轴承所受最大等效应力为263MPa，已知转向节材料为QT450，屈服强度不低于450MPa，前轮毂轴承屈服强度不低于900MPa，故压装时在最大过盈为0.12mm时，转向节及前轮毂轴承不存在失效风险。

4 结语

本文以某售后反馈异响车型为例，简要分析了增大配合过盈量后前轮毂轴承与转向节压装时所需的压装力，确定现有设备可满足使用要求，并应用有限元分析软件对压装过程中前轮毂轴承及转向节进行了受力分析，确保压装过程中不存在失效风险，本论文研究结果对过盈量设计提供了一定的借鉴意义。

参考文献：

[1]林巨广，黄恭伟.双列圆锥滚子轴承的压装过程分析[J].组合机床与自动化加工技术，2007（1）：90-93.

[2]陆成刚，陈书宏.汽车变速器关键轴承压装质量控制研究[J].机械设计与制造，2011（4）：101-103.