[发明专利]一种等寿命轮毂轴承的设计方法

说明书

本发明公开了一种等寿命轮毂轴承的设计方法。现有设计中双列角接触的对称结构存在较大设计冗余。本发明先通过建立普通轿车刚性模型，再推导得轮毂轴承内外侧受力情况；针对受力不同，分别对两列角接触球轴承进行设计，经实例计算和仿真研究，最后得出新设计轮毂轴承可优化应对轮毂轴承受力不同的情况。本发明能根据车辆行驶中侧向力的大小，设计出等寿命的双列角接触球轴承，减小轮毂轴承质量，实现精准设计。

技术领域

本发明属于寿命可靠性技术领域，具体涉及一种基于滚动轴承寿命理论的等寿命轮毂轴承设计方法。

背景技术

轮毂轴承是汽车底盘的关键零部件之一，目前中小型轿车中常用的是第三代轮毂轴承，其常见的轴承种类为双列角接触球轴承。由于车辆转向时轮毂轴承承受的内外侧向力大小不同，现有设计中双列角接触的对称结构存在较大设计冗余。随着目前汽车轻量化发展的趋势，A00级或A000级的小型电动汽车越来越受到关注，受限于电池容量最大行驶里程数，小型电动车的整备质量向500kg以下发展，对于汽车配件的质量提出了苛刻的要求。因此，针对车辆转向轮毂轴承侧向受力不同的工况，去除冗余设计，保证双列角接触球轴承内外侧等寿命，实现精准设计，对轮毂轴承的轻量化设计有重要的理论及工程意义。

发明内容

本发明目的是提出一种等寿命轮毂轴承的设计方法，能根据车辆行驶中侧向力的大小，设计出等寿命的双列角接触球轴承，减小轮毂轴承质量，实现精准设计。本发明先通过建立普通轿车刚性模型，再推导得轮毂轴承内外侧受力情况；针对受力不同，分别对两列角接触球轴承进行设计，经实例计算和仿真研究，最后得出新设计轮毂轴承可优化应对轮毂轴承受力不同的情况。

本发明的具体步骤如下：

步骤1、建立普通轿车刚性模型，将轮毂轴承分为标准列和设计列，推导轮毂轴承受力情况，受力较大侧为标准列，受力较小列为设计列，得出轴承标准列轴向载荷F_a和轴承标准列径向载荷F_r。

步骤2、将下述涉及的符号及符号意义列于表1。表1符号及符号意义

计算轮毂轴承标准列的最终接触角α，轮毂轴承为角接触球轴承。

①根据内滚道直径d_i、外滚道直径d₀、球直径D、内滚道曲率半径r_i、外滚道曲率半径r_o和球数Z，计算下列参数：

轴承节圆直径d_m＝0.5×(d_i+d_o)

轴承径向游隙P_d＝d_o-d_i-2×D

内沟道沟曲率系数f_i＝r_i/D

外沟道沟曲率系数f_o＝r_o/D

轴承总曲率B＝f_i+f_o-1

②根据接触角初值α₁，通过迭代方程求解轮毂轴承标准列的最终接触角α，迭代方程如下：

将迭代至α_j+1-α_j趋近于零时的α_j+1取值作为最终接触角α。式中，K＝25850×B；对于角接触球轴承，无载荷作用下的接触角

步骤3、求轮毂轴承的标准列载荷分布。

根据的值，对应表2求得轮毂轴承的标准列载荷分布积分J_a(ε)和载荷分布系数ε。