[发明专利]球、锥混合双列轮毂轴承最佳预紧量的确定方法及装置

说明书

本发明涉及一种球、锥混合双列轮毂轴承最佳预紧量的确定方法及装置，属于轴承设计技术领域。本发明通过制定球、锥混合双列轮毂轴承单元载荷谱，根据球、锥混合双列轮毂轴承的力学模型计算径向位移δ_r、轴向位移δ_a和角位移θ，并以载荷谱为已知条件，以预紧量作为分析变量得到轮毂轴承单元相应的单列套圈寿命和综合寿命，建立预紧量与轮毂轴承单元寿命关系，以轮毂轴承单元单列套圈和或整个轮毂轴承单元寿命最长所对应的预紧量为最佳预紧量。本发明提供的基于载荷谱下对球、锥混合双列轮毂轴承最佳预紧量的确定方法，能够精确得出球、锥混合双列轮毂轴承单元装配中的最佳预紧量。

技术领域

本发明涉及一种球、锥混合双列轮毂轴承最佳预紧量的确定方法及装置，属于轴承设计技术领域。

背景技术

轮毂轴承单元是汽车中最为关键的零部件之一，是汽车车轴处用来承重和为轮毂转动提供精确引导的零部件，一般采用双列结构。当下主流车用轮毂轴承单元分为两种：双列角接触球轮毂轴承单元和双列圆锥滚子轮毂轴承单元。在如今家用汽车制造趋向提高舒适性、多功能性并力争扩大汽车内部空间而致使家用汽车重量随之增加，从而对轮毂轴承承载能力有更高要求的背景下，现今出现了一种新型轮毂轴承结构：球、锥混合双列轮毂轴承，即一列钢球，一列圆锥滚子。由于双列轮毂轴承单元中，多数情况下只有靠近汽车转向轴侧列轴承承受主要载荷，另一列轴承受载时间较短，主要承受次要载荷，所以将球、锥混合双列轮毂轴承的圆锥滚子列安装于靠近转向轴侧，承受主要载荷。球、锥混合双列轮毂轴承兼具了双列角接触球轴承结构紧凑、摩擦力矩小、制造成本低和双列圆锥滚子轴承承载性能较强、轴承刚度大等两者共同优点，更加适合应用于质量较重、对轮毂轴承承载性能要求较高的越野汽车上，很可能会成为未来轮毂轴承的主要发展趋势。

预紧量作为轮毂轴承单元装配过程中最重要的因素之一，直接影响轮毂轴承的使用寿命和振动噪声及旋转精度等工作性能。当预紧量过大时会使滚道接触应力急剧增大而产生早期疲劳，当预紧量过小时在轴承受载后容易造成松动而形成振动，所以确定出轮毂轴承单元的最佳装配过盈量，对于轮毂轴承单元延长使用寿命和发挥最佳工作性能都具有重要意义。而针对新型球、锥混合双列轮毂轴承单元，虽然提出了其设计结构，至今还没有具体的力学建模和承载性能精确计算方法，更没有能精确确定装配过程中其最佳预紧量的方法和装置。

发明内容

本发明的目的是提供一种球、锥混合双列轮毂轴承最佳预紧量的确定方法及装置，以解决难以精确确定球、锥混合双列轮毂轴装配过程中最佳预紧量的问题。

本发明为解决上述技术问题而提供一种球、锥混合双列轮毂轴承最佳预紧量的确定方法，该方法包括以下步骤：

1)根据轮胎受力公式计算不同行驶情况下球、锥混合双列轮毂轴承单元所受的径向载荷F_rn、轴向载荷F_an和倾覆力矩M_n，并根据各行驶情况所对应的时间分配率确定球、锥混合双列轮毂轴承单元相对应的载荷谱；

2)根据球、锥混合双列轮毂轴承的力学模型建立以其内圈中心径向位移δ_r、轴向位移δ_a和角位移θ三个未知量构成的内圈力学平衡方程，并以步骤1)中所确定的径向载荷F_rn、轴向载荷F_an和颠覆力矩M_n作为外部负载求解该平衡方程，以得到球、锥混合双列轮毂轴承单元内圈对应的径向位移量δ_r、轴向位移量δ_a和角位移量θ；

3)基于所建立的载荷谱计算平均当量动载荷，根据轴承额定寿命计算球、锥混合双列轮毂轴承单元钢球基本额定寿命L_{10_1}和/或圆锥滚子基本额定寿命L_{10_2}；

4)以每个轴向预紧量值作为轴向游隙，建立预紧量与轮毂轴承单元寿命关系，以轮毂轴承单元单列套圈或整个轮毂轴承单元寿命最长所对应的预紧量为最佳预紧量。