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轮毂轴承科普文大全

发布时间: 2024-03-18

轴承,号称工业的基石,其重要性是毋庸置疑的。
汽车中有上万个零件,有旋转副的地方就有轴承。其中发动机变速箱内部就有几十个轴承。
以下是轮毂轴承。

轮毂轴承平时藏的严严实实,不被轻易看到。

轮毂轴承是连接轮胎(旋转件)/制动盘(旋转件)与转向节(固定件)的零件。其主要作用是为旋转副减少摩擦力,同时还起传递力的作用。其承受非常大的径向载荷(车重)和轴向载荷(转向时轮胎的侧向力或侧向冲击力)。

2.轮毂轴承发展历史

轮毂轴承分为球轴承和圆锥滚子轴承。
其差异主要在于里面滚动的介质(滚子)的形状是球形还是圆锥形。
除非是特别大载荷的车(工程车辆和大SUV,皮卡等),一般乘用车的轮毂轴承都是球轴承。
前面轴承图片里放了三种轴承,分别是一代轴承、二代轴承和三代轴承。

一代轴承的结构最简单,主要就是一个内圈,一个外圈还有钢球。而且成本也最低。
一代轴承虽然有结构简单和成本的优势,但是也有很多缺点。
首先就是在车厂进行总装时装配不方便。

由于一代轴承与转向节和轮毂相互独立,在线装配时,需要将轴承内圈压装到轮毂上,将轴承外圈压装到转向节内。
由于装配工艺复杂,所以对设备和工艺控制要求都较高。
其次就是性能不好。
由于安装时工艺不能够精确控制,导致压装好后轴承的性能偏差也较大,总体性能偏低。
由于一代轴承的以上缺点,其产量已逐年下降。


 

二代轴承的结构稍微复杂一点,在一代轴承的基础上集成了轮毂。

相对于一代轴承,装配时省去了压入轮毂的这一步工艺,但还需要与转向节进行过盈配合的装配,装配精度只比一代轴承略高一点。

不过还具有性能差这一缺点。

在集成度上,三代轴承的内圈上集成了轮毂,外圈上集成了连接转向节的法兰,与转向节可通过螺栓进行连接即可。装配精度大大提高。
而且由于所有尺寸全部在供应商处精确控制,所以性能是最好的。
由于具有这两个优点,虽然成本稍微高点,三代轴承仍受到几乎所有主流车厂的青睐。

3.轴承设计要点

在设计轴承时,主要考查的有以下几点:
过盈量和间隙设计(主要是针对一代轴承和二代轴承)
轴承强度/刚度
轴承拖滞力矩
轴承寿命
密封性
轴承强度:
因为轴承要承受非常大的径向和轴向载荷,所以强度非常关键。一般通过CAE进行应力应变分析,加上一定的安全裕量。
轴承刚度:
轴承的刚度如果很差的话,会导致轴承在受侧向力时,轴承与制动盘连接的法兰面会发生较大变形,从而会导致摩擦片偏磨等问题。
轴承拖滞力矩:
轴承的拖滞力矩即轴承旋转时的阻力,其大小影响油耗,对于新能源车辆来说影响续航里程。
轴承寿命:
轴承在车辆的整个生命周期中都是免维护的,所以其寿命必须比整车寿命还要长。其寿命计算有非常复杂的计算公式,这也是不同零部件供应商的技能所在。
密封性:
指的是密封圈防止外部水/尘土进入到轴承内部,从而影响到钢球的润滑作用,最终会影响钢球的寿命。
4.如何判断轴承是否损坏
要判断车辆的轴承是否损坏,可通过以下两种方式:
将车辆放置在举升机上,用力旋转车轮,看车轮是否会发生卡滞,并评估车轮的拖滞力矩是否正常。如果钢球润滑不好或者失圆,会导致卡滞或者拖滞力矩增大。
车辆正常行驶过程中注意车轮方向是否有异响。如果钢球润滑不好,首先发生的问题就是异响。如果没有异响,一般就不会有问题。
另外,由于目前绝大多数的轮速传感器的信号源(磁极或者圈)都集成在轴承上,如果轮速信号发生问题,仪表盘会报故障码,并有如下图所示的ABS故障灯点亮。
所以如果ABS故障灯常亮的话,也有可能是轴承的磁极发生了损坏。