汽车轮毂轴承疲劳寿命及其结构优化探讨

刘彬 罗秀芳

摘要：本文主要针对汽车轮毂轴承的疲勞寿命及结构优化进行研究，首先对轮毂轴承的发展现状及未来技术趋势进行简单介绍，了解轮毂轴承发展的基本情况，重点分析轮毂轴承疲劳失效的形成及疲劳寿命，在此基础上深入研究提升汽车轮毂轴承可靠性的有效措施，希望通过本文的研究能够更加全面的掌握关于汽车轮毂轴承发展及疲劳失效的基本情况，同时也为后期更好的提升汽车轮毂轴承可靠性提供参考。

关键词：汽车；轮毂轴承；可靠性

1引言

近年来随着我国经济社会的不断发展，国民生活水平不断提高，汽车数量迅速增加，汽车产业规模也不断扩大，但是在汽车市场发展的同时，我国汽车产业的技术水平相对不高，比如说轮毂轴承行业，技术体系不完善，轴承可靠性不够，这也严重制约我国汽车产业的发展。因此在现阶段加强对于汽车轮毂轴承疲劳寿命及其结构优化的研究具有重要的现实意义，能够更加全面的掌握关于汽车轮毂轴承的发展现状及未来趋势，了解轮毂轴承疲劳失效的基本情况，研究合理有效的措施进一步提升汽车轮毂轴承的可靠性，不断推动我国汽车产业的良好发展。

2轮毂轴承的发展现状及未来技术趋势

汽车轮毂轴承的发展经历了三个阶段，最开始的一代轴承采用外圈整体式、内圈背对背组合的方式，可以预先设定合适的游隙来保证载荷进行预紧。而二代轴承增加了法兰盘，根据具体情况不同可以在内圈或者外圈添设，这种轴承可以直接与刹车盘或者悬架连接，装配方便，质量更轻；而现在更多的轿车应用第三代轮毂轴承，双列轴承被加工为一体化，装配零件更少，安装更方便，而且可以根据实际情况调整轴承的游隙，使得轮毂轴承更加可靠，第三代轮毂轴承更先进的技术体现在ABS传感器的集成，使得整个底盘更加紧凑工整。

随着先进科学技术的不断研究，越来越多的技术在汽车领域得到使用，同时人们对于车辆性能的要求也更加丰富，而汽车能耗、可靠性、智能化及使用寿命仍然是人们关心的重要问题，而这些都与汽车轮毂轴承有密切的联系。降低摩擦力矩就能进一步降低汽车的能耗，而改善封闭性则可以提升轴承的性能和寿命，各种先进技术，比如ABS的应用则有助于提升轴承的智能化水平。未来汽车轮毂轴承技术的发展也主要呈现以下几种趋势：其一是密封圈更高性能，在汽车运行中，轮毂轴承要承受来自地面的污泥污染和来自刹车盘的高温影响，因此需要进一步提高密封圈的性能，尤其是耐热性、防泥性以及防脂漏等性能。其二是摇辗技术的应用，降低轴承体积，提升轴承性能；其三是轻量化和小型化，轴承设计质量会逐渐降低，进而降低整车质量，也有利于减轻运行能耗；其四是更低的摩擦力矩，轴承摩擦力矩直接关系到汽车油耗，充分协调摩擦力矩、预紧载荷、密封性能等各方面的关系。

3轮毂轴承疲劳失效的形成及疲劳寿命分析

3.1轮毂轴承疲劳失效的形成

在轮毂轴承运行使用过程中，容易受到各种因素的影响，进而形成疲劳失效，比如说轴承制造过程中的设计、选材及工艺等因素进而使用过程中的安装、维护、润滑等因素。一方面在在生产制造过程中，初始的设计偏差会影响到轴承的使用，轮毂轴承在进行结构设计时需要全面考虑各方能的性能目标，但是在实际设计中可能会出现尺寸参数偏差，使得实际设计生产的轮毂轴承参数与目标参数有偏差，性能产生变化，进而出现疲劳失效。同时在选择轮毂轴承的生产加工材料时，如果材料性能较差，生产制造的轴承就会出现毛刺、裂纹、孔隙等缺陷，长时间使用就会出现疲劳剥落，导致轴承失效。另外正火、回火、渗碳等热处理也会影响到轴承的使用性能。另一方面在使用过程中安装使用不合理也会使得轴承出现疲劳失效，比如说安装不到位，造成局部应力集中就会造成轴承疲劳损坏；轴承与轴的过盈配合会使得抗疲劳能力降低，甚至造成轴断裂的情况；而密封则是另外一个造成疲劳失效的重要原因，杂质进入会对轴承的使用造成严重的影响。

3.2疲劳寿命分析

轴承在使用过程中，滚动体和套圈等表面都会受到应力作用，出现疲劳受损，而轴承疲劳寿命的定义就是指某轴承中任一零部件出现疲劳扩散时，套圈已经转过的转数（这种转数是一套圈相对于另一个套圈的相对数值）。在轴承转动过程中会受到许多因素的影响，很多不能有效消除，因此一般采用额定寿命L10表示某批次轴承的疲劳寿命。其中额定寿命与基本额定载荷C、当量动载荷P、寿命指数ε之间的关系如下。

一般情况下可以借助滚动轴承对轮毂轴承疲劳寿命进行分析研究，建立相应的力学模型进行寿命估算。

4提升汽车轮毂轴承可靠性的有效措施

从上文分析可知，汽车轮毂轴承可靠性与生产设计、制造、安装调试、使用维护等诸多方面的因素有关，而要想提高汽车轮毂轴承的可靠性也要从这些方面入手：

4.1强化设计制造

在对汽车轮毂轴承进行设计时要全面参照轴承性能等方面的目标值，合理选择参数，确保设计尺寸与目标尺寸一致，避免出现较大的偏差；在选择汽车轮毂轴承生产制造材料时必须严格把关，在成本运行条件下尽量选择更高性能的制造材料，加工制造工艺也要与轴承实际需求一致，严格按照标准规范进行生产制造并进行严格的验收。

4.2正确安装调试

在对汽车轮毂轴承进行安装时要严格注意安装尺寸，确保安装到位，避免出现安装偏差或者精度过低的情况。安装过程中要做好清洁、润滑以及密封，避免杂质残留或者进入轴承中。

4.3加强维护保养

在日常使用过程中要做好轴承的保养维护，定期进行保养，增添润滑剂，检查密封情况。同时要尽量避免过载运行，否则容易加剧轴承磨损。

5结语

通过本文分析可知，汽车轮毂轴承的性能会直接关系到汽车的运行及驾乘人员的安全，加强汽车轮毂轴承疲劳寿命的研究具有重要的意义。在汽车轮毂轴承运行使用中会受到诸多因素的影响，容易出现疲劳损伤，要想提升轮毂轴承的可靠性需要从生产制造安装使用等多方面入手。未来随着汽车产业的不断发展，汽车轮毂轴承性能要求会更加严格，也会像更加智能化、轻量化的方向发展。

参考文献：

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