重型汽车驱动桥轮毂轴承配合失效分析_杨英

HEAVY TRUCK《重型汽车》8□文/王传法(中国重汽集团济南桥箱有限公司)徐秀良 肖 将(中国重汽集团技术发展中心)【摘要】基于某重型汽车整车试验出现的制动底板故障，分析故障位置处的装配结构和载荷情况，在Ansys Workbench 环境中进行仿真分析，得到了制动力矩作用下的应力分布云图。

根据仿真结果，分析故障产生的原因。

1 故障描述和初步分析根据前期某重型汽车整车试验反馈，后驱动桥出现制动底板断裂故障，如图1所示。

图1 零件断裂位置图制动底板凸轮轴安装孔两侧20度附近，沿径向出现断裂。

2 制动底板处的结构和受力分析制动底板通过螺栓联接在桥壳上，制动凸轮轴和制动蹄支承销安装在制动底板安装孔上，如图2和图3所示。

制动蹄处产生的制动力矩经过支承销和凸轮轴传递到制动底板上。

因此，认为车桥制动力矩是导致本次故障的原因。

图2 鼓式制动器安装图1.制动凸轮轴2.制动底板3.联接螺栓4.制动蹄支承销图3 制动底板结构图1.凸轮轴安装孔 2、3.螺栓安装孔 4.支承销安装孔3 仿真分析基于上述分析，在Ansys Workbench 环境中进行制动底板抗扭转强度校核计算。

由于零件断裂处的截面较为粗糙，显示为静载荷作用下的破坏。

因此，利用静力分析系统“Static Structural” 建立有限元模型。

3.1 加载方式和载荷计算根据制动底板是否松脱，分两种工况进行仿真分析。

工况1：螺栓联接处于正常预紧状态：需要固定底板法兰面，如图4所示。

工况2：螺栓联接松动失效状态：需固定18个螺栓孔。

制动蹄片受到的法向力、摩擦力以及作用点位置计算如下：两蹄片摩擦力等效作用半径：R 1=R 2=4R(cosα'-cosα'')/[(c o s 2α'-c o s 2α'')2+(2β-2sin2α''+sin2α')2]1/2=282mm式中R 为摩擦片半径，摩擦系数f=0.45，h 为销孔距，β为制动器摩擦片包角。

第29卷第5期 中国矿业大学学报 V o l .29　N o .52000年9月 Jou rnal of Ch ina U n iversity of M in ing &T echno logy Sep .2000文章编号:100021964(2000)0520532204汽车轮毂轴承的两类剥落失效分析张雪萍,姚振强,俞亚波,王成焘(上海交通大学机械工程学院,上海　200030)摘要:通过对600套失效汽车轮毂轴承宏观特征分析统计和SE M 研究发现,汽车轮毂轴承的表面剥落有两种典型形式,一种为轴向扩展性片状剥落;另一种为周向等间距条状剥落.结合汽车轮毂轴承的结构特点及其在汽车运行过程中的动力学特征,提出了这两种表面失效的机理模型.认为轴承工作游隙过大是造成汽车轮毂轴承轴向扩展性片状剥落的主要原因;而运转过程中的微动损伤以及运转过程中的轴向冲击是造成周向等间距条状剥落的主要原因.优化轴承游隙并对滚动体进行合理鼓形修正可以减少轴向扩展性片状剥落;增强横向减振能力并减小轴承轴向游隙可以降低周向等间距条状剥落.关键词:轮毂承;剥落;游隙;微动磨损;轴向冲击中图分类号:U 463.2;TH 117.1 文献标识码:A 汽车轮毂轴承是汽车的关键零部件之一,它影响汽车行驶系统以及整车的安全性.分析轮毂轴承的失效机理对提高轮毂轴承的寿命、减少维修次数和增强整车的可靠性具有重要意义.汽车在运行过程中,轮胎与地面的作用使车轮既承受径向力又承受轴向力的作用.轮毂轴承组除受到上述两力外,还受到轴向力产生的弯矩作用.因而,汽车轮毂轴承大都采用成对使用的向心推力轴承.中国汽车轮毂轴承的早期失效率偏高,例如1996年汽车轮毂轴承综赔费用总计达人民币7000万元1为探究汽车轮毂轴承的失效特征和机理,本文对国内外9种约600套失效汽车轮毂轴承(汽车行程范围10～176km ,平均行程5～7万km ,轴承平均失效转数为18.5×106～25.9×106转)进行了失效分析1结果发现汽车轮毂轴承具有擦伤、磨损、腐蚀小坑以及滚动体断裂等多种失效形式,其中轴承滚动接触表现诱发型失效是最重要的失效形式,且以内外圈滚道表面及滚动体表面剥落所占比例为最高1轮毂轴承表面剥落失效具有两种形式.一种为轴向扩展性片状剥落;另一种是周向等间距条状剥落;本文将具体探讨这两类典型疲劳剥落的失效机理,以探求降低疲劳剥落的措施与对策.1　轮毂轴承两类剥落失效特性1.1　第一类剥落第一类剥落的宏观特征如图1,2所示.图1为前轮轴承的外圈滚道表面,图2为后轮轴承的内圈滚道表面.后轮轴承的内圈和前轮轴承的外圈都装配在汽车底盘上,在车轮运转时,两者都不发生宏观转动.由图1,2可见,剥落带在轴承周向呈一局部剥落,在轴承轴向从大端向小端扩展,形成连续片状剥落;同时,散布有麻点.第一类剥落的SE M图1　第一类疲劳剥落(前轮轴承外圈滚道)F ig .1　T he first type of flak ing failu re (at cup ’s racew ay fo r the fron t w heel bearings )收稿日期:20000121基金项目:上海市汽车工业科技发展基金(199821199A )作者简介:张雪萍(19722),女,河南省平顶山市人,上海交通大学机械工程学院博士研究生,从事传动机械系统失效机理研究.形貌如图3所示,剥落表现为层状扩展.一般地,在剥落区的表面下,有微裂纹萌生和扩展.这种剥落即是经常被提到的正常疲劳剥落[1].图2　第一类疲劳剥落(后轮轴承内圈滚道)F ig .2　T he first type of flak ing failu re (at cone ’s racew ay fo r the rear w heel bearings )图3　第一类疲劳剥落的SE MF ig .3　SE M fo r the first type flaking failu re1.2　第二类剥落第二类剥落特征如图4,5所示.图4为前轮轴承的外圈;图5为后轮轴承的内圈.在汽车运行过程中,两者都不发生宏观周向转动.可以看到在滚道表面周向等间距分布着条状剥落条纹.剥落条纹轴向长度与滚动体的长度接近.按照剥落条纹周向的分布范围,条状剥落可以分为两种方式,第1种为整周均布,称为A 型剥落条纹;第2种则分布在滚道某一弧长范围,称为B 型剥落条纹.按照剥落条纹周向分布密度,剥落条纹可以分为两种形式,图4　第二类疲劳剥落(前轮轴承外圈滚道)F ig .4　T he second type of flak ing failu re (at cup ’s racew ay fo r the fron tw heel bearings )图5　第二类疲劳剥落(后轮轴承内圈滚道)F ig .5　T he second type of flak ing failu re (at cone ’s racew ay fo r the rear w heel bearings )第1种,剥落条纹间距与滚动体间距相同;第2种,剥落条纹间距为滚动体间距的1 N (N 为大于1的正整数).第二类剥落的SE M 形貌如图6所示.微观上,可以观察到疲劳剥落带有粘着、撕裂和碾压的痕迹.图6　第二类疲劳剥落SE MF ig .6　SE M fo r the second type flak ing falu lu re2　剥落失效原因分析2.1　第一类剥落失效分析汽车轮毂轴承一般采用O 型(背对背)配置方式,圆锥滚子的大端在外.在汽车行驶过程中,车轮轴承要同时承受径向载荷(载重)和轴向载荷(惯性附加横向力);由于车轮半径的影响,轮毂轴承又要承受车轮与地面横向力的弯矩作用.在工作游隙不为零的情况下,弯矩的作用,将使滚动体大端与滚道表面优先发生局部接触,使滚动体及内外圈滚道承受过大的接触应力.在过大赫兹应力作用下,滚动体与滚道在接触表面下形成裂纹扩展,发展至接触表面后剥落.大端剥落发生后,滚动体与滚道的优先局部接触点沿轴向向小端内移,从而导致了剥落由大端向小端的扩展.另一方面,在滚道表面出现剥落后,当滚动体滚过剥落区域边缘时,由于应335第5期 张雪萍等:汽车轮毂轴承的两类剥落失效分析 力集中将导致剥落区域沿周向的进一步扩展.这样,就形成了车轮轴承的第一类剥落.2.2　第二类剥落失效分析第二类剥落的共同特征是剥落条纹在轴承滚道周向等间距分布.但是,A型剥落条纹和B型剥落条纹的形成机理不同,下面将分别探讨这两种类型剥落条纹的形成机理.2.2.1　A型剥落条纹的轴向冲击机理A型剥落条纹分布在轴承滚道整周,即剥落条纹不是局限于轴承的径向承载区域.这说明:1)径向载荷不是导致A型剥落条纹发生的主要原因;2)轴向载荷是A型剥落条纹发生的必备条件;3) A型剥落条纹一定产生于汽车运行工作过程中.基于以上分析,本文提出了A型剥落条纹的轴向载荷冲击机理.该机理包括:1)轴承的内部及轴承与座孔的轴向配合面间存在游隙(无轴向预紧或轴向预紧不够);2)运行中的汽车转向和摆动提供轴向惯性力即轴向载荷.因此,汽车运行中的轮毂轴承在不断的轴向冲击载荷(轴向振动)作用下,滚道周向在与滚动体对应的位置形成微裂纹并继续扩展.轴承滚道圈向剥落条纹的密度反证了该模型的合理性1当轴承外圈相对于内圈转动的频率与轴向载荷冲击频率相等或成整倍数时,剥落条纹密度小到Z条(Z是滚动体个数),A型剥落条纹程度最严重;当外圈相对于内圈转动的频率与轴向载荷冲击频率不成整倍数时,剥落条纹密度大,剥落程度较轻.2.2.2　B型剥落条纹的微动磨损机理B型剥落条纹分布于轴承的局部周向(即径向承载区)滚道上,剥落条纹的间距与滚动体间距相对应.这说明:1)径向载荷是B型剥落条纹发生的必要条件;2)径向承载区的滚动体在与滚道的轴向接触线(小面积)上发生了反复微小的滑动,造成疲劳剥落;3)B型剥落条纹应该产生于汽车的被动运输过程中,如船运或铁路运输.对被动运输汽车做终点检测时,发现从没有运行过的汽车轮毂轴承表面已有B型微小损伤1滚动体与其微动磨损模型如图7所示.在运输过程中,有人常常认为径向微动(冲击微动)应该比轴向微动(冲击微动)更易发生.事实上,因为汽车的径向减振比轴向减振好,轴向微动更容易发生.在汽车的被动运输过程中,路面不平度可以引起车轮轴承在接触点附近的微幅振动会产生微小的损伤条.助张了轮毂轴承后续主动行驶过程中失效几率和程度.图7　车轮轴承微动磨损模型F ig.7　F retting model fo r w heel bearings当汽车主动行驶时,原有的损伤条的微凸体粘着点的不断剪断以及新粘着点的重新粘结,该过程反复进行,将导致轮毂轴承滚道表面条型微动裂纹以及条形剥落的形成.并且,滚动体与条形剥落边缘的接触所引起的应力集中,将导致条形剥落沿周向扩宽.3　降低剥落失效的对策与措施本文分别从汽车车轮轴承两类疲劳剥落形成的不同机理,具体探讨降低疲劳剥落失效的对策.3.1　降低第一类剥落失效的措施第一类剥落失效是典型的接触疲劳失效[1].提高轴承寿命(即延长轴承循环次数)的有效途径是降低滚动体载荷.具体方法可利用数字技术(如大型的有限元和优化软件),通过对车轮轴承系统的整体动态优化设计实现1通过轮毂轴承的参数优化,一方面可使轴承的工作游隙接近于零,使负荷区的承载滚子数目增加;另一方面,使滚动体受载均匀,即通过对滚动体进行适当母线修正,避免滚动体端部与滚道接触产生过大应力,对数母线修正可以从理论上使得滚子接触压力经向呈半椭圆分布而轴向呈均匀分布,目前SKF公司拥有这方面的技术实力.3.2　降低第二类剥落失效的措施3.2.1　抗微动磨损对策微动磨损是同时涉及到粘着、磨粒、氧化和疲劳4种磨损机理的一种特殊磨损[2～4].如何有效减少甚至消除微动磨损一直是微动磨损领域的研究热点之一.各专家学者从不同角度提出了抗微动的观点和措施[5,6].从微动磨损形成的根本起因,可将抗微动磨损技术概括为3个方面:1)使产生微动的两个接触表面完全分离(如磁悬浮轴承);2)完全消除或减少两接触面的相对运动(如使载荷增加到足够大);3)选择有良好抗微动磨损的材料(如摩擦副表面镀抗微动层,润滑脂中加入抗微动添加剂).本文将结合车轮轴承的特点,提出车轮轴承抗微动摩擦的有效途径.435 中国矿业大学学报 第29卷轮毂轴承微动磨损存在的必要条件包括:轴承的径向载荷、滚动体与最大滚道接触处的微小振动.所以减少微动磨损的措施有:1)尽量减少轴承的游隙,降低单个滚动体的载荷,这可以通过轴承预紧等方法实现;2)轮毂轴承内部及其安装的润滑脂中添加抗微动磨损的极压添加剂;3)运输过程中使车轮旋转,可以使滚动体与滚道的接触区域改变,从而有效减弱车轮轴承的微动磨损;4)轮毂轴承的表面镀抗微动磨损材料;5)增强运输过程中的减振,缩小微动的幅值,将有效降低微动磨损.3.2.2　轴向冲击载荷对策根据轴向冲击形成的机理,降低B 型剥落的有效措施有:1)增强汽车运行过程中的横向减振能力,减轻轴向的冲击载荷.例如在轴向增加弹簧垫片;2)尽量减少轴承的轴向游隙,降低轴向冲击的幅度.这可以通过轴承装配过程的选配轴向垫圈厚度来实现14　结束语1)表面诱发型疲劳失效是轮毂轴承的主要失效形式.2)轮毂轴承的表面失效有两种主要的失效类型:一种是接触疲劳造成的延续剥落;另一种是微动与冲击造成的等间距条状剥落.3)降低第一种剥落的主要措施是通过轴承系统的动态参数优化设计,使轴承工作游隙尽量接近于零,增加承载的滚动体数目;通过滚动体的鼓形修正,使滚动体载荷尽可能均匀分布.降低第二种剥落的有效途径是减低汽车被动运输中的微动裂纹,在车轮轴承中添加极压添加剂、增强横向减振措施、避免轴向过载冲击.参考文献:[1]　万长森1滚动轴承的分析方法[M ].北京:机械工业出版社,1985.1482150.[2]　何明鉴1机械构件的微动疲劳[M ].北京:国防工业出版社,1994.729.[3]　邵荷生1摩擦与磨损[M ].北京:机械工业出版社,1993.3442369.[4]　M ervin H ,Jones ,Douglas Sco tt .Indu staial tribo lo 2gy [M ].Am erica ,N ew Yo rk :E lsevier Scien tific Pub lish ing Company ,1983.18219.[5]　Zhou Z R .Grease lub ricati on in fretting [J ].Jou rnalof T ribo logy ,1998,120(4):7372742.[6]　L eheup E R .F retting w ear of sin tered iron underlow no rm al p ressu re [J ].W ear ,1998,221:86293.Investigati on on Tw o T yp icalF lak ing Failu res of A u tom ob ile W heel BearingsZHAN G Xue 2p ing ,YAO Zhen 2qiang ,YU Ya 2bo ,W AN G Cheng 2tao(Schoo l of M echan ical Engineering ,Shanghai J iao Tong U n iversity ,Shanghai 200030,Ch ina )Abstract :B ased on m acro 2ob servati on and m icro 2SE M analysis of the 600sets of failu re bearings tw o typ ical flak ing failu res w ere revealed in au tom ob ile w heel bearings .T he first typ e of flak ing takes p lace at the racew ay near cone back face o r cup fron t face ,and develop s along the ax ial directi on .T he o ther typ e of flak ing distribu tes equally along circum ference in grid fo rm .Con sidering the characteristics of the au tom ob ile w heel hub bearings and its dynam ics du ring runn ing ,tw o related m echan is m m odels w ere develop ed .Too large w o rk ing clearance shou ld accoun t fo r the first typ e of flak ing failu re ,and fretting w ear du ring tran spo rtati on and ax ial i m p acting du ring runn ing shou ld be respon sib le fo r the sec 2ond typ e of flak ing failu re .In o rder to reduce au tom ob ile bearing flak ing ,it is suggested to op ti m izebearing clearance and ro ller p rofile and to dam p ax ial vib rati on .Key words :w heel bearing ;flak ing ;clearance ;fretting w ear ;ax ial i m p act535第5期 张雪萍等:汽车轮毂轴承的两类剥落失效分析 。

我国重型汽车车桥历史、现状及发展趋势郑娟英【摘要】简要介绍我国重型汽车车桥的发展历史和现状,主要制造商及其产品,技术发展水平,对比国外先进车桥技术,分析和总结我国重型汽车车桥的发展趋势及发展对策.【期刊名称】《汽车实用技术》【年(卷),期】2010(000)002【总页数】6页(P19-24)【关键词】重型车桥;轮边减速器;单级减速驱动桥;发展趋势【作者】郑娟英【作者单位】陕西汉德车桥有限公司【正文语种】中文重型汽车通常是指总重大于 15吨的重型卡车、军用越野汽车以及长度大于10米的大客车等产品。

根据以上重型汽车的划分标准及我国轴荷相关法律、法规的要求，通常所谓的重型车桥是指轴荷10吨以上，单桥牵引力大于25吨的车桥产品。

无论从价格还是技术层面上，重型车桥是重型汽车比肩发动机和驾驶室的三大核心总成之一，承受着汽车的满载簧上荷重及地面经车轮、车架或承载式车身经悬架给与的铅锤力、纵向力、横向力及其力矩，以及冲击载荷；驱动桥还传递着传动系中的最大扭矩，桥壳还承受着反作用力矩。

汽车车桥的结构形式和设计参数除对汽车的可靠性与耐久性有重要影响外，也对汽车的行驶性能如动力性、经济性、平顺性、通过性、机动性和操纵稳定性等有直接关系。

因此，车桥对整车极其重要，重型车桥的技术水平直接影响着重型汽车的技术水平、可靠性。

1.我国重型商用车桥产品的发展历程及目前的情况我国重型车桥按照结构划分，主要有两种，一种是带轮边减速器的双级减速驱动桥，主要技术以上世纪80年代引进的STEYR技术为典型代表；另一种是单级减速驱动桥，主要技术以日产柴技术为代表的东风460和解放457。

1.1.我国重型商用车桥产品的发展历程随着上世纪 80年代，为解决我国汽车行业“缺重少轻”现象，当时中国重型汽车集团公司引进奥地利STEYR汽车公司的91系列重型汽车，重型STEYR车桥产品也随之进入我国，目前该产品已经成为我国重型车桥市场的主流产品。

上世纪 90年代，解放和东风公司相继引进日产柴技术，成功开发了DF460和FAW457系列单级减速驱动桥，与引进的 STEYR轮边减速驱动桥共同构成了我国重型车桥的主体。

汽车轮毂轴承疲劳失效分析及预防研究中文摘要汽车轮毂轴承疲劳失效分析及预防研究中文摘要汽车轮毂轴承是汽车底盘及传动机构中非常重要的零部件之一，作用主要是承受汽车的重量及为轮毂的传动提供精确的向导。

轮毂轴承既承受径向载荷又承受轴向载荷，当汽车在斜面上转弯时还受到轴向力产生的弯矩作用，是一个非常重要的安全件，同时也是易损坏的零部件。

轴承的失效模式按照ISO 15243:2004(E)中的定义主要有疲劳、磨损、腐蚀、电腐蚀、塑性变形和破裂。

在正常使用条件下，轴承主要的失效模式是疲劳。

随着国内汽车产量不断攀升，2009年已经突破1000万台，轮毂轴承的产能也急剧增长，随之而来的汽车使用与保养尤其是属于安全件的轮毂轴承的使用及保养注意事项也需要有专门的人员参与研究。

通过对国外第一和第二代轮毂轴承（FAG）失效模式的统计和分析发现,在保修期内，最常见的失效模式是疲劳损伤，包括局部浅层疲劳和表层疲劳两种失效形式，具体表现为内外圈滚道和滚动体表面有疲劳裂纹或材质剥落。

结合轮毂轴承工作特点及对失效轴承的组织、硬度、材料和润滑状况分析，提出造成轴承疲劳失效的原因大多与轴承设计、轴承体材质、工艺关系甚小，而润滑不良致使润滑油膜形成不理想或游隙过大致使接触面滑动时，除在接触表面存在赫兹应力，还会在接触表面下方产生交变剪切应力，这种剪切应力会导致表面的材质疲劳而产生疲劳裂纹，然后扩展到表面形成材质剥落。

本文通过对汽车轮毂轴承零组件设计及润滑系统的客观分析以及对轮毂轴承疲劳失效成因的详细阐述，目的希望汽车使用者能更好的去预防疲劳失效，避免造成更多的，不必要的损失。

关键词：轮毂轴承；FAG；疲劳失效；滚道；滚动体；游隙；赫兹应力作者：陈雪峰指导教师：卫瑞元Abstract Failure Analysis & Prevention of Wheel bearing of Automobile due to FatigueFailure Analysis & Prevention of Wheel bearing ofAutomobile due to FatigueAbstractWheel bearing is one of the most important part in chassis and transmission of the Vehicle, which stands the weight and guides. On wheel bearing there are different force and torque, it’s a part related with safety.About deformation is described as ISO 15243:2004(E), there are fatigue failure, wear limit, corrosion wear, plastic deformation and broken, mostly is fatigue failure.With the development of the automotive industry, the demand of wheel wearing raises rapidly. So more and more people concern with the bearing.Analyzing the data of FAG, within the warranty there are deformations, partial shallow fatigue and surface, which can be found at wrinkle and material peeling from inner and outer trail and rolling surface. According to a series of FAG about metallographic structure, hardness and lubrication, This thesis concludes the result proposes that such failures are independent of material choice and manufacturing technology, the main cause are due insufficient lubrication and excessive clearance, besides Hertz force the varying stress are applied. This stress can cause surface material fatigue, as well as wrinkles and material peeling off.In this thesis, analyses the causes of the deformation, and suggests the user how to use the bearing efficient.Key words: Wheel bearing,FAG, fatigue failure, raceway, rolling elements, clearance, Hertz stressWritten by：Chen XuefengSupervised by：Wei RuiYuan苏州大学学位论文独创性声明及使用授权声明学位论文独创性声明本人郑重声明：所提交的学位论文是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。

重型货车驱动桥桥壳结构分析及其轻量化研究一、本文概述随着全球经济的不断发展和贸易活动的日益频繁，重型货车作为物流运输的重要工具，其性能和效率的提升成为了行业关注的焦点。

作为货车关键部件之一，驱动桥桥壳的结构设计和轻量化研究对于提高货车的承载能力和燃油经济性具有重要意义。

本文旨在深入分析重型货车驱动桥桥壳的结构特点，探讨其受力特性和优化设计方案，并在此基础上研究轻量化技术在桥壳结构中的应用，以期达到提高货车性能、降低能耗和减少环境污染的目的。

文章首先将对重型货车驱动桥桥壳的基本结构进行概述，介绍其常见的材料、制造工艺以及结构形式。

随后，通过有限元分析等数值计算方法，对桥壳在不同工况下的受力状态进行详细分析，揭示其应力分布规律和失效模式。

在此基础上，结合结构优化设计理论，提出改进桥壳结构的方案，以提高其承载能力和耐久性。

接下来，文章将重点探讨轻量化技术在重型货车驱动桥桥壳结构中的应用。

通过对比分析不同轻量化材料的性能特点，研究其在桥壳结构中的适用性。

结合先进的制造工艺和结构设计理念，探索实现桥壳结构轻量化的有效途径。

通过对比分析轻量化前后的桥壳性能变化，评估轻量化技术在实际应用中的效果和潜力。

文章将对重型货车驱动桥桥壳结构分析和轻量化研究的成果进行总结，并展望未来的研究方向和应用前景。

通过本文的研究，旨在为重型货车的设计和制造提供有益的参考和指导，推动物流运输行业的可持续发展。

二、重型货车驱动桥桥壳结构分析重型货车驱动桥桥壳作为车辆动力传递和承载的关键部件，其结构设计对于整车的性能和使用寿命具有至关重要的影响。

桥壳的主要功能是支撑车轮和差速器，并传递来自发动机和传动轴的扭矩，因此，其必须具备足够的强度和刚度，以承受复杂多变的工作环境和载荷条件。

桥壳的结构通常分为整体式和分段式两种类型。

整体式桥壳具有较高的结构刚性和强度，适用于承载要求较高的重型货车。

分段式桥壳则通过分段设计，实现了桥壳的轻量化，同时在一定程度上降低了制造成本。

汽车轮毂轴承失效模式分析及性能提升
汽车轮毂轴承失效模式分析及性能提升
关熊飞，李延超，杨晓勇，刘伟红
【摘要】轮毂轴承是汽车非常重要的安全部件，本论文列举某车型路试过程中轮毂轴承单元失效的问题进行分析，针对其失效的原因采取相应轴承性能提升的措施。

【期刊名称】汽车实用技术
【年(卷),期】2015(000)007
【总页数】3
【关键词】汽车；轮毂轴承单元；密封
测试试验
CLC NO.:U463.3Document Code:AArticle ID:1671-7988(2015)07-78-03
引言
汽车轮毂轴承单元是用于连接制动器、传动轴或者扭力梁，为轮毂的转动传递转矩和支撑整车载荷的作用。

汽车轮毂轴承单元主要承受通过悬架系统传递而来的汽车重量（径向载荷），转向系统中转向力产生的轴向载荷，传动系统传递变速箱和驱动轴扭矩，使汽车前进和后退。

因此轮毂轴承是一个非常重要的部件，保证了汽车运行平稳舒适性和安全性。

一旦失效会导致车辆不能正常行驶，零部件运转异常、异响，零件磨损加剧，使用寿命下降，安全性能降低等问题。

典型的轮毂轴承失效主要有:密封性能失效、内外圈表面疲劳失效。

1、汽车轮毂轴承的结构
轮毂轴承是在角接触球轴承和圆锥滚子轴承的基础上发展起来的专用轮毂轴承单元。

与传统的滚动轴承相比，轮毂轴承单元可预调游隙和预压预置，整体刚。

第6期(总第163期)2010年12月机械工程与自动化M ECHA N ICAL EN GI NEER IN G &　AU T O M A T IO N N o.6Dec.文章编号:1672-6413(2010)06-0050-03商用车驱动桥桥壳强度及疲劳寿命分析*高　翔1,徐安健2,程　阔1,陈仕刚2,万鑫铭1(1.中国汽车工程研究院汽车产品研发中心,重庆　400039; 2.上汽依维柯红岩商用车有限公司,重庆　401122)摘要:驱动桥桥壳是汽车主要的承载件和传力件,其主要损伤形式是在交变载荷下发生疲劳失效。

通过建立商用车驱动桥的有限元模型,在试验工况和路面工况下进行强度和疲劳寿命分析,查找出易发生破坏的位置,并验证该驱动桥桥壳强度和疲劳寿命可以满足设计要求。

关键词:桥壳;有限元法;应力;疲劳寿命中图分类号:U 463.218+.5 文献标识码:A*重庆市科委基金资助项目(C ST C ,2008AB 6097)收稿日期:2010-04-29;修回日期:2010-07-28作者简介:高翔(1983-),男,陕西宝鸡人,助理工程师,本科。

0　引言驱动桥桥壳是汽车主要的承载件和传力件,是主减速器、差速器和半轴等的装配基体,其主要功能是支承汽车重量,并承受由车轮传来的路面反力及反力矩,并经悬架传给车架或车身,其性能直接影响运输车辆的安全性和可靠性,要求其具有足够的强度和刚度且质量小,从而提高汽车行驶的平顺性。

本文参考QC /T 534-1999汽车驱动桥台架试验评价指标、QC /T 533-1999汽车驱动桥台架试验方法、GB/T 4970-1996汽车平顺性随机输入行驶试验方法,在试验和路面两种工况下,对驱动桥桥壳进行静强度分析,并在此基础上,完成桥壳的疲劳寿命分析,验证该驱动桥桥壳强度和疲劳寿命是否满足设计要求。

1　有限元模型的建立图1为驱动桥桥壳有限元模型,共有865483个单元、196042个节点。

汽车车轮轴失效分析摘要：本文描述了对用于无人驾驶，遥控操作车辆的机动军事目标失败的车轮/驱动轴组件进行的一份调查。

由于许多车辆已经大量制造并交付给客户，有必要确定它是否可能发生了更多的故障。

断轴的一项研究表明，这样一个脆弱的旋转组件可能是稳定状态下的疲劳失效，如果没有采取相应的基本预防设计措施。

分析认为，这两种传递扭矩和重力（从而弯曲）时的应力水平的影响，并评估它们分别对裂口的影响，以及改进设计所需的任何后续修改。

驱动轴布置与使用从动轮安排在转动一个固定轴的可行的选择比较。

调查结果证实认识到凸起部分导致了疲劳的重要性以及如果想要提高它的服役寿命对设计和制造过程给予更多关心的必要性认提前。

关键词：疲劳，疲劳设计，机械故障，车辆故障。

1。

引言具有直接从电源驱动的轮轴（在这种情况下，电动发动机由电池供电），使用定时皮带传动是用于驱动小，成本相对较低的车辆的常用手段。

旋转轮轴的吸引力在于它可以做得非常简单，因为它可以容纳从动皮带轮，用于安装轴承，同时附加一对轮子单个组件。

这样的设计和使用位于车轴的从动轮毂设计的比较已经具有勿庸置疑的优势，例如，当发生时，用在自行车轮上的链轮。

然而，在这两种轴的设计，却有着本质的差异，当其旋转时，弯曲应力在每一转拉力和压力之间的替代，然而具有一轴，因为它保持静止，这是并非如此。

行驶在恒定速度和背着稳定的负载穿梭在水平地形，一个轴的交变应力仍然可导致疲劳损坏，特别是当车轮直径小，因而转数就变得非常重要。

在军事目标车辆的情况下，问题是他们携带沉重的电池，必须用装甲这大大增加了携带的重量，从而沿轴高弯曲力矩的潜力得到保护加剧的事实。

设计要求是由其他因素，其中有许多是可变性质的进一步复杂化。

这些包括从启动到全速和突然断裂（这些影响将导致扭转，从而改变剪切应力）在车辆的加速期间传递扭矩变化的效果，行驶在不平地形无悬浮物将增加冲击载荷时（进一步添加以波动的弯曲应力）。

因此，易受疲劳损伤显然是非常真实的，所以有必要认识到这一点，并找出薄弱位置，并在设计和制造阶段采取预防措施。

重型汽车驱动桥轮毂轴承配合失效分析杨英;雷刚;征小梅【摘要】采用有限元分析方法,分析了大径向载荷作用下某重型汽车驱动桥轮毂轴承过盈配合处的接触应力分布.结果表明:最大应力容易出现在内侧轮毂小轴承的下侧,且在最大载荷工况下,最大应力超过了轮毂支承材料的屈服极限,内侧轮毂小轴承与轮毂支承间易于发生打滑现象,从而造成轮毂轴承配合失效.为解决重型汽车轮毂轴承配合失效问题,轮毂支承需要采用屈服极限较高的材料.%Based on the finite element analysis method, the contact stress distribution at the hub bearing surplus coupling place was analyzed, under the big radial direction load, of some heavy vehicle real-wheel drive. The results show that; the greatest stress easily appears at the bottom side of the small hub bearing. In the maximum load conditions, the greatest stress is more than materials yield limit of the wheel hub, a skid phenomenon happened between the small hub bearing and the wheel hub, and failing cooperation caused. To solve the development of failing cooperation between hub bearing outer ring and the wheel hub in heavy vehicle, the high yield limit material is needed to adopt.【期刊名称】《科学技术与工程》【年(卷),期】2012(012)034【总页数】4页(P9256-9259)【关键词】有限元分析;轮毂轴承;径向载荷;配合失效【作者】杨英;雷刚;征小梅【作者单位】重庆理工大学重庆汽车学院,重庆400054;重庆理工大学重庆汽车学院,重庆400054;重庆理工大学重庆汽车学院,重庆400054【正文语种】中文【中图分类】U463.343重载车辆驱动桥一般采用单级减速的主传动和轮边减速器，以获得较大的最小离地间隙和传动比。

10吨级后驱动桥轮边油封失效模式的分析及研究摘要：某汽车公司的10吨级后驱动桥轮边油封失效故障频繁，每次售后的处理方法都是采用的更换新的油封，但具体的失效原因没有分析清楚，没有针对性去制定失效故障频繁出现的措施，造成使用顾客的抱怨，影响了公司的形象。

为消除负面影响，成立了攻关项目组对轮边油封进行质量改进。

本文根据售后服务质量的反馈信息，运用鱼刺图法分析了10吨级轮边油封失效质量问题的原因，并制定相应的改进措施。

关键词：轮边油封失效模式鱼刺图法根据某汽车生产公司对一年的售后故障反馈信息进行统计，10吨级后驱动桥一年轮边油封失效故障频次高达74起，故障频次率排后驱动桥售后失效故障第一位。

本文主要重点介绍运用鱼刺图法对10吨后驱动桥轮边油封失效故障信息进行头脑风暴法分析，分析造成故障失效的原因，对分析得出的主要原因制定相应的改进措施。

分析方法和结果将对改进产品设计与制造具有一定的指导意义。

1 产品结构介绍轮边油封安装位置在轮边半轴和套管之间。

轮边油封的外圆和套管内孔为过盈配合。

从结构上看，轮边油封的材料和结构对密封性能起着很关键的作用。

2 售后数据分析2.1 轮边油封故障失效原因分类有两部分：油封质量原因造成失效故障占80%，其他失效故障原因占20%轮边油封起着密封作用。

如果轮边油封失效会造成轴承润滑脂和齿轮油搅合在一起，长时间运转，温度也不断的升高，润滑脂变稀，造成润滑脂随着齿轮油流出，影响了轴承使用寿命。

对74例轮边油封售后故障失效数据进行了整理和分析，轮边油封质量的原因造成失效故障占80%，常规客车要求在2500-3500之间强制保养，80%里面存在强制保养过程中装配和拆卸半轴时，导致轮边油封唇口破坏，导致失效故障。

其中从数据可以看出，在行驶里程较短内就造成了轮边油封失效的故障，且失效件行驶里程集中在2000-10000公里之间。

而对于生产情况的分析中，发现各月生产的轮边油封都有失效故障。

对于生产中影响失效故障的原因因素进行完善后，再从使用中的汽车质量的评价结果来查看是否得到了很好的改善。

44科技资讯 SC I EN C E & TE C HN O LO G Y I NF O R MA T IO N工 业 技 术1 产品结构介绍圆锥滚子轴承主要由内圈、外圈、滚子以及保持架组成,几何形状见图1。

圆锥滚子轴承有以下特点。

内、外轮毂轴承分别安装在后轮鼓内腔,见图2装配位置示意图。

通过锁紧螺母将两轴承的预紧达到一个理想的间隙。

轴承的预紧对轴承本身的失效起着至关重要的作用。

如何合理的装配和零件质量的提高对轴承失效的控制很重要。

汽车轮毂轴承既承受径向载荷又承受轴向载荷,是一个非常重要的安全件。

国内大部分客车都是采用传统的两套单独的圆锥滚子轴承,如图2所示,内、外轮毂轴承分别安装在后轮鼓内腔,通过锁紧螺母将两轴承的预紧达到一个理想的间隙。

如何合理的装配和零件质量的提高对轴承失效的控制很重要。

这种结构是在汽车装配时需要进行调整游隙、预紧、添加润滑脂等,质量靠装配过程中诸多人为因素控制。

2 售后数据的分析根据售后服务的数据分析,共有33起轴承失效故障,频次分别为开裂、破损、断裂的情况57%;噪音大故障为19%;磨损(使用后松旷,松脱)故障为19%;烧蚀、烧损故障为5%;轴承失效原因分类见图3。

从数据上分析排除批量性的问题,是偶发性的故障。

批量性的故障重点从材质、产品设计、产品选型等问题去考虑分析,偶发性从装配情况,热处理等情况去分析考虑。

0～2000km无失效故障说明整车出厂前没有失效故障;到2500km后陆续出现开裂、断裂等故障,失效件有部分出现在客车公司强制保养的过程后出现故障。

由于客车公司要求在2000～3000km数强制保养,很大一部分轴承失效是保养过程中没有将轴承的轴向间隙调整到合理的间隙范围,造成轴承失效。

初步推断出失效原因可能为轴承轴向间隙过大或过小、轴承套圈硬度偏高、配合过盈量等原因。

轴承失效故障件行驶里程(公里)见图4排列图。

3 通过鱼刺图对汽车轮毂轴承失效故障的分析我们对造成轮毂轴承故障的现状进行了分析,组织小组成员运用头脑风暴法,结合目前现有的统计数据,从人(人的要求)、机(工装、设备、量检具等)、料(零部件、实物等)、法(标准、产品文件、工艺文件等)、环(环境因素等)和测六方面进行分析,绘制了导致轮毂轴承失效的鱼刺图,见图5。

重型卡车驱动桥桥壳典型工况的有限元分析作者：朱晓红等来源：《价值工程》2012年第34期摘要：汽车驱动桥壳是车辆中重要的安全部件。

本文针对重型汽车的实际使用工况展开研究，利用有限元分析软件，对桥壳的强度刚度及寿命进行分析，找出了桥壳的几个危险工作部位，对于桥壳的优化设计及驱动桥的合理使用，具有重要的理论和实际意义。

Abstract： The drive axle housing of automotive is an important safety component in the vehicle. Based on the actual use conditions for heavy-duty vehicles， this paper used finite element analysis software to analyze the strength， stiffness and life of the axle housing， and identified several dangerous work sites， which had important theoretical and practical significance to optimized design of the axle housing and the reasonable use of drive axle.关键词：重型卡车；驱动桥壳；强度；刚度；有限元分析Key words： heavy-duty trucks；drive axle housing；strength；stiffness；finite element analysis中图分类号：U46 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2012）34-0026-020 引言随着我国物流领域的不断成熟，货物运输的社会化分工逐渐明显，重型卡车在我国的需求量逐渐增多，据资料显示，从2002年起，我国重型卡车的产销量开始超过了中型卡车的产销量。

出差报告日24月2日—23月2间：时常州点：江苏地出差人员：出差内容：常州市公交集团公司前轮脱落问题现场原因分析及鉴定。

一、基本信息2010月、10年2008月、6年2008用户常州市公交集团公司于台，180型客车KLQ6728GE3月共购买苏州金龙4年2010月、1年6700配置江淮。

Z440客车底盘，前桥由我公司提供底盘，型号为该批车用户买断服务，日常由用户自行保养。

例前桥轮毂轴承4月份共发生2年2012月、1年2012用户反映例在车辆行驶中轮胎带制动2，其中例为左轮）1例为右轮，3烧结（年2012鼓组件脱离车体，最后一次发生时间为日（农历正月5月2。

十四）此次发生前桥轴承烧结的车辆均隶属于常州公交集团第一汽车。

15012、15007、15038、60094公司，车辆自编号为二、现场调查对常州公交集团第一汽车公司修理厂现场调查，苏州金龙、江淮底盘随同。

、常州公交集团第一汽车公司修理厂涂厂长介绍，集团公司1公里保18000实际不到公里保养一次，18000规定该型号车辆日常每苏州金龙服务赵经理项目包括检查轮毂轴承磨损及润滑等。

养一次，公里保养一次。

15000介绍允许用户每、了解到目前车辆均已行驶十几万公里，对其中一辆整车生2的仪表检查，公里数为07CG30011产序号为。

140225KM、所有问题车均恢复，已参与正常运营或使用，现场仅存一3台车旧件（一根转向节，一只轴承内圈，一只轴承外圈，若干轴承滚，其他车旧件修理厂称已自行处理。

子），已被人工气割”LS、对旧件检查：①转向节永久标识为“4相对位置未见发生变②轮毂外轴承内圈与转向节轴承颈烧结，割断；化；③残存润滑脂污染严重，用手指触摸异物较多；④轮毂外轴承外⑤滚子磨损及变形工作面有磨损痕迹；型襄阳轴承，7607E圈显示为严重，部分滚子工作面呈弧形；⑥轮毂外轴承内圈磨损及变形严重；（考虑到用户对旧件可能另有用处，没⑦转向节内轴承颈未见异常。

有对旧件清洁，保持检查前状态），60094自编号，D26123（车牌号苏对修理厂现场的一台车辆、5用手盘右轮毂轴承预紧情况检查。

前轮毂轴承的失效分析
常连霞;张建振;刘柯军;张连玉;苏瑛
【期刊名称】《汽车工艺与材料》
【年(卷),期】2013(000)012
【摘要】为查找某前轮毂轴承失效的原因,进行了失效形貌观察、腐蚀机理分析和理化检验等工作.通过分析轴承滚道和滚珠的腐蚀特点和磨损特点,得出该轴承零部件的失效原因:即由于密封不严,水或水汽进入轴承内部,造成了腐蚀;腐蚀物质的沉积及点坑的形成,使滚珠与滚道异常接触,造成异响.
【总页数】4页(P16-19)
【作者】常连霞;张建振;刘柯军;张连玉;苏瑛
【作者单位】中国第一汽车股份有限公司技术中心;中国第一汽车股份有限公司技术中心;中国第一汽车股份有限公司技术中心;中国第一汽车股份有限公司技术中心;中国第一汽车股份有限公司技术中心
【正文语种】中文
【中图分类】U463.343
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汽车轮毂轴承失效模式与分析方法
罗彤;黄德杰;王建华;王青娣;陈松海
【期刊名称】《轴承》
【年(卷),期】2014(000)005
【摘要】汽车轮毂轴承开发阶段需要进行多种性能试验，通过轮毂轴承失效的案例，分析轴承早期失效模式，找出其根本原因，验证产品设计合理与否。

针对这些失效模式，归纳梳理了轮毂轴承失效分析的系列方法，为深入研究轮毂轴承的失效机理，改善产品质量提供参考。

【总页数】4页(P41-44)
【作者】罗彤;黄德杰;王建华;王青娣;陈松海
【作者单位】浙江万向精工有限公司，杭州 311215;浙江万向精工有限公司，杭州 311215;浙江万向精工有限公司，杭州 311215;浙江万向精工有限公司，杭州311215;浙江万向精工有限公司，杭州 311215
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