轿车轮毂轴承寿命计算及其耐久性试验研究

基于耐久性试验载荷谱的重卡轮毂轴承寿命计算李强 郭楠 贾德松 张新磊 孔双兵(山东康迈机械有限公司 山东昌邑 261300)摘要： 轮毂指的是重型卡车传导和承重的主要安全部件，正在朝着低成本、高性能、高可靠性和集成化的方向发展。

对于轴承所规定性能要求最终确认取决于台架试验结果，基于此，该文基于某公司生产的重卡轮毂轴承，分析实际工况设计耐久性试验。

针对载荷谱针对耐久性实验，载荷谱能够全面估算重卡轮毂寿命，对轴承对影响轴承寿命的因素进行分析，并且对重卡轮毂轴承开展耐久性实验。

实验结果表明：重卡轮毂轴承能够的寿命能够满足质保需求，并且轴承质量合格，能够使耐久性实验性能要求得到满足。

关键词： 耐久性 载荷谱 轮毂 寿命计算中图分类号： TH2文献标识码： A文章编号： 1672-3791(2023)11-0063-04Calculation of the Life of the Heavy Truck's Hub Bearing Basedon the Load Spectrum of the Durability TestLI Qiang GUO Nan JIA Desong ZHANG Xinlei KONG Shuangbing (Kangmai Machinery Co., Ltd., Changyi, Shandong Province, 261300 China)Abstract: The hub refers to the main safety component of the heavy truck for conduction and load-bearing, and it is developing in the direction of low cost, high performance, high reliability and integration. The final confirmation of the specified performance requirements for the bearing depends on bench test results, so based on the heavy truck's hub bearing produced by a company, this paper analyzes the actual working condition and designs the dura‐bility test. According to the load spectrum for the durability test, the load spectrum can comprehensively estimate the life of heavy trucks' hubs, analyze the factors that affect the life of bearings, and carry out the durability test on heavy trucks' hub bearings. Test results show that the life of the heavy truck's hub bearing can meet the warranty requirements, and that the quality of the bearing is qualified, which can meet the performance requirements of the durability test.Key Words: Durability; Load spectrum; Hub; Life calculation卡车轮毂轴承能够避免设备受到污染，还能降低轮毂单元的装配时间，对内部密封装置进行集成。

轿车轮毂轴承耐久性试验载荷谱设计黎桂华1,2,李兴林3,鄢建辉3(1.华南理工大学　机械工程学院,广东　广州　510640;2.韶关东南轴承有限公司,广东　韶关　512029;3.杭州轴承试验研究中心,浙江　杭州　310022)摘要:为了满足加速寿命试验准则和有效缩短台架试验的时间,提出了通过改变侧向加速度的使用率,在保持侧向加速度最大值不变的前提下,设计轿车轮毂轴承耐久性试验载荷谱的思路。

关键词:滚动轴承;轿车轮毂轴承;耐久性试验;载荷谱中图分类号:TH133.33;TP80611 文献标识码:B 文章编号:1000-3762(2006)01-0027-02符号说明g重力加速度,9.81m/s2a g侧向加速度(转弯加速度,汽车右转弯为正值),m/s2H车辆重心(质心)对地面的高度,mmT轮距,mmW满载后前轴或后轴载重,kgR s轮胎半径,mmf w载荷系数F y作用于轮胎的轴向载荷(轴向的路面反作用力),NF z作用于轮胎的径向载荷(径向的路面反作用力),NP i侧向加速度的使用率,%C轮毂轴承的基本额定(径向)动载荷,N P m轮毂轴承所受的当量载荷,N下标r表示径向L表示左(轮)R表示右(轮)特定应用场合下的轴承寿命常常是通过专门试验来确定的,这种试验也称为台架试验(BE NCH TEST)或耐久性试验,它模拟实际应用场合的主要工作参数,使加速试验达到逼真的效果。

SK F 开发了一种A字形试验机,专门用于汽车轮毂轴承试验。

该试验机使用实际轿车装置系统,模拟轮毂的环境条件。

轿车轮毂轴承的耐久性试验模仿真实工况周期性地施加动态循环载荷,该载荷收稿日期:2005-08-01;修回日期:2005-09-10等效于轿车轮胎的径向、轴向载荷,综合考核轮毂轴承的设计、材料、工艺、热处理等,最终完成轮毂轴承的疲劳寿命的评定。

1　加速寿命试验的准则加速寿命试验是指在超过正常使用条件下的寿命试验。

在典型的应用场合,滚动接触表面发生初始疲劳剥落的时间大约为10～15年。

汽车轮毂轴承力学分析张春燕;韩丽艳【摘要】Wheel hub unite is an important component in the vehicle system, and its mechanic performance of wheel hub unite directly determines the security of vehicle. Using accurate and rational analysis of the wheel hub mechanic properties, the designers can optimize the design of wheel, secure the strength, cut down experiment number and reduce the design time. Based on the wheel hub unite, analysis its structure,stress field distribution of wheel hub are acquired, which can provide the important design guide for wheel design engineers.%轮毂轴承是汽车系统的重要部件,其力学性能成为直接影响汽车安全性能的关键因素.通过对轮毂轴承的各项力学性能合理精确地分析,可以优化轮毂轴承设计、保证强度要求、减少试验次数、缩短开发时间.以轮毂轴承为研究对象,对其进行结构强度分析,获得轮毂轴承的静应力分布,为轮毂轴承产品的设计开发提供设计依据.【期刊名称】《科学技术与工程》【年(卷),期】2011(011)024【总页数】4页(P5982-5985)【关键词】轮毂轴承;应力分析;有限元【作者】张春燕;韩丽艳【作者单位】北京石油化工学院,北京102617;北京石油化工学院,北京102617【正文语种】中文【中图分类】U463.343汽车轮毂轴承是轿车的重要组成部件。

滚动轴承的寿命计算一、基本额定寿命和基本额定动载荷1、基本额定寿命L10轴承寿命：单个滚动轴承中任一元件出现疲劳点蚀前运转的总转数或在一定转速下的工作小时数称轴承寿命。

由于材料、加工精度、热处理与装配质量不可能相同,同一批轴承在同样的工作条件下，各个轴承的寿命有很大的离散性，所以，用数理统计的办法来处理。

基本额定寿命L10——同一批轴承在相同工作条件下工作，其中90%的轴承在产生疲劳点蚀前所能运转的总转数（以106为单位）或一定转速下的工作时数。

（失效概率10%）。

2、基本额定动载荷C轴承的基本额定寿命L10=1（106转）时，轴承所能承受的载荷称基本额定动载荷C。

在基本额定动载荷作用下，轴承可以转106转而不发生点蚀失效的可靠度为90%。

基本额定动载荷C（1）向心轴承的C是纯径向载荷；（2）推力轴承的C是纯轴向载荷；（3）角接触球轴承和圆锥滚子轴承的C是指引起套圈间产生相对径向位移时载荷的径向分量。

二、滚动轴承的当量动载荷P定义：将实际载荷转换为作用效果相当并与确定基本额定动载荷的载荷条件相一致的假想载荷，该假想载荷称为当量动载荷P，在当量动载荷P作用下的轴承寿命与实际联合载荷作用下的轴承寿命相同。

1．对只能承受径向载荷R的轴承（N、滚针轴承）P=F r2．对只能承受轴向载荷A的轴承（推力球（5）和推力滚子（8））P= F a3．同时受径向载荷R和轴向载荷A的轴承P=X F r+Y F aX——径向载荷系数，Y——轴向载荷系数，X、Y——见下表。

径向动载荷系数X和轴向动载荷系数表12－3考虑冲击、振动等动载荷的影响，使轴承寿命降低，引入载荷系数fp—见下表。

载荷系数fp表12－4三、滚动轴承的寿命计算公式图12－9 载荷与寿命的关系曲线载荷与寿命的关系曲线方程为：=常数(12-3)3 球轴承ε——寿命指数10/3——滚子轴承根据定义：P=C，轴承所能承受的载荷为基本额定功载荷时，∴∴（106r） (12-2)按小时计的轴承寿命：（h）（12-3）考虑当工作t>120℃时，因金属组织硬度和润滑条件等的变化，轴承的基本额定动载荷C有所下降，∴引入温度系数f t——下表——对C修正表 12－5（106r）(12-4)（h）(12-5)当P、n已知，预期寿命为L h′，则要求选取的轴承的额定动载荷C为N ——选轴承型号和尺寸！（12-6）不同的机械上要求的轴承寿命推荐使用期见下表。

轿车轮毂疲劳寿命试验研究申富强;石胜文【摘要】轮毂影响着车辆的形式,是其重要的组成部分。

轮毂的疲劳寿命与汽车的安全质量有着千丝万缕的关系,其担负着汽车的重量,又与外形息息相关。

轮毂对其性能和外形要求较高,进行制作的过程难度很大。

现在的汽车在很多方面追求高速行驶,时速在不断提高,高速行驶的汽车最容易发生损坏的是轮毂,高速行驶中的轮毂疲劳破坏不仅对轿车本身有严重的影响,更影响着驾乘者安全。

【期刊名称】《企业技术开发：下旬刊》【年(卷),期】2016(035)006【总页数】2页(P56-57)【关键词】轿车轮;疲劳寿命;试验【作者】申富强;石胜文【作者单位】东风柳州汽车有限公司,广西柳州545005【正文语种】中文【中图分类】TH133.33汽车轮毂长时间行驶之后会产生疲劳状态，并且在行驶中所发生的碰撞，都让其成为工程设计人员在进行设计时候所需要考虑的重要因素。

疲劳寿命是衡量轮毂质量的一个非常重要的汽车使用的频率，以及人们对汽车的要求都让其寿命试验成为非常重要的产品检验途径。

疲劳试验的过程需要耗费的人力、物力较为严重，并且需要占用很长的时间，对于一些复杂实验则还需要增加相应的支出，并且该实验目前尚无法在试验机上实现。

当前阶段，在轮毂实验方面所使用的方法主要包括以下几种，即：有限元法、边界元法、离散单元法和有限差分法。

有限元法相对于实际情况来说，应用较为广泛。

可以说，有限元法的试验已经开始呈现出越来越广泛的取代之势，其代替了大量的实物试验，具有“虚拟实验”的代表性。

并且，依据相关资料显示，一个产品的应用只有在设计阶段进行有效实验，大部分问题都可以予以解决。

因此，通过大量的数据统计，计算方法的应用，以及典型的验证性，能够让试验的成本呈现出下降的趋势，并提高其相应的试验效率。

轮毂的台架试验主要包括疲劳强度的测试(弯曲疲劳和径向疲劳试验)和冲击强度的测试(冲击试验)。

轮毂是汽车的重要组成部分，其对于企业的安全驾驶，平稳形式，以及相关的牵引作用都具有重要影响，与能源消耗，驾驶员的劳动强度等等方面关系密切。

轿车轮毂轴承疲劳寿命的计算与分析董晓;陈东照;邓四二;牛荣军;胡广存【摘要】基于滚动轴承动力学分析理论，建立了双列角接触球轴承内部元件间相互作用力数学模型。

利用双列滚动轴承寿命计算法，建立轿车轮毂轴承寿命计算模型。

采用精细积分法和预估-校正 Adams-Bashforth-Moulton多步相结合的算法对双列角接触球轴承作用力模型进行求解，分析轮毂轴承轴向预紧量和轮毂偏移量对轴承寿命的影响。

分析结果表明：轴向预紧量的增大和轮毂偏移量由负值变化到正值均会使轴承寿命呈现先增大后减小的趋势，且存在一组最佳轴向预紧量与轮毂偏移量使得轮毂轴承寿命最大。

【期刊名称】《河南科技大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2014(000)005【总页数】5页(P19-23)【关键词】轮毂轴承;双列角接触球轴承;动力学;寿命【作者】董晓;陈东照;邓四二;牛荣军;胡广存【作者单位】河南科技大学机电工程学院，河南洛阳 471003;河南机电职业学院汽车工程系，河南郑州 451191;河南科技大学机电工程学院，河南洛阳 471003;河南科技大学机电工程学院，河南洛阳 471003;河南科技大学机电工程学院，河南洛阳 471003【正文语种】中文【中图分类】TH133.3310 引言双列角接触球轴承与周边部件集成为轮毂轴承单元，广泛应用于各类轿车中。

轮毂轴承的主要作用是承受汽车重量并为轮毂的转动提供精确引导。

作为汽车的关键零部件之一，轮毂轴承的寿命直接关系到汽车的安全性与可靠性，因此，轮毂轴承寿命计算与分析是轮毂轴承设计开发过程中的一项重要工作。

轮毂轴承疲劳寿命计算是在轮毂轴承载荷谱分析和轮胎载荷计算的基础上进行的。

文献[1］设计了城市道路轿车轮毂轴承载荷谱测试系统，实车测试并分析了轮毂轴承的载荷特性。

文献[2］研究了轮毂轴承耐久性试验载荷谱，设计了与轮毂轴承实际工作中受载较为一致的试验载荷谱。

文献[3］推导了轮毂轴承的轮胎载荷计算公式，并对轮胎载荷特性进行了分析。

系统FMEA 编号：子系统第 页共 页零部件
设计责任人：编制日期： 车
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核心小组：
潜在设计失效模式和后果分析（DFMEA）
底盘 制动前轮毂轴承
系统FMEA 编号：子系统第 页共 页零部件
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潜在设计失效模式和后果分析（DFMEA）
底盘
制动前轮毂轴承
承早期失效
内不能正常运行,甚至引起其他部件的功能,车辆异响,顾客
不满意
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制动前轮毂轴承。