輪轂軸承的案例
負游隙對輪轂軸承摩擦力矩的影響
通過大量研究發現，汽車輪轂軸承單元的負游隙對其摩擦力矩存在較大的影響。為了明確輪轂軸承負游隙對其摩擦力矩的具體影響，研究了汽車輪轂軸承摩擦力矩的計算方法，以某型號輪轂軸承為例，建立了輪轂軸承負游隙的接觸理論模型，分析表明負游隙對鋼球與內外圈滾道的接觸載荷存在影響。設計了相關試驗進一步探究負游隙對輪轂軸承摩擦力矩的關系，試驗表明，負游隙對輪轂軸承的摩擦力矩存在較明顯的影響，摩擦力矩的平均差值達到了0.2Nm，且隨著負游隙絕對值的減小，摩擦力矩呈減小的趨勢，這一結論可以為提升輪轂軸承的效率提供參考依據。
1 引言
負游隙是第三代汽車輪轂軸承單元的重要參數之一，負游隙影響著輪轂軸承的載荷分布、振動、噪聲、摩擦力矩及壽命等[1]，其中，摩擦力矩直接影響著輪轂軸承的效率。為了降低摩擦力矩，減小輪轂軸承的功率損失，進而提升汽車傳動系統的效率，對輪轂軸承負游隙的研究就顯得尤為重要。雖然對輪轂軸承負游隙作出了很多研究，但對負游隙如何影響摩擦力矩方面的研究卻較少，因此主要針對某前置前驅車型第三代輪轂軸承，研究負游隙對其摩擦力矩的影響。
展開 從本田XR-V召回說“輪轂軸承”
拆除輪胎、制動盤后，后軸承可見
拆除防塵蓋
力矩不足部位
輪轂軸承基礎知識大全
輪轂軸承是汽車的關鍵零部件之一,它的主要作用是承載重量和為輪轂的轉動提供精確引導,這就要求它不僅能承受軸向載荷還要承受徑向載荷。
相關背景
傳統的汽車車輪用軸承是由兩套圓錐滾子軸承或球軸承組合而成的，軸承的安裝、涂油、密封以及游隙的調整都是在汽車生產線上進行的。這種結構使得其在汽車生產廠裝配困難、成本高、可靠性差，而且汽車在維修點維護時，還需要對軸承進行清洗、涂油和調整。
輪轂軸承單元是在標準角接觸球軸承和圓錐滾子軸承的基礎上發展起來的，它將兩套軸承做為一體，具有組裝性能好、可省略游隙調整、重量輕、結構緊湊、載荷容量大、為密封軸承可事先裝入潤滑脂、省略外部輪轂密封及免于維修等優點，已廣泛用于轎車中，在載重汽車中也有逐步擴大應用的趨勢。
發展歷程
轎車的輪轂軸承過去最多的是成對使用單列圓錐滾子或球軸承。隨著技術的發展，轎車已經廣泛的使用轎車輪轂單元。輪轂軸承單元的使用范圍和使用量日益增長，目前已經發展到了第三代：
第一代是由雙列角接觸軸承組成。
第二代在外滾道上有一個用于將軸承固定的法蘭，可簡單的將軸承套到輪軸上用螺母固定。使得汽車的維修變的容易。
第三代輪轂軸承單元是采用了軸承單元和防抱剎系統ABS相配合。輪轂單元設計成有內法蘭和外法蘭，內法蘭用螺栓固定在驅動軸上，外法蘭將整個軸承安裝在一起。
第四代輪轂軸承單元是把等速萬向節與軸承做成一個整體,解決了現有技術中由于輪轂與等速萬向節一體結構使得輪轂的尺寸增大造成重量增大的缺點。第四代輪轂軸承單元的研制已經取得成功,相信在不久將能大規模應用于各類汽車上。
展開 Romax助力NBC研發更高效率的輪轂軸承
作為可靠性和靈活性的工程解決方案的標志，NBC軸承是印度國家級的工程工業品牌。國家工程工業有限公司(NEI)成立于 1946年，是印度領先的軸承制造商和出口商，以卓越的產品質量和服務而聞名。
NEI公司的總部位于齋浦爾，隸屬于市值24億美元的CK Birla集團。自1946年開始生產19個型號的30000多個軸承以來，NEI現已發展至年產量2億多個軸承，覆蓋2300多個品種，為印度及五大洲的汽車、鐵路和工業領域的其它30多個國家的大量客戶提供優質服務。此外，NEI還通過全國550 個授權經銷商網絡為印度客戶提供后市場服務。
NEI在印度擁有超過2800名員工和5家制造工廠，配備了全球領先的制造和工藝技術，是印度最好的研發中心之一。
NEI與ConMet等知名輪轂制造商長期合作，并為全球范圍內為商用車主機廠及一級供應商提供各種輪轂軸承單元，其最受歡迎的產品之一就是輪轂軸承單元。
由于地形、運行環境和車輛載荷的多樣性，輪轂軸承在運行過程中承受著非常復雜的載荷工況。如何維持輪轂軸承內部的良好工作機制，以更精確地預測軸承使用壽命變得更加重要。
為了解決這個難題，可以將輪轂軸承的工程分析拆分為以下幾個關鍵步驟。
步驟1：軸承性能分析
? 在Romax Spin中建立系統模型，模擬系統運行條件
? 定義工況及載荷譜
? 綜合考慮復雜的系統交互行為-軸變形、錯位量等
以上步驟可確定軸承的性能范圍，并有助于可視化一些參數變量。
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NEI公司的總部位于齋浦爾，隸屬于市值24億美元的CK Birla集團。自1946年開始生產19個型號的30000多個軸承以來，NEI現已發展至年產量2億多個軸承，覆蓋2300多個品種，為印度及五大洲的汽車、鐵路和工業領域的其它30多個國家的大量客戶提供優質服務。此外，NEI還通過全國550 個授權經銷商網絡為印度客戶提供后市場服務。
NEI在印度擁有超過2800名員工和5家制造工廠，配備了全球領先的制造和工藝技術，是印度最好的研發中心之一。
NEI與ConMet等知名輪轂制造商長期合作，并為全球范圍內為商用車主機廠及一級供應商提供各種輪轂軸承單元，其最受歡迎的產品之一就是輪轂軸承單元。
由于地形、運行環境和車輛載荷的多樣性，輪轂軸承在運行過程中承受著非常復雜的載荷工況。如何維持輪轂軸承內部的良好工作機制，以更精確地預測軸承使用壽命變得更加重要。
為了解決這個難題，可以將輪轂軸承的工程分析拆分為以下幾個關鍵步驟。
展開 
汽車頻道每周內容合集Q3
2、負游隙對輪轂軸承摩擦力矩的影響
作者：EDC電驅未來
鏈接：https://www.yqgqt.org.cn/content/post/1814520
通過大量研究發現，汽車輪轂軸承單元的負游隙對其摩擦力矩存在較大的影響。為了明確輪轂軸承負游隙對其摩擦力矩的具體影響，研究了汽車輪轂軸承摩擦力矩的計算方法，以某型號輪轂軸承為例，建立了輪轂軸承負游隙的接觸理論模型，分析表明負游隙對鋼球與內外圈滾道的接觸載荷存在影響。設計了相關試驗進一步探究負游隙對輪轂軸承摩擦力矩的關系，試驗表明，負游隙對輪轂軸承的摩擦力矩存在較明顯的影響，摩擦力矩的平均差值達到了0.2Nm，且隨著負游隙絕對值的減小，摩擦力矩呈減小的趨勢，這一結論可以為提升輪轂軸承的效率提供參考依據。
3、特斯拉：FSD Beta V9.0，純視覺能力的究極進化體
作者：
駕駛哥
鏈接：https://www.yqgqt.org.cn/content/post/1813640
美國時間 7 月 10 日，特斯拉 FSD Beta V9.0 終于在美國向用戶推送了。相比起上一個版本，V9.0 或將是 FSD 有史以來最大的一次更新。
4、新能源汽車電池、電機技術圖文解析，不要錯過！
作者：
新能源線束Linker
鏈接：https://www.yqgqt.org.cn/content/doc/1813446
純電動汽車簡單來說就是用電動機替代了普通內燃機的汽車。從結構方面講，純電動車比傳統汽車或混合動力汽車都要簡單。電池-控制模塊-電機，即構成了整車的傳動邏輯。
展開 國產軸承與進口軸承的差距到底在哪里?
03高端軸承應用的空白
與國外相比，國產軸承在高端和大型軸承方面存在較大差距，主要行業為：
1、航空方面
作為航空發動機的關鍵基礎零部件，國外正在研發推力比為15-20的第2代航空發動機軸承，準備在2020年前后裝配到第5代戰機中。近10年來，美國研發了第2代航空發動機用軸承鋼，其代表性鋼種為耐500℃的高強耐蝕軸承鋼CSS-42L和耐350℃高氮不銹軸承鋼X30（Cronidur30），中國則在進行第2代航空發動機用軸承的研發。
2、汽車方面
對于汽車輪轂軸承，中國目前廣泛應用的是第1代和第2代輪轂軸承（球軸承），而歐洲已廣泛采用第3代輪轂軸承。第3代輪轂軸承的主要優點是可靠、有效載荷間距短、易安裝、無需調整、結構緊湊等。目前，中國引進車型大多采用這種輕量化和一體化結構輪轂軸承。
3、鐵路車輛方面
目前，中國鐵路重載列車用軸承采用國產電渣重熔G20CrNi2MoA滲碳鋼制造，而國外已經將超高純軸承鋼（EP鋼）的真空脫氣冶煉技術、夾雜物均勻化技術（IQ鋼）、超長壽命鋼技術（TF鋼）、細質化熱處理技術、表面超硬化處理技術和先進的密封潤滑技術等應用到軸承的生產和制造，從而大幅度提升了軸承的壽命與可靠性。中國電渣軸承鋼不僅質量低，而且成本比真空脫氣鋼高出2000-3000元/噸，未來中國需要開發超高純、細質化、均勻化與質量穩定的真空脫氣軸承鋼取代目前采用的電渣軸承鋼。
4、風電能源方面
對于風電軸承，目前中國還無法生產技術含量較高的主軸軸承和增速器軸承，基本依靠進口，3MW以上風電機組配套軸承的國產化問題還沒有解決。國外為了提高風電軸承的強度、韌性和使用壽命，采用了新型特殊熱處理鋼SHX（40CrSiMo），對于偏航和變漿軸承，通過表面感應淬火熱處理控制淬硬層深度、表面硬度、軟帶寬度和表面裂紋。
展開 設計仿真 | 海克斯康新能源汽車底盤與電驅動技術研討會
? 考慮輪轂結構柔性化、滾道柔性化的輪轂軸承設計與分析方法與工程案例
? 輪轂軸承應力分析、擋邊橢圓截斷分析，輪轂軸承性能優化及考慮公差的解決方案
16:55
基于海克斯康多學科仿真的電驅動結構件開發流程與解決方案
?聯合開發平臺，解決結構件耐久、變形、輕量化開發需求，探索關鍵技術及解決方案
? 通過對結構件的精細化設計，控制變速器系統變形方向矢量，降低齒輪嚙合錯位量的工程案例
17:30 第一天會議總結
【汽車懸架知識】
懸架測試
汽車懸架多自由度試驗臺主要是模擬汽車懸架靜態、動態力學性能評價試驗，包括高低周疲勞及模擬實際工況試驗，也可以通過變換夾具進行不同零件的試驗，列如副車架、減震元件(減震器等)、緩沖元件(螺旋彈簧等)、導向元件(控制臂、上擺臂、下擺臂等)、其他元件(轉向節、輪轂軸承、驅動軸軸頭、轉向器、穩定桿、各標準件)等。
試驗系統主要由執行單元、作動總成、加載機架、動力單元、液壓泵站、控制單元、計算機伺服系統組成，根據試件的結構形式以積木形式搭建試驗系統
詳解電動汽車各系統常見故障及處理
②故障原因前車輪外傾角和前束不符合要求；車輪輪轂軸承磨損、松曠；輪胎不平衡量過大，輪胎氣壓不正常；減振器失效，輪轂變形。
③處理方法檢查減振器是否失效，輪轂是否變形，必要時更換；檢查車輪輪轂軸承是否磨損、松曠，輪胎氣壓是否正常，必要時調整、補氣、做輪胎動平衡。
四、電氣設備常見故障及處理方法
（1）燈光設備汽車燈光設備的常見故障包括燈不亮、燈光暗淡、忽明忽暗及熔斷器發響等。造成上述故障的原因通常是燈絲燒斷、導線松脫、接地不良、斷路或短路；充電電壓調整過高以及各種開關失效等。一般采用試燈法、試火法和電源短接法檢測。
燈光設備常見故障及處理方法見表5。
（2）組合儀表汽車電子組合儀表的故障診斷，除了可以由車載微機自診斷系統進行處理之外，還可以使用專門的檢測設備對其進行檢測及診斷。檢測時，應首先將傳感器電路斷開或拆下，用檢測設備對它們逐個進行檢查。汽車電子儀表顯示系統的故障通常都出現在傳感器、針狀插接器和導線、個別儀表及顯示器上。
①里程表不工作可能原因包括組合儀表故障、里程表傳感器損壞及相關線路故障。首先檢查儀表本身，再對里程表傳感器進行檢測，判斷出傳感器損壞，更換新傳感器，排除故障。
②儀表板上電源指示燈不亮而電動機運轉正常
a．儀表板正負極引線間無電壓接插件接觸不良或引線斷路，重新插接或換線。
b．發光管損壞更換或修復發光管。
c．儀表板線路板有斷路更換或修復儀表板線路板。
③主控制器功能一切正常（包括燈光夜間照明功能與儀表的通信功能等），但其他所有控制器工作均不正常。檢查CAN通信線是否存在短路或是斷路故障，系統斷電后直接用萬用表測量CAN線是否短路或斷路。
展開 方程式賽車立柱優化設計
立柱是賽車最重要的部分之一，其上連接有輪轂、懸架上下 A 臂和制動卡鉗，并且承載整車質量。制造加工中，立柱由自行設計加工得到。立柱受力復雜，容易出現問題。同時立柱屬于賽車的 簧下質量。減少賽車的簧下質量有助于提高賽車的操縱穩定性。所以在保證立柱足夠剛度的情況下需要盡量減小其質量。為降低質量采用材料為 7075 航空鋁材。
2 優化空間確定
立柱模型如圖 1 所示：
圖 1 優化前立柱模型
模型右側設計空間為制動卡鉗安裝位置（2 個安裝孔）。上部為上 A 臂支座安裝位置（2 個安裝孔）。下部為下 A 臂支座安裝位置（4 個安裝孔）。中間圓環為輪轂軸承安裝位置。由于加工復雜且對立柱輕量化作用不明顯，圖中灰色部分不做為設計空間。紅色部分為設計空間。
3 優化過程
各工況受力大小和方向根據實際參數計算得到：整車總質量 300kg（含駕駛員）；由于采用半熱熔胎，最大制動減速度 1.4g，轉向向心加速度 1.4g，前后軸荷比 0.4:0.6，立柱材料為 7075 鋁材。
3.1 軸承約束
整個立柱約束軸承孔。約束如圖 2 所示：
圖 2 立柱軸承孔約束
3.2 A 臂受力分析
A 臂連接車架和立柱。由于立柱通過 A 臂承載車身質量，所以 A 臂對立柱產生的豎直向下的力， 作用于上下 A 臂安裝塊固定孔，力的大小取決于賽車總質量。
展開 某純電動汽車驅動軸異響分析與優化
考慮到輪心區域主要為半軸端和輪轂軸承配合，且該輪轂軸承為同級別車型通用件，驅動軸為新設計，后續以驅動軸為對象進一步分析。
2.3.2驅動軸分析
對右側輪心振動數據進行轉速跟蹤分析，發現異響車速段(40~60km/h)驅動軸6階成分明顯，由于該車型三銷軸式萬向節采用AAR型，其軸向力導致3階振動不明顯，因此圖6在異響車速段無明顯3階成分，說明三銷軸式萬向節不是產生該異響的原因。
基于1.2節中的分析，鋼球與內外溝道始終進行滾動和滑動相結合的摩擦運動，且在驅動軸存在一定夾角時，滑滾比和摩擦力隨驅動軸旋轉角度表現為明顯的周期變化，每旋轉一圈變化一次，因此，本車型所使用的六溝道球籠式萬向節會導致驅動軸一周內變化6次，故表現為圖6所示的6階。
展開 
基于OptiStruct的轉向節拓撲優化
②設計空間：將轉向節主體區域（去除安裝孔、螺栓孔、軸承座等不可優化的區域）定義為設計空間。這些不可優化的區域通常是需要保留以安裝其他部件或傳遞載荷的結構。
③非設計空間：明確指定不可優化的區域，如：
所有安裝孔、螺栓孔（及其周圍的凸臺）。
輪轂軸承座區域（需要保證軸承安裝精度和剛度）。
主銷孔（或球鉸安裝座）。
制動卡鉗安裝面。
減震器安裝點。
控制臂安裝點。
與周圍部件（如輪轂、制動盤、轉向拉桿）可能發生干涉的區域，本例研究的轉向節設計空間與非設計空間如圖1所示，紅色區域為設計空間：
圖1 轉向節拓撲優化空間定義示意圖
④網格劃分：使用高質量的四面體對設計空間和非設計空間進行網格劃分。網格密度需要足夠細，以捕捉潛在的優化結構細節，但也要考慮計算效率。關鍵區域（如載荷施加點、約束點、預期高應力區）需要更密的網格。
2.材料屬性定義：
①為設計空間和非設計空間賦予真實的材料屬性。
②定義彈性模量 (E)、泊松比 (ν)、密度 (ρ)，如圖2所示：
圖2 材料參數設置
3.載荷工況定義：
①識別關鍵工況：這是最重要的一步。轉向節在車輛行駛中承受多種復合載荷。典型的獨立工況或組合工況包括：
最大垂直力工況：模擬車輛過坑或沖擊，輪心受到向上的巨大沖擊力。
最大制動力工況：模擬緊急制動，輪心受到縱向制動力（向后），同時制動卡鉗受到反向作用力（向前）。
最大轉向力工況：模擬轉向輪遇到障礙或極限轉向，輪心受到側向力（向內或向外）。
最大驅動力工況：（對于驅動輪）模擬急加速，輪心受到縱向驅動力（向前）。
彎扭組合工況：經常是垂直力 + 制動力/驅動力 + 側向力的組合，模擬車輛過彎制動/加速。
耐久性工況：考慮循環載荷，用于后續疲勞分析或作為優化的約束條件。
展開 側滑的基礎知識梳理
②汽車輪轂軸承間隙過大，左右松緊度不一致;轉向節主銷與襯套磨損，或轉向節臂松動;左右輪胎氣壓不等，花紋不一致，輪胎磨損過甚以至嚴重偏磨橫、直拉桿球頭松曠，左右懸架性能不等，前后軸不平行，都會影響側滑量。在檢驗側滑以前，應首先消除這些因素。當檢驗車輛的側滑不合格時，應注意在這些方面查找原因。
③汽車通過側滑板時的速度，規定為3-4km/h，一般人快步行走的速度可達到6km/h。3-4km/h的速度只相當于一般人中速行走的速度。在檢驗側滑時，有的駕駛員不自覺地將車速開快了，由于沖擊的作用，滑板產生的側滑量會顯著增加。
④輪胎氣壓不符合規定，輪胎上有水、油或花紋中嵌有小石子，都會影響輪胎與滑板之間的作用力，也就影響側滑量。
三、汽車前輪側滑量對汽車使用性能的影響。
對汽車行駛阻力、加速性能和燃料經濟性的影響。
汽車前輪側滑量過大會使汽車的行駛阻力增加，對汽車的動力性、燃料經濟性及制動性能均有不利影響。由某一車型的試驗可知，前輪側滑量為5.2m/km與前輪側滑量為0.2m/km相比，其滾動阻力增加了約30%，加速性能降低了約7.5%，等速行駛燃料消耗量增加了5%左右。
對直線行駛性的影響。
汽車前輪側滑量增大，對汽車的直線行駛性干擾很大。以CA10B和EQ1090E兩種車型所做的試驗表明，前輪側滑量每增大1m/km，CA10B汽車直線行駛偏移量增加(34-36)cm/l00m，EQ1090E汽車增加(12-23)cm/l00m。
對輪胎磨損的影響。
汽車前輪側滑量增大使輪胎磨損加劇，同時還會引起偏磨，導致輪胎使用壽命下降。有資料介紹，EQ1090E汽車的前輪側滑量從1m/km增加到5 m/km/輪胎磨損增加140%。
另外，前輪側滑量過大，直接影響汽車的操縱穩定性，表現為高速時方向發抖、發飄。
展開 【汽車車橋知識】
主銷與轉向節上的銷孔是動配合，以便實現轉向輪轂:車輪輪轂通過兩個圓錐滾子軸承支承在轉向節外端的軸頸上。軸承的松緊度可用調整螺母(裝于軸承外端)加以調整。
驅動橋
1、驅動橋的作用 將發動機傳出的驅動力傳給驅動車輪，實現降速增扭的作用，同時改變動力傳遞的方向。2、驅動橋的組成 由主減速器、差速器、半軸、橋殼組成。3、對于FF及FR的驅動橋安裝位置、結構的區別 FF:離合器、變速器、主減速器、差速器、驅動橋組件都安裝在變速器殼體中，位于汽車前部，動力傳遞給前輪。 FR:主減速器、差速器、驅動橋組件安裝在驅動橋殼體內，位于汽車后部，動力傳遞給后輪。
轉向驅動橋
1. 功能:具有轉向和驅動兩種功能。既具有一般驅動橋的基本部件，還具有轉向橋特有的主銷等。
2. 轉向驅動橋的結構組成既具有一般驅動橋所具有的主減速器、差速器及半軸;也具有一般轉向橋所具有的轉向節殼體、主銷和輪轂等。它與單獨的驅動橋、轉向橋相比，其不同之處是，由于轉向所需要半軸被分為兩段，分別叫內半軸(與差速器相連接)和外半軸(與輪轂連接)，二者用等角速萬向節連接起來。同時，主橋也因此分成上下兩段，分別固定在萬向節的球形支座上。轉向節軸頸做成空心，以便外半軸從中穿過。轉向節的連接叉是球狀轉向節殼體，既滿足了轉向的需要，又適應了轉向節的傳力。轉向驅動橋廣泛地應用到全輪驅動的越野汽車上
3. 轉向驅動橋的工作過程驅動:橋的中部裝有主減速器和差速器。內半軸和外半軸通過等角速萬向節連接在一起，外半軸的端部制有花健，它和半軸凸緣相嚙合。當前橋驅動時，轉矩由主減速器、差速器傳給內半軸、萬向節、外半軸和半軸凸緣，最后傳遞到輪轂，驅使車輪旋轉。轉向:轉向節由轉向節軸頸和轉向節外殼用螺栓連接成整體。轉向節軸頸上裝有兩個輪轂軸承，以支承輪轂;轉向節軸頸內孔壁內壓裝有襯套，以支承外半軸。
展開 定扭螺母殼體精密鍛造的設計分析
作者：高桂堂，王夕鋒等
定扭螺母殼體（圖1）是用于組裝輪轂軸承的重要配件，對于鍛件精密度的要求非常高，鍛件的表面質量及形位公差需要嚴格控制，整體鍛件精度達到二級。這對鍛造工藝、模具的加工精度及粗糙度等方面提出了嚴峻的考驗。我們在接到客戶的開發需求后，合理地設計了工裝模具，通過試驗嘗試、不斷優化，最終成功開發出外觀好、精度高的鍛件產品。
圖1 定扭螺母殼體毛坯圖
產品分析
該定扭螺母殼體產品的12 個齒形的平面度要求為0.04mm，齒形角度偏差±15′，且一致性要求高，尺寸精度要求嚴格，鍛造拔模斜度小，根據產品的特點，決定選用閉式模鍛工藝，保證產品鍛造精度。
設備噸位及下料計算
通過鍛件三維造型確定鍛件的重量為1.638kg，最大投影面積為12277mm2，根據螺旋壓力機設備噸位計算公式：
P=kS/q
其中，P- 螺旋壓力機公稱壓力（kN）；k- 系數，當熱鍛或精鍛時，k 取80kN/cm2；S- 鍛件最大投影面積；q- 變形小的精鍛取1.6。
通過計算，鍛打該鍛件所需的最小設備噸位為6138kN，由于該閉式模鍛需要具備頂出裝置，所以根據我廠實際情況，選用10000kN 公稱壓力的電動螺旋壓力機。根據鍛件三維造型重量及鍛件最大面的截面積，計算得知讓鍛件完全充滿型腔的下料規格為：直徑φ 60mm，長度71.5mm。鍛件三維造型見圖2。
圖2 鍛件三維造型
成形過程模擬
借助DEFORM-3D 軟件對定扭螺母殼體產品進行鍛造成形工藝模擬，如圖3 所示。
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