汽車輪轂軸承游隙分析及結構改進

任志巖

（寧波躍進汽車前橋有限公司，浙江 寧波 315021）

滾動軸承運轉中內部游隙（也稱做游隙）的大小，對疲勞壽命、振動、噪聲、溫升等軸承性能影響很大。本文通過對某汽車前輪轂軸承游隙的分析，得到影響軸承游隙的主要因素，并對原有汽車前輪轂總成中軸承結構進行改進。

1 軸承游隙

所謂游隙，是軸承內圈、外圈、滾動體之間的間隙量。即，將內圈或外圈一方固定，將另一方的套圈上下或左右方向移動時的移動量。將徑向方向及軸向方向的移動量，分別稱做徑向游隙、軸向游隙。（圖1）

圖1

2 某汽車前輪轂總成軸承結構

圖2為某汽車前輪轂總成軸承結構型式，兩個型號一致的單列圓錐滾子軸承與擋圈成組實用，外圈a從兩側裝入基座b中；兩個內圈c及擋圈d，通過輪轂e連接在一起。其中基座b的中間軸肩厚度為A；軸承組裝配前內圈、擋圈、滾動體、外圈完全貼合時，兩外圈a之間的距離為B。

圖2

2.1 游隙分析

通過圖2所示結構及游隙概念可以看出，該汽車前輪轂總成軸承游隙為（未考慮過盈量影響因素）：兩個內圈c及擋圈d貼合后固定，將兩個外圈a與基座b的軸肩貼合后上下或左右方向移動，此時的移動量即為游隙。

表1 擺動量實測值（改進前）

表2 擺動量實測值（改進后）

對于該汽車前輪轂總成軸承的游隙，可以通過總成裝配完成后，測量輪轂端面的擺動量來綜合反映出該軸承的軸向游隙及徑向游隙，以下為實測數據：

通過以上數據可以看出，實測擺動量數值變差較大，無法滿足設計要求，需找出影響擺動量（即游隙）的主要因素。

對圖2結構進一步分析，軸承組本身兩外圈a之間的距離B的變化量是影響總成游隙的因素之一。在軸承組制造過程中通過選配擋圈d，可以對B進行控制。目前批量生產的工藝水平B的變化量可以控制在0.05mm；B的變化量即為兩外圈a軌道之間的變化量。基座b的軸肩厚度A，直接影響軸承組外圈的安裝位置，所以A的變化量也是游隙的影響因素之一。目前該結構的基座批量生產的工藝水平A的變化量可以控制在±0.025mm。A的變化量亦為總成裝配后兩外圈a軌道之間的變化量的一部分。

綜上分析，降低擺動量的變差（即降低游隙的變差）需從A、B兩個尺寸進行改進。

2.2 結構改進

對于A、B變化的影響，可以從總成裝配及加工精度上進行改進。裝配：在裝配前對基座b的軸肩A及軸承組的B進行100%測量，根據測量值進行配對裝配。此種方法測量工作量很大、效率底，不符合精益生產要求；提高A、B加工精度：受目前工藝水平所現，加工精度提高空間不大，即使提高，也會大大提高加工成本。

圖3

綜上分析，需從軸承組的結構方面進行改進。如將軸承組兩外圈a與基座b的軸肩加工成一體，則會消除軸肩厚度A的變化影響。所以，可以選用雙列圓錐滾子軸承結構進行替代（圖3），且該結構軸承已十分成熟。同時將基座進行重新匹配設計。

2.3 改進驗證

通過對改進后產品擺動量的測量，穩定性大大提高，達到設計要求。（表2）

結語

軸承游隙是軸承的重要指標之一，同時影響軸承游隙的因素很多。本文采用了一種綜合測量軸承裝配后徑向及軸向游隙的方法；同時通過對原有結構的改進，使產品滿足了設計要求。設計選擇軸承結構時，除考慮制造成本，還應重點考慮便于軸承游隙的穩定控制。

[1]NSK滾動軸承綜合樣本[Z]中文版 CAT.No.C1101b

[2]機械設計手冊.第3卷/機械設計編委會編著.3 版.北京：機械設計出版社，2004（8）.

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