蒋赛杰，俞水良，李开元

(1.同济大学 铁道与城市轨道交通研究院，上海 201805；2.慈兴集团 技术中心，上海 201700)

随着制造工艺的不断提升，圆锥滚子轴承在汽车轮毂轴承领域的使用越来越广泛。但由于轮毂轴承工作条件的复杂多变，对其寿命的计算一直是一个难点。之前的研究主要对外部载荷进行静力学分析来获得轴承的当量载荷，国内也有学者对角接触球轴承轮毂单元的内部载荷进行分析并用于寿命计算[1-2]，但针对圆锥滚子轮毂轴承在此方面所展开的研究并不多。

1 轮毂轴承外载荷计算

轴向力和径向力通过轮毂轴承传递至车身，在得到车轮所受的径向力Fr与轴向力Fa之后[1]，为方便后续方程的建立，将车轮的受力点平移至轮毂轴承的中心(两列滚子节圆中心点连线的中点)，得到轮毂轴承所受外载荷，如图1所示。

图1 圆锥滚子轮毂轴承外载荷示意图

需要注意的是受力点平移后，随之产生了附加力矩M。由力学平衡得到轮毂轴承的外部载荷为

(1)

式中：Fa为轮毂轴承受到的轴向力；Fr为轮毂轴承受到的径向力；M为轮毂轴承受到的弯矩；R为车轮滚动半径；e为车轮受力中心与轮毂轴承中心的轴向偏移距离。

2 轴承内部几何关系的建立

假设轮毂轴承内圈固定，外圈旋转，车轮安装在外圈上，则轮毂轴承在外部载荷Fa，Fx，M作用下会使外圈产生径向位移δr、轴向位移δa和角位移θ。而与滚动体载荷有关的只是各个角位置φi处的套圈位移δai，δri。它们的关系如图2所示(以外列轴承为例)。……