汪峰

(浙江万向精工有限公司，杭州 311202)

随着越来越多高性能轿车的开发，第3代轮毂轴承单元的应用越来越广泛。由于轿车使用条件的多样性和不确定性，轮毂轴承单元需要有较高的抗倾覆力矩能力。轮毂轴承单元的沟道挡边高的设计至关重要,在设计中常被忽略。挡边高设计不足,会导致汽车转弯过程中出现接触椭圆截断现象，导致接触应力急剧上升[1]。挡边过高会使成本增加，比如材料多余和加工困难等。文中通过平衡方程求解轮毂轴承单元在轴向力、径向力及力矩作用下钢球的法向载荷、实际接触角和转角，结合求得的接触椭圆长半轴来计算轮毂轴承单元所需的沟道挡边高。

1 钢球载荷和接触角计算

轮毂轴承单元在汽车转弯过程中受到径向力和轴向力的联合作用，其径向力和轴向力可通过汽车侧翻时的力矩平衡方程求解[2]。根据装车情况，第3代轮毂轴承单元外圈一般固定在车身上，内圈与凸缘沟道的中心将会沿外部径向力Fr、轴向力Fa的方向出现径向位移δr、轴向位移δa，由于径向力和轴向力与轴承中心往往存在一定的距离，故径向力和轴向力联合产生的弯矩M导致内圈和凸缘的轴线出现偏转角θ，如图1所示。

1—外圈内侧沟道;2—外圈外侧沟道;3—凸缘沟道;4—内圈沟道;5—偏移后的中心点;6—偏移后的轴线;7—原轴线;8—原中心点

只需求解轴承外部的轴向力、径向力、弯矩与轴向位移δa、径向位移δr、转角θ的关系式，即可得到轴承的法向载荷FN、实际接触角α和转角θ[3]。……