王修坤, 刘飞涛

（上海汽车集团股份有限公司 技术中心, 上海 201804）

1 前言

圆锥滚子轴承因能够承受轴向和径向的组合载荷、且预紧后轴系刚度好，被广泛应用于汽车变速箱承受重载的位置上。圆锥滚子轴承的滚子母线形状对于圆锥滚子轴承内部的应力分布及使用寿命具有重要影响。滚子母线是直线的圆锥滚子轴承在实际应用和理论分析中，已经被证明是不可取的，其受到载荷后滚子边缘和滚道之间有一个弹性趋近量，这个弹性趋近量使滚道靠近滚子端部的区域被拉伸，使滚子端部发生应力集中。滚子沿轴向的应力呈现哑铃形，即所谓的“边缘效应”[1-2]。“边缘效应”导致滚子端部接触应力飙升，而轴承的寿命和滚子接触应力的 7次方成反比[3]。“边缘效应”产生的高应力会使滚道边缘提前发生疲劳、剥落，剥落随后向滚道中央迅速扩展，使轴承发生早期失效，降低轴承的旋转精度和使用寿命，并引发整车 NVH 问题。

为克服滚子的“边缘效应”，将直线型母线修改为曲线型母线是根本思路，这是因为经过优化设计的曲线型滚子母线可以改善滚子和滚道之间的应力分布、避免发生应力集中。除此之外，曲线型滚子还能改善滚子和滚道的润滑条件，也能改善由于轴承安装、加工误差和轴系工作时挠曲而发生的滚子偏载问题。Lundberg[4]使用解析法建立了对数母线公式，基于此公式中的母线形状，滚子可以获得理论上均匀的矩形接触痕迹。P. M. Johns 和 R. Gohar[5]在 Lundberg 公式基础上增加了滚子接触痕迹的半长和半宽尺寸，建立了理论上更为合理的对数母线公式。……