汽车驱动半轴到轮毂轴承锁紧方式研究

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1、汽车驱动半轴到轮毂轴承锁紧方式研究刘佳刘曼(上海汽车集团股份有限公司技术中心，上海201804)【摘要】驱动半轴与轮毂轴承锁紧方式直接影响着轮端稳定及整车行驶安全性。对其锁紧方式做了深入研究，找出了该位置接头松动的根本原因及有效解决方案。【Abstract】Driveaxleandwheelbearinglockmodedirectlyaffectsthestabilityofwheelsideandvehicledrivingsafety．Thelockingmethodisresearched，andtherootc

2、auseandeffectivesolutionofthejointloosenessisidentified．【关键词】驱动半轴汽车轮毂轴承锁紧doi：10．3969／j．issn．1007-4554．2015．08．15紧形式有机械锁紧形式和自锁形式。本SUV车型0引言选用了三代前轮毂轴承，与车轮、前转向节均为螺栓连接，与驱动半轴花键配合。半轴轮毂端锁紧汽车前轮驱动半轴连接变速器与轮端车轮。结构选用金属自锁螺母，如图1。螺母规格M24×驱动半轴将扭矩输出并通过轮毂轴承驱动车轮转1．5，强度8．8级。该类螺母在螺纹收口

3、段尺寸缩小，通过异形结构设计，防止接头松动。总成装配动。整个系统部件均为底盘重要安全部件。一旦结构如图2所示。实施的装配工艺为预拧200半轴到轴承的连接发生异常，将带来巨大的整车安全隐患。Nm，反转100。后拧紧至终值扭矩350～370Nm。在国内某款SUV车型开发过程中，发生驱动在普通道路试验过程中，较短里程内即发生锁紧螺母松动问题。半轴与轮毂轴承锁紧螺母松动失效问题。该失效导致轮毂轴承松旷异响、车轮晃动，且有驱动半轴脱出风险，直接影响了整车操控稳定性及行车安全性。对市场在售车型调查后发现，驱动半轴轮毂端锁紧松动并非偶

4、发现象，多家主机厂售后均有此类问题发生。为深入解决此问题，进行了分析研究。1问题说明图1自锁螺母目前驱动半轴到轮毂轴承端所使用的常见锁收稿13期：2015—05—11·60·上海汽车2015．08大的侧向力。通过ADAMS机械动力学分析软件由整车载荷输出的受力分析，1g转弯工况所受最大侧向力15．9kN，滥用工况下轮心所受最大侧向力为39kN，均远小于螺母轴向力，故不会发生因外载过大造成的接头松动或滑移情况。(2)螺母防松能力差。为防止因螺母质量或设计问题引起的松动问题，对目前应用的自锁螺母进行了台架试验验证。试验结果显

5、示，螺母拧出力27．55～32．55Nm，试验结果满足设计要求。图2总成装配结构正常使用条件下，本锁紧螺母能够满足使用条件不松脱。2问题分析(3)振动引起。在此应用中，驱动半轴与轮毂轴承之间的渐开线花键配合为间隙配合，半轴花键有6螺旋角(如图4)，但是经过花键配合计算初步分析可能发生该松动失效问题的原因有和零件装配确认后发现在零件装配到位后，内外以下3种。花键间还存在一定间隙，此间隙最大可造成l2转(1)预紧力不足。一般紧固接头松动，首先考角。故车辆运行过程中，在启动和制动的瞬间，虑是否因预紧力不足，无法抵抗外载导致。在

6、此内、外花键间隙尚未消除，花键齿面尚未完全接触应用位置，轮毂轴承所需装配预紧力为80～开始传递扭矩之前，驱动半轴外花键会有一个相120kN，确保轴向力足够即可使轴承在最佳工作对与轮毂轴承内花键的运动趋势。需要进一步分游隙范围内运转，该轴向力目标设定正确无误。析，当前的半轴轮毂端接头设计是否有能力抵御根据接头试验测得数据如图3所示，在装配终值这种类似振动的小范围运动趋势。扭矩在350～370Nm条件下，实际获得预紧力为79．765～121．86kN，与轴向力需求基本一致。蒌图4半轴轮毂端螺母在各扭矩F获得的拉伸力情况根据螺

7、栓扭矩一预载公式=图3半轴轮毂端螺母在各扭矩下获得的拉伸力情况F(++)㈩因担心外载过大可能，检查路试车辆实际使式中：T为载荷；P为螺距；F为扭矩；h为内外螺用情况。调查发现，路试失效均为普通耐久路试纹间的摩擦系数；D为有效挤压面直径；为挤工况，路试过程中前轮正常使用时不会受到异常压面的摩擦系数；d：为有效螺纹摩擦直径。上海汽车2015．08·61·d+d“母拧紧方向相反，则必须纹+松能够抵御这种D(2)运动趋势，才能保证接头不松动。但是根据计算，式中：d为紧固件挤压面的外径，d为间隙孔的纹+防松=165．81—176．

8、13(Nm)／J、于头部=名义直径。181．74～188．73(Nm)。故该接头无法保证在半在本应用中，M24×1．5螺母，d=39．9ram；轴与轮毂轴承花键运动发生相对运动时不发生滑移松动。装配孑L直径d：30mm。故D：毒：：34．95mm；D2：23．026mm。P：3解决方案1．5mm。经过上述计算可知，在