CN105927663A - 一种新型汽车转向器中深沟球轴承优化设计方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种汽车转向器用深沟球轴承优化方法，包括优化沟曲率半径系数，在预定轴承尺寸精度、预定轴承的振动精度、预定径向游隙、预定轴向游隙下，计算在预定条件下汽车转向器中深沟球轴承沟曲率半径系数；对套圈进行超精研加工；经计算分析，得出：外圈滚道曲率半径系数为：fe=0.51；内圈滚道曲率半径系数为：fi=0.51。上述的一种新型汽车转向器中深沟球轴承优化设计方法，提高整个系统使用寿命、降低振动以及降低噪声，保证汽车的安全性、灵活性和舒适性。

Description

一种新型汽车转向器中深沟球轴承优化设计方法
技术领域
本发明涉及轴承设计领域，尤其是一种新型汽车转向器中深沟球轴承优化设计方法。
背景技术
目前部分车型转向系统上一般使用常规深沟球轴承进行支撑，但这种轴承在实际长期使用过程中，会出现套圈沟道以及钢球磨损的现象，竟而导致轴承有较大径向和轴向游隙，运转过程中会发生较大的轴向窜动、高噪声等问题，最终影响整个转向系统的平稳运转，无法满足客户更高要求。
随着汽车行业快速发展，用户和厂家对汽车性能要求越来越高，特别是汽车电动转向系统（EPS）轴承，必须满足低噪音、低振动、高寿命等性能要求。针对这些苛刻的要求，本公司对目前现有的深沟球轴承套圈进行优化设计，并且内外圈、钢球、保持器以及润滑脂等各零部件都提出更高的严格标准，使轴承的各零部件的研发和生产工作达到了国内先进水平，在此基础上来实现和满足汽车对转向系统更高的要求。
发明内容
发明的目的：为了克服现有技术的不足, 本发明提供一种新型汽车转向器中深沟球轴承优化设计方法，以解决游隙过大、轴向窜动、高噪声的问题。
技术方案：为了实现以上目的，本发明公开了一种新型汽车转向器中深沟球轴承优化设计方法，包括优化沟曲率半径系数，在预定轴承尺寸精度、预定轴承的振动精度、预定径向游隙、预定轴向游隙下，计算在预定条件下汽车转向器中深沟球轴承沟曲率半径系数；对套圈进行超精研加工；
轴承沟曲率半径满足公式如下：
R=f*Dw
其中：R为轴承沟曲率半径，f为沟曲率半径系数，Dw为钢球半径；
a、根据轴承的径向游隙和轴向游隙的数值，来确定套圈的沟曲率大小范围；
b、钢球大小是固定的，由此得出沟曲率半径系数f的初步范围；
c、f增大，轴承套圈和球的密合度减小，接触面积减小，轴承摩擦力矩减小，但接触应力增大，载荷能力下降，f减小，则结果相反；在步骤b得到的f的范围中，尽量减小接触应力，并兼顾摩擦力矩，取得一个最优值；
d、根据以上条件进行计算分析，得出：
外圈滚道曲率半径系数为：fe=0.51；
内圈滚道曲率半径系数为：fi=0.51。
上述的一种新型汽车转向器中深沟球轴承优化设计方法，径向游隙符合《GB-T4604-2006 滚动轴承径向游隙》 C0基本组游隙，轴向游隙≤0.14mm。
沟道曲率半径减小，内外圈和球的密合度增大，接触面积增大，接触应力减小，载荷能力提高。
上述的一种新型汽车转向器中深沟球轴承优化设计方法，所述的套圈超精研加工包括，滚道的精磨由原来的金刚笔圆弧修整改进为金钢滚轮修整，金钢滚轮内嵌金刚石颗粒，与砂轮同步转动，滚道的超精加工关注点由原先的沟底B点改进为两个工作A点。
套圈的超精研加工有效地减少圆形偏差，改善滚道母线的直线性，去除磨削变质层，降低表面粗糙度值，使表面具有残余的压应力，在加工表面形成纹路均匀细腻、较理想的交叉纹路，使工作接触支承面积增大。
优化轴承圈套的曲率半径系数，选用合理的套圈沟道曲率，降低轴承套圈沟道的磨损，以此来减少深沟球轴承在汽车电动助力转向系统中轴向和径向窜动量和装配空间，以满足汽车电动助力转向系统灵活性要求；在套圈加工方面，采用超精研技术，提升钢球滚道，以此来减少钢球滚道的磨损，最终实现提高轴承寿命以及汽车转向器的灵活性。
上述技术方案可以看出，本发明具有如下有益效果：本发明所述的一种新型汽车转向器中深沟球轴承优化设计方法，提高整个系统使用寿命、降低振动以及降低噪声，保证汽车的安全性、灵活性和舒适性。
附图说明
图1为本发明所述的一种汽车转向器深沟球轴承结构示意图。
图2为本发明所述的一种汽车转向器深沟球轴承外圈沟道曲率半径局部放大图。
图3为本发明所述的一种汽车转向器深沟球轴承内圈沟道曲率半径局部放大图。
图中：1-外圈，2-内圈，3-钢球，4-保持器，5-防尘盖，6-铆钉。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明具体实施方式进行详细的描述。
本发明公开了一种新型汽车转向器中深沟球轴承优化设计方法，包括优化沟曲率半径系数，在预定轴承尺寸精度、预定轴承的振动精度、预定径向游隙、预定轴向游隙下，计算在预定条件下汽车转向器中深沟球轴承沟曲率半径系数；对套圈进行超精研加工；
轴承沟曲率半径满足公式如下：
R=f*Dw
其中：R为轴承沟曲率半径，f为沟曲率半径系数，Dw为钢球半径；
a、根据轴承的径向游隙和轴向游隙的数值，来确定套圈的沟曲率大小范围；
b、钢球大小是固定的，由此得出沟曲率半径系数f的初步范围；
c、f增大，轴承套圈和球的密合度减小，接触面积减小，轴承摩擦力矩减小，但接触应力增大，载荷能力下降，f减小，则结果相反；在步骤b得到的f的范围中，尽量减小接触应力，并兼顾摩擦力矩，取得一个最优值；
d、根据以上条件进行计算分析，得出：
外圈滚道曲率半径系数为：fe=0.51；
内圈滚道曲率半径系数为：fi=0.51。
优选的，上述的一种新型汽车转向器中深沟球轴承优化设计方法，径向游隙符合《GB-T4604-2006 滚动轴承径向游隙》 C0基本组游隙，轴向游隙≤0.14mm。
沟道曲率半径减小，内外圈和球的密合度增大，接触面积增大，接触应力减小，载荷能力提高。
优选的，上述的一种新型汽车转向器中深沟球轴承优化设计方法，所述的套圈超精研加工包括，滚道的精磨由原来的金刚笔圆弧修整改进为金钢滚轮修整，金钢滚轮内嵌金刚石颗粒，与砂轮同步转动，滚道的超精加工关注点由原先的沟底B点改进为两个工作A点。
套圈的超精研加工有效地减少圆形偏差（主要是波纹度），有效地改善滚道母线的直线性，去除磨削变质层，降低表面粗糙度值，使表面具有残余的压应力，在加工表面形成纹路均匀细腻、较理想的交叉纹路，使工作接触支承面积增大。
优化轴承圈套的曲率半径系数，选用合理的套圈沟道曲率，降低轴承套圈沟道的磨损，以此来减少深沟球轴承在汽车电动助力转向系统中轴向和径向窜动量和装配空间，以满足汽车电动助力转向系统灵活性要求；在套圈加工方面，采用超精研技术，提升钢球滚道，以此来减少钢球滚道的磨损，最终实现提高轴承寿命以及汽车转向器的灵活性。
上述的一种新型汽车转向器中深沟球轴承优化设计方法，提高整个系统使用寿命、降低振动以及降低噪声，保证汽车的安全性、灵活性和舒适性。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种新型汽车转向器中深沟球轴承优化设计方法，其特征在于，包括优化沟曲率半径系数，在预定轴承尺寸精度、预定轴承的振动精度、预定径向游隙、预定轴向游隙下，计算在预定条件下汽车转向器中深沟球轴承沟曲率半径系数；对套圈进行超精研加工；
轴承沟曲率半径满足公式如下：
R=f*Dw
其中：R为轴承沟曲率半径，f为沟曲率半径系数，Dw为钢球半径；
a、根据轴承的径向游隙和轴向游隙的数值，来确定套圈的沟曲率大小范围；
b、钢球大小是固定的，由此得出沟曲率半径系数f的初步范围；
c、f增大，轴承套圈和球的密合度减小，接触面积减小，轴承摩擦力矩减小，但接触应力增大，载荷能力下降，f减小，则结果相反；在步骤b得到的f的范围中，尽量减小接触应力，并兼顾摩擦力矩，取得一个最优值；
d、根据以上条件进行计算分析，得出：
外圈滚道曲率半径系数为：fe=0.51；
内圈滚道曲率半径系数为： fi=0.51。
2.根据权利要求1所述的一种新型汽车转向器中深沟球轴承优化设计方法，其特征在于，径向游隙符合《GB-T4604-2006 滚动轴承径向游隙》 C0基本组游隙，轴向游隙≤0.14mm。
3.根据权利要求1所述的一种新型汽车转向器中深沟球轴承优化设计方法，其特征在于，所述的套圈超精研加工包括，滚道的精磨由原来的金刚笔圆弧修整改进为金钢滚轮修整，金钢滚轮内嵌金刚石颗粒，与砂轮同步转动，滚道的超精加工关注点由原先的沟底B点改进为两个工作A点。
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