浅谈球头关节轴承的结构设计.docx

浅谈球头关节轴承的结构设计浅谈球头关节轴承的结构设计球头关节轴承是各类车辆不可或缺的零部件，在车辆转向系统中发挥着重要的功能，其可靠性是影响车辆行驶安全性的重要因素。为提高车辆转向系统的可靠性、安全性，促进安全行车，本文对球头关节轴承的结构特点进行了分析，并探讨了球头关节轴承的设计方法。随着各类车辆的增多，交通事故的数量也明显上升，安全行车得到了越来越多的关注。球头关节轴承作为影响车辆运行安全的重要部件，其结构设计也引起了更多的重视。根据球头关节轴承的结构特点，其在设计时应当从材料选择、球销设计、球座设计等角度出发，综合考虑，并科学计算摆角、预紧力等设计参数。1.球头关节轴承的结构解析1.1.球头关节轴承的具体结构分析车辆中使用的球头关节轴承有很多种，以 SQ14F-RSZ/K 球头关节轴承（属弯杆型）为例，该球销、球座与衬垫相当于自润滑向心关节轴承的内圈、外圈及衬垫。球头与衬垫形成滑动摩擦副，实现转动与摆动，传递载荷。1.2.球头关节轴承的常见失效形式球头关节轴承应具有很好的工作性能，比如具有良好的强度、良好的刚度、较强的耐磨性以及较强的可靠性等。如果球头关节轴承在正常使用中发生失效情况，往往会引起难以预料的安全事故，从大量的失效案例总结得出，球头关节轴承失效形式较为常见的有：球销颈部位置产生部分裂纹或者断裂现象，一旦汽车遇到不好的路况时，汽车悬挂的震动幅度增大，这时如果球销的摆动幅度大于其最大极限摆角，那么就会与球座产生干涉现象，球销在反复作用力和摩擦作用下，颈部会出现裂纹或划痕，最终发生断裂，导致汽车转向系统失效，转向功能行使不了。衬垫出现磨损状况时可能会导致球头的松懈，丧失摩擦力矩，致使汽车的转向系统不灵敏，甚至失效。车辆在行驶过程中，常会有转弯或颠簸，这就会使球头与球座间的衬垫发生运动，出现摩擦磨损以及变形的现象，球头与衬垫间产生一些间隙，导致汽车转向动作的延迟。2.球头关节轴承的结构设计2.1.材料选择球头关节轴承材料的选择需要注意两个因素，一是产品性能需求因素，二是加工工艺因素，20Cr、40Cr 等都可以当成球销的原始材料，SQ14F-RSZ/K 球头关节轴承的球头销与球座均使用 40Cr，经调质热处理后硬度分别为 3236HRC 和 2628HRC。端盖材料可采用低碳钢15Mn，硬度约为 179186HNW。防尘罩与密封罩可使用黑色丁腈橡胶。润滑油能提高摩擦副的摩擦学性能，可采用壳牌 2858 润滑脂或 7034号汽车球结润滑脂。2.2.球销设计确定球销杆部的最小直径与球头半径是球销设计的关键。球头半径可依据球销杆部最小直径先行设定，然后核对轴承的转动及摆动摩擦力矩是否在该值范围内，若不满足则调整球头半径值直到满足要求。同时，为提高球头与衬垫的摩擦学性能，可对球形偏差与粗糙程度进行一定的规定。