?球頭關(guān)節(jié)軸承是各類車輛不可或缺的零部件，在車輛轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中發(fā)揮著重要的功能，其可靠性是影響車輛行駛安全性的重要因素。為提高車輛轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的可靠性、安全性，促進安全行車，本文對球頭關(guān)節(jié)軸承的結(jié)構(gòu)特點進行了分析，并探討了球頭關(guān)節(jié)軸承的設(shè)計方法。
??? 隨著各類車輛的增多，交通事故的數(shù)量也明顯上升，安全行車得到了越來越多的關(guān)注。球頭關(guān)節(jié)軸承作為影響車輛運行安全的重要部件，其結(jié)構(gòu)設(shè)計也引起了更多的重視。根據(jù)球頭關(guān)節(jié)軸承的結(jié)構(gòu)特點，其在設(shè)計時應(yīng)當(dāng)從材料選擇、球銷設(shè)計、球座設(shè)計等角度出發(fā)，綜合考慮，并科學(xué)計算擺角、預(yù)緊力等設(shè)計參數(shù)。
??? 1.球頭關(guān)節(jié)軸承的結(jié)構(gòu)解析
??? 1.1.球頭關(guān)節(jié)軸承的具體結(jié)構(gòu)分析
??? 車輛中使用的球頭關(guān)節(jié)軸承有很多種，以SQ14F-RSZ/K球頭關(guān)節(jié)軸承（屬彎桿型）為例，該球銷、球座與襯墊相當(dāng)于自潤滑向心關(guān)節(jié)軸承的內(nèi)圈、外圈及襯墊。球頭與襯墊形成滑動摩擦副，實現(xiàn)轉(zhuǎn)動與擺動，傳遞載荷。
??? 1.2.球頭關(guān)節(jié)軸承的常見失效形式
??? 球頭關(guān)節(jié)軸承應(yīng)具有很好的工作性能，比如具有良好的強度、良好的剛度、較強的耐磨性以及較強的可靠性等。如果球頭關(guān)節(jié)軸承在正常使用中發(fā)生失效情況，往往會引起難以預(yù)料的安全事故，從大量的失效案例總結(jié)得出，球頭關(guān)節(jié)軸承失效形式較為常見的有：①球銷頸部位置產(chǎn)生部分裂紋或者斷裂現(xiàn)象，一旦汽車遇到不好的路況時，汽車懸掛的震動幅度增大，這時如果球銷的擺動幅度大于其最大極限擺角，那么就會與球座產(chǎn)生干涉現(xiàn)象，球銷在反復(fù)作用力和摩擦作用下，頸部會出現(xiàn)裂紋或劃痕，最終發(fā)生斷裂，導(dǎo)致汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)失效，轉(zhuǎn)向功能行使不了。②襯墊出現(xiàn)磨損狀況時可能會導(dǎo)致球頭的松懈，喪失摩擦力矩，致使汽車的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)不靈敏，甚至失效。車輛在行駛過程中，常會有轉(zhuǎn)彎或顛簸，這就會使球頭與球座間的襯墊發(fā)生運動，出現(xiàn)摩擦磨損以及變形的現(xiàn)象，球頭與襯墊間產(chǎn)生一些間隙，導(dǎo)致汽車轉(zhuǎn)向動作的延遲。
??? 2.球頭關(guān)節(jié)軸承的結(jié)構(gòu)設(shè)計
??? 2.1.材料選擇
??? 球頭關(guān)節(jié)軸承材料的選擇需要注意兩個因素，一是產(chǎn)品性能需求因素，二是加工工藝因素，20Cr、40Cr等都可以當(dāng)成球銷的原始材料，SQ14F-RSZ/K球頭關(guān)節(jié)軸承的球頭銷與球座均使用40Cr，經(jīng)調(diào)質(zhì)熱處理后硬度分別為32~36HRC和26~28HRC。端蓋材料可采用低碳鋼15Mn，硬度約為179~186HNW。防塵罩與密封罩可使用黑色丁腈橡膠。潤滑油能提高摩擦副的摩擦學(xué)性能，可采用殼牌2858潤滑脂或7034號汽車球結(jié)潤滑脂。
??? 2.2.球銷設(shè)計
??? 確定球銷桿部的最小直徑與球頭半徑是球銷設(shè)計的關(guān)鍵。球頭半徑可依據(jù)球銷桿部最小直徑先行設(shè)定，然后核對軸承的轉(zhuǎn)動及擺動摩擦力矩是否在該值范圍內(nèi)，若不滿足則調(diào)整球頭半徑值直到滿足要求。同時，為提高球頭與襯墊的摩擦學(xué)性能，可對球形偏差與粗糙程度進行一定的規(guī)定。