1.1 圆锥滚子轴承的作用

在主减速器齿轮传动系统中，轴承一方面起到支撑系统的作用，其轴向和径向的支撑情况将影响锥齿轮副是否能够正确啮合，另一方面将锥齿轮副啮合产生的振动传递给主减速器壳，加剧了整个系统的耦合振动效应，影响齿轮传动系统的动力学特性。因此，轴承的支撑刚度是影响齿轮传动系统动态响应的主要激励之一。合理的轴承支撑刚度和轴承预紧力，可有效改善主减速器齿轮传动系统的振动响应，提高轴承的使用寿命。如果预紧力矩过大，会导致轴承与轴之间起刺粘连，过小会导致磨合后轴承的预紧消失，都会影响减速器整体的综合性能。本文将针对主减速器齿轮传动系统中的圆锥滚子轴承进行简略的分析，以研究其对汽车主减速器振动噪声的影响。

1.2 主减速器的建模

在主减速器和轴承的建模方面，沈阳大学的潘苏蓉等人在2005年用SolidWorks在Windows 98/XP系统下，将VB程序控制SolidWorks对象来构造圆锥滚子轴承的设计模块，实现了圆柱滚子轴承的三维自动建模[1]。2012年，左娟详细介绍了通过VB在SolidWorks平台上进行圆锥滚子轴承三维参数化开发的方法和步骤，并说明的非程序驱动和程序驱动的不同之处[2]。2012年，陈真运用非线性有限元理论，采用了三种不同的建模方式：变形体单元、刚体面和Gap单元，对某风力发电机组主轴系统的圆锥滚子轴承进行建模，然后再对主轴进行静强度分析，最后综合评估说明了Gap单元为最优建模方案[3]。2011年，茅兴飞基于UG平台，利用参数化建模方法对锥齿轮实现了精确的建模，并通过二次开发的方式完成了差速器直齿轮的快速建模，通过UG的装配模块完成整个主减速器的总专配，最后在高级运动仿真环境中对结果进行了检测，证明了该建模方式的合理性[4]。

1.3 轴承预紧的意义

由于在圆锥滚子轴承的生产加工过程中，无法避免的产生一些误差，导致圆锥滚子的大小无法一模一样。如果在使用之前不对轴承进行预紧，将导致只有尺寸较大的滚子与内、外圈滚道接触，然而尺寸较小的滚动体可能不会受力受力。而在作用了预紧力之后，较大的滚子发生弹性变形，其余的滚子也将与内外圈接触，从而很大程度上提高了轴承的支承刚度。支撑刚度的增大，可以保证轴承内外圈的中心线在工作时保持重合，从而提高旋转精度。同时，也可以在一定程度上提高轴承的使用寿命，并降低摩擦阻尼，降低噪声。

1.4 预紧力的测量与计算

没有合适的预紧力矩，轴承的寿命就无法得到保证。众多国内的汽车生产厂家选择使用凸缘螺母拧紧机和自动选垫机来共同保证主减速器主锥齿轮的预紧。对于预紧力的测量，相关的学者做了许多研究，也同时取得了很多成果。王福成[5]总结了一种计算测量轴承垫套间隙的方法，通过计算最大载荷时的变形量、消除轴向游隙的预紧变形量以及游隙增加量的关系来判断轴承预紧力的实际状况。石大勇[6]指出在轴承预紧后，预紧部位会产生一个较小的变形，而通过传感器测量出此变形的位移量的大小，进而可以推导出轴承的预紧力的大小。然后石大勇对主减速器壳体进行了有限元分析，然后通过改变轴向力得到不同的轴承盖的变形量，将多组结果进行拟合后，得到二者之间的关系方程，最后验证了其正确性。

1999年，A Bourdon等人提出了一种精确建模滚珠轴承非线形行为的通用方法，并给出了可引入复杂机械系统的标准有限元模型中的刚度矩阵，以用于预测机械行为、载荷和应变分布[7]。2007年，PrzemyslawSzuminski提出了一种确定滚动轴承和滚动运动副径向和轴向刚度随外载荷和运动运动学的函数的方法[8] 。2008年，吴昊等人指出了实际上滚动轴承工作中存在油膜，并不是纯粹的Hertz接触，推导出了考虑油膜厚度情况下的圆锥滚子轴承的径向刚度的数学公式，并通过实际算例结果说明：径向载荷较低时，油膜对轴承刚度有较大的影响，而随着径向载荷升高，油膜的影响会随之减弱[9]。

1.5 相关的仿真与实验