汽车后桥花键轴断裂失效的试验研究.pdfVIP

*28#∞lm 邢自nⅢ技$学院￥m Col28Nol 20Il hh20I】 42月 JoLⅡ仙lofⅪnm■PoIv吮hmcCo]legc 汽车后桥花键轴断裂失效的试验研究 赵玉清 邢台职业技术学院，河北邢台054035 摘要-某汽车后桥花键轴在做差捡甚成试验时，出现断裂失鼓．论之对花键轴进秆T宏观和 糍飕观察，并利用Pr0／E40和有限元分析软件MSCPab帅和Marc对其进行分析，从结构方面 提出7有效改进措施． 关键词：花键轴；失效：断裂破坏；有限元分析 71 中围分类号：TG]62 文馘标识码：A 汽车后桥花键轴除了在空变应力作用下．承受 2微观观察 扭转载荷和滚动摩擦、磨损外，在载重负荷的情况 通过显微镜对花键轴中的断口进行观察．在 下，还承受较大的弯曲和一定量的冲击载荷。… 200mm的比例尺下断口形貌见图2所示。从幽2 因此，花键轴的失效形式是多样的．本文从结构方 中叮看到明显的断裂裂纹特征．裂纹弧线扩展方向 面对椠汽车后桥花键轴断裂失效进行分析。 均辩1同断口处参差币齐．而且从花键到轴脯的过渡 在实际工程生产应用中，花键轴是各种机械产 区加工很粗糙，刀疵明址可见。 品中常用的零件之一。四其工作条件较为复杂，其 在500pro的比例尺下断口形貌如图3所币。 失教事战时有发生．尤其以断裂盈为常见。口1某单 单个齿上的裂缝 ili晰可见．而且过渡区的租糙度也 位在做汽车后桥主动齿轮的差捡总成试验时．在试 更明显。 验条什为：驱动桥输八扭矩l052NM．试验转速 200dmln时．试用的花键轴出现断裂。渡花键轴粟 用20CrMnnH合金钢制造．表面涪碳淬火处理。 本文对花键轴进行了宏观和微观观察，井利用有m 元软件MSCPatruq和Mafc对其进行分析，从改进 结构方面提出哲效措施。 一、断口观察 I宏观观察 花键轴的断裂位置位f花键剑轴腑的过渡阶 段。断口的宏观形貌蜘图I所示．断口受到一定损 伤．断口蛙本与轴向垂直．轴的每个花键键齿均为 个小的断裂面，宏观可见明显的断裂弧线特征， 井且断裂弧线扩展方向均相同。 — 月3 m倒RT#m*裂m形牧 500Nn 二、失妓分析方法 苗先本文根据浚托键轴的零件图和由衷查出 目l断LJ的女观m豌 的渐，F线花键的参数．利用Pro／E40建立此花键轴 01—22 收槁日期20li 作者简介：赵玉清 1974一 ，河北邢台人，邢台职业技术学院机电工程糸．讲师 40 万方数据 201l《自l№ 的模型．然后导入有限元分析软仲MSCPatran和 Marc进行应力分析。13] 1．三维模型的建立 渐开线形花键主要参数如下： 完整花键轴长：30ram 花键过度部分长度：IOmm 轴肩过渡网弧：R lmm 齿数：Z 25 目5横Ⅲ白q月拇划* 341mm 2 载荷及边界条件的设定，加载方式采用 小径：d， 24 了扭矩控制刚体，在光轴一端进行固定．在每个花 058m 模数：M l 键的工作面联结一刚体，通过花键的变形．自动进 516mm 大径D 27 行扭矩的分配。 分度圆直径：d 26459mm 3 材料属性的定义，材料按照泊橙比为 利用Pro／E40建立花键轴的三维模型如图4所 0座机电话号码：弹性模量为206 000Mpa的合金钢进 群。 行分析。 4 创建物理属性，对不同的单元根据实际 情况赋予相应的物理属性，生成具体町用的有限兀 单元。 5 提交运算进行分析，选用M眦作为解算 器进行分析。 6 读入分析结果。 应力分布云图如图6所示。 目4花《轴的 镕槛女 2有限元分析 有限单元法的实质是把具有无限多个自由度 的弹性连续体理想化为只有有限个自由度的单元 集合体．使问题简化为适合于数值解法的结构型问 题，化摧为零．积零为鞋，把复杂的结构看成由有 限个单兀组成的整体．这就是订限单兀法的基本思 路。有限元法处理问题的基本步骤：结构离敞化、 单元特性讣析、单元组槊、求解未知节点位移、计 首先从花键轴的结构方面考虑．增大托键轴 算单元应力。 径。将直径增大5“硼，然后重新导八有限元分析 软州’，进行应力分析．其结粜圈如7所示。 选用MSCPatran和Marc进行应力分析，其基 本设置如下： I 利用阿格生成器进行网格划分，这里选 择quad作为单元形状和拓扑形式．并用paver生 成器．因为它可咀划分任意曲面．指定globaledge 1en助 02来控制网格密度，对关键结构进行局部 细化．如花键根部，花键轴模犁导八后的网格划分 如图5所示。 图7花链轴增大直径后的应力分布i圈 下转第54页 万方数据 邢台职业技术学院学报 2011年第1期 参考文献： 【4】马帅，王腾蛟，唐世渭等．一种基于参考点和密 【1】