汽车半轴断裂原因分析及对策研究【参考】.docx

汽车半轴断裂原因分析及对策研究摘要在当今社会，汽车已经走入了寻常百姓的家里，可以说汽车已经成为了我们生活中的一个重要部分。而半轴是汽车传动系统的一个重要组成部分，它是差速器与驱动轮之间传递扭矩的实心轴，其内端一般通过花键与半轴齿轮连接，外端与轮毂连接。根据其支承型式不同，可分为全浮式半轴和半浮式半轴。汽车半轴在使用过程中常出现弯曲、扭曲和断裂以及花键齿磨损或扭斜等敌障。我们课题将对半轴所出现的断裂问题进行分析，并对其提出相应的对策。首先是对半轴材料以及处理工艺上进行分析，找出其对于半轴断裂的影响，并提出解决方案；其次是对半轴结构上的受力分析，运用ANSYS有限元分析软件，对半轴模型施加不同作用力，通过分析其位移云图，节点等效应力图，位移矢量图等，分析半轴受力与变形情况，对此在半轴结构上提出相应的解决对策。最终，我们通过分析研究，发现对于半轴材料及处理工艺上，往往是在材料选取上以及热处理工艺上出现不达标等问题造成的。而你对于半轴结构的受力分析，我们通过对软件结构进行分析，最终得出半轴两端部以及花键，变直径等应力集处，最容易产生断裂现象，所以在半轴的设计与制造时，应当尽量避免这些不利因素。关键词 汽车半轴 全浮式 半浮式 ANSYS软件 受力分析引言汽车自19世纪末诞生至今100余年期间,汽车工业从无到有,以惊人的速度发展,写下了人类近代文明的重要篇章。汽车是数量最多、最普及、活动范围最广泛、运输量最大的现代化交通工具。而汽车半轴是汽车的一个重要部件，它是差速器与驱动轮之间传递转矩的实心轴，其内端一般通过花键与半轴齿轮连接，外端以凸缘与轮毂连接。汽车半轴的结构形式取决于驱动车轮的结构，根据半轴的受力情况，半轴分为全浮式半轴和半浮式半轴。由此可见汽车半轴是汽车正常行驶的一个重要的部件，半轴性能的好坏对于汽车的安全行驶起着重要的因素。我们的课题将对汽车半轴常出现的断裂问题进行分析，通过查找资料并运用ANSYS有限元分析软件，找到半轴断裂原因并提出相应的解决方案。汽车半轴介绍汽车半轴是差速器与驱动轮之间传递转矩的实心轴，其内端一般通过花键1与半轴齿轮连接，外端以凸缘2与轮毂连接。汽车半轴分类 汽车半轴的结构形式取决于驱动车轮的结构，根据半轴的受力情况，半轴分为全浮式半轴和半浮式半轴。 全浮式半轴：这种支承形式的半轴除受扭矩外，不在承受任何反力以及弯矩。这一类比较常用。半浮式半轴：车轮所受x、y、z方向的各种反力都经过半轴传给桥壳，使半轴不仅要传递扭矩，而且要承受各种反力及其引起的各种弯矩。这一类运用较少。全浮式半轴半浮式半轴汽车半轴断裂原因分析及对策研究汽车半轴断裂类型汽车的半轴在长期的扭转疲劳和冲击力的作用下，容易出现弯曲、扭曲和断裂以及花键齿磨损或扭斜等敌障。而对于半轴的断裂，则有以下几种形貌类型：（1）半轴发兰盘脱落或裂纹（2）半轴轴部平齐断裂（3）半轴轴部螺旋断裂（4）半轴轴部混合断裂及裂纹（5）半轴花键处断裂（6）半轴其他形貌断裂及裂纹半轴发兰盘脱落或裂纹 半轴轴部平齐断裂 半轴轴部螺旋断裂 半轴轴部混合断裂及裂纹 半轴花键处断裂汽车半轴断裂分析 对与汽车半轴断裂原因的分析，我们总体上可分为两方面上的分析：半轴结构设计上的分析与半轴材料以及热处理工艺上的分析。 一、半轴材料以及热处理工艺上的分析：汽车半轴早期时由于选材不合理以及热处理上工艺上没有达到标准，导致汽车半轴常常出现断裂的问题。所以我们首先对于半轴的选材上进行分析，找到其原因和解决方案。半轴选材分析：材料有杂质；通过电子仪器对断面进行观察，断口表面处存在许多非金属杂质，如条状硫化物与球状氧化物等。在汽车正常行驶时，半轴受到扭矩、弯矩、力等作用时，半轴中这些杂质会使得半轴各部分强度、刚度、弹性等性能不均匀，从而使得各部分受力不均，对于有杂质的地方容易成为疲劳源，从而在力的作用下使得疲劳源进行扩展，成为裂纹，最终使半轴断裂。材料选取不正确 早期时，汽车半轴的材料使用40MnB等中碳合金钢，经过人们实验分析发现这类材料的强度、硬度偏低，特别是淬火层深度较浅且 ，而且随着半径的不同，淬火层深度差异很大，所以容易导致半轴在受力时，那些性能差、淬火层浅的位置产生裂纹从而使得半轴断裂等问题。材料热处理问题在对半轴断裂原因的分析时，我们发现热处理工艺对于材料的性能影响非常大。同种材料受不同热处理工艺的影响，其强度、刚度、弹性、塑性以及材料的综合力学性能差异较大。如果热处理工艺。以40Cr为例，如果热处理工艺不达标，其强度、硬度等都会不符合性能要求，而且其综合性能差，淬火层浅，使得半轴在受力很容易在低于预定受力范围以及周期作用力次数时，半轴就发生断裂的问题。材料加工工艺当在加工半轴时，因为加工设备精度变差，以及工人加工技术不达标时，很容易使得半轴的表面精度达不到预定的要求