范围档气缸拨叉轴断裂故障分析研究.pdf

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1、Aul0Manufaclu『ingTechn0lI0gy汽车制造技术范围档气缸拨叉轴断裂故障分析研究李敏哲江晓春王建京(航天十一所西安航天远征流体控制股份有限公司，陕西西安710100)摘要：针对汽车变速箱用范围档气缸拨叉轴断裂故障，应用有限元法对拨叉轴断裂处台阶过渡方式进行应力分析，定性给出了过渡半径小于0．78mm时的应力值变化情况，从工艺可控性方面提出了拨叉轴台阶过渡应选用R0．8越程槽方式。应用分析表明：该过渡方式可大幅降低拨叉轴断裂故障率，对于带台阶过渡的轴类零件结构优化具有切实可行的意义。关键词：变速箱拨叉轴有限元中图分类号：TH238文献标识码

2、：BAnalysisonthefracturemalfunctionoftheforkshaftoftherangestallscylinderLIMinzhe，JIANGXiaochun，WANGJianjing(XianAerospaceYuanzhengFluidControlCo．，Ltd．，Xian710100，CHN)Abstract：Theauthormadethestressanalysisaboutthesteptransientmodeatthecrackoftheforkshaftbyusingthefiniteelementmetho

3、d，whichtookthefracturemalfunctionoftheforkshaftoftherangestallscylin—derastheresearchobject．Anditshowsqualitativelythestressvariationwhenthetransitionradiusislessthan0．78mm．Giventheprocesscontrol，itsuggestsusingRO．8grindingundercutatthesteptran-sitionoftheforkshaft．Applicationanaly

4、sisshowsthattheexcessivewaycangreatlyreducethefailurerateofthefractureoftheforkshaft，whichisinstructiveandmeaningfultotheshaftstructureoptimizingwithsteptransition．Keywords：GearbOX；ForkShaft；FEA范围档气缸是汽车变速箱的重要组成部分，其运应选用RO．8越程槽方式。应用分析表明：该过度方行的安全性、稳定性直接影响到变速箱的正常工作。式可大幅降低拨叉轴断裂故障率，对于带台阶

5、过渡的一旦发生故障，就会危机人身安全和对企业造成严重轴类零件结构优化具有切实可行的意义。的经济损失。拨叉轴作为范围档气缸的主要零部件之1分析模型及计算一，在装配和使用过程中常常发生从台阶过渡处断裂的故障，断裂位置如图1所示。导致其断裂的原因有1．1建立分析模型多种，比如材料选择不当、工艺可控性差及结构设计缺拨叉轴台阶过渡有两种设计方式：越程槽方式和陷等。经对比分析，拨叉轴台阶过渡方式不合理，局部倒角方式，如图2所示。越程槽方式可利用成型刀具应力过大是导致拨叉轴断裂的主要原因。本文应用有一次加工完成，其加工工艺较易控制；而倒角方式一般限元分析方法对台阶处4种过

6、渡方式进行了应力分只在图纸上标注出倒角半径的最大值，对其最小值并析，定性分析了台阶过度处半径小于0．78mm时的应一力值变化，从工艺可控性方面提出了拨叉轴台阶过渡＼＼＼／／●_。——_——／／／—越程槽方式倒角方式图1拨叉轴断裂位置图图2拨叉轴台阶过渡设计方式·217·汽车制造技术Aul。Manufaclu『lingTechno1I0gy要求’径约2结果分析为0．2toni时，实际加工时有可能没有倒角。⋯～⋯‘应用有限元分析软件ABAQUS，及前后处理软件MSC．PATRAN对图3所示4种台阶过渡方式进行应受hLh'~!RO力分析计算，其结果如图5～8所示(

7、应力单位MPa)。表1应力集中区最大应力值对比表台阶过渡方式应力值／MPaR0．8越程槽315R0．78倒角276如图1所示，不考虑拨叉轴左端拨档缺口，取其轴R0．2倒角334对称截面一半建立图3所示直角过渡359轴对称分析模型，轴为半径由图5～8和表1可知：拨叉轴台阶过渡处网格密方向，Y轴为长度方向。分析加密处度大致相同情况下，应力集中值大小依次为：直角过渡模型有限元网格划分如图4>R0．2倒角>RO．8越程槽>R0．78倒角。如果保证加所示¨J，为了模拟应力集中，工质量和尺0．78倒角，拨又轴台阶过渡处应力须小于对其台阶过渡处网格密度进图4有限元分析网格

8、(台阶处)R0．8越程槽过渡方式。行了加密。针对拨叉