汽车变速器输出轴齿座限位花键轴向断裂失效分析与试验研究.pdf

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1、汽车技术·AutomobileTechnology汽车变速器输出轴齿座限位花键轴向断裂失效分析与试验研究杨永刚陈德鑫李松松魏寒（中国第一汽车股份有限公司技术中心，长春130011）【摘要】针对某汽车变速器输出轴齿座限位花键轴向频繁断裂的失效现象，从断口形貌、材料成分、力学性能、受力状态以及样件拆检等方面对输出轴齿座限位花键进行了详细分析。应用感压纸测试技术和有限元计算分析，确定输出轴齿座限位花键异常受力是导致其轴向断裂的根本原因，并通过控制输出轴定位、改进花键配合等措施，避免该花键承受异常载荷，

2、解决了断裂失效问题。主题词：汽车变速器输出轴花键断裂失效分析中图分类号：U463.212文献标识码：A文章编号：1000-3703（2017）07-0016-04FailureAnalysisandExperimentalStudyontheAxialFractureofSplinefortheLimitoftheHubofVehicleTransmissionOutputShaftYangYonggang,ChenDexin,LiSongsong,WeiHan（ChinaFAWCorporat

3、ionLimitedR&DCenter,Changchun130011）【Abstract】Axialfractureoccurredfrequentlytooutputshaftlimitsplineofavehicletransmission,tosolvethisproblem,thefracturemorphology,materialcomposition,mechanicalproperty,stressstateandsamplepartinspectionoftheoutputs

4、haftlimitsplinewereanalyzedindetails.Byusingpressuresensitivepapertestingtechnologyandfiniteelementanalysis,Itwasfoundthattheabnormalstresstotheoutputshaftlimitsplinewastherootcauseofaxialfracture.Bycontrollingtheoutputshaftpositionandimprovingthespl

5、inefit,thesplineabnormalunderloadisavoided,andtheaxialfractureofoutputshaftlimitsplineofavehicletransmissionissolvedsuccessfully.Keywords:Vehicletransmission,Outputshaft,Splinefracture,Failureanalysis[1~3]分析，并进行试验测试。1前言2失效现象描述花键的主要作用是传递扭矩，其主要失效形式为齿面磨

6、损或压溃、沿周向的齿根剪断或弯断等。变速器输某后置后驱汽车变速器结构如图1所示。其为机出轴的轴端花键除了与齿座配合传递扭矩外，还起到为械式全斜齿轮结构，单中间轴，共6个前进挡，最大传动齿座进行轴向限位的作用，即在该花键的齿座端面一侧比7.716，最大输入扭矩1600N·m，输入轴、中间轴及输加工卡环槽，将卡环安装在卡环槽内，实现对齿座的轴出轴均通过锥轴承进行支撑。该变速器在道路试验过向限位。因此，其还会出现花键沿轴向断裂的现象，严程中频繁出现用于5挡、6挡齿座限位的输出轴花键沿重影响变速器的可靠

7、耐久性。轴向断裂的失效现象，平均失效里程为5000km，属于本文针对某汽车变速器频繁出现输出轴齿座限位早期的失效问题。花键轴向断裂失效问题，从断口形貌、材料成分、力学性观察齿座限位花键的宏观断口形貌，可初步判断花能、受力状态以及样件拆检等方面对断裂原因进行详细键的断裂形式为疲劳破坏，疲劳源在花键端面的根部，-16-汽车技术杨永刚，等：汽车变速器输出轴齿座限位花键轴向断裂失效分析与试验研究[4]位于5挡、6挡齿座一侧。示。花键的最大应力80MPa出现在花键的根部，远小345于花键材料的屈服极限83

8、5MPa，该作用力不足以导致12齿座限位花键断裂。可知，在正常工作状态下，花键材料力学性能满足设计要求时，完全能够保证齿座限位花键满足使用要求，不存在导致失效花键断裂的风险，只能是异常受力导致齿座限位花键断裂。梅塞思应力/MPa80.7770.0660.056750.0540.041.输入轴；2.6挡齿轮（常啮合）；3.5挡、6挡齿座；4.5挡齿轮；5.输出轴；30.0320.036.中间轴；7.锥轴承10.02图1变速器结构示意1.10×10-23失效原因分析最大应力80MPa3.1材料分析图