半浮式半轴断裂失效的ANSYS分析.pdf

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1、业幢DOI：10．3969／j．issn．1009-9492．2012．11．005半浮式半轴断裂失效的ANSYS分析董伟(广东技术师范学院天河学院，广东广州510540)摘要：某高尔夫球车后桥半轴在试验运行阶段出现断裂失效情况，通过对其进行受力分析与校核强度，并通过ANSYS有限元软件分析其应力分布情况，最后确定失效原因为过载断裂。关键词：半浮式半轴；ANSYS；断裂失效；强度校核；有限元分析中图分类号：TP391．7文献标识码：A文章编号：1009—9492(2012)11—0017—04Sem

2、iFloatingAxleShaftFractureFailureAnalysisofANSYSDONGWei(TianheCollegeofGuangdongPolytechnicNormalUniversity，Guangzhou510540，China)Abstract：Thegolftransaxlemadebyacompanywasfoundfracturedatstageofoperationalexperiment．Thispaperconductedtheanalysisofforc

3、es，checkedtheintensity，andusesANSYSsoftwaretoanalyzethestressdistribution，atlast，thereasonoffracturefailurewasdeterminedtobeoverload．Keywords：semifloatingaxle；ANSYS；fracturefailure；strengthcheck；finiteelementanalysis0引言驱动车轮的传动装置位于汽车传动系的末端，其功用是将转矩由差速器的半

4、轴齿轮传给驱动车轮”1。在一般非断开式驱动桥上，驱动车轮的传动装置就是半轴，半轴将差速器的半轴齿轮和车轮的轮毂联接起来，是汽车传动系统中一个极为重要的零部件。半轴的断裂失效往往会对人身安全造成严重的伤害，甚至是车毁人亡。国内在对半轴断裂失效进行分析时，更多的是对失效特征进行观察和分析[2-51，而进行力学分图1半浮式半轴结构与安装析特别是定量分析则是薄弱环节。因此加强有限元等先进工具的应用，进行定量分析，对预防事某公司产高尔夫球车驱动桥半轴型式为半浮故的发生有着极其重要的意义_6】。式，设计图纸由国

5、外引入，但半轴制造出来后，1半轴断裂情况试运行不久就出现断裂现象，断裂位置为轴径发生突变处，如图2所示，更换后再试验仍然出现普通非断开式驱动桥的半轴，按其外端支承这种情况。材料研究人员从理论和微观的角度观型式或受力状况的不同可分为半浮式、3／4浮式和察和研究断口形态，结合断裂时半轴的运行情全浮式三种。其中半浮式半轴如图1所示，其结况，初步分析断裂原因为工艺质量差引起的过载构简单、质量小、尺寸紧凑、造价低廉，一般被断裂。造成过载断裂的原因一是零件设计时本身质量较小、使用条件好、承载负荷也不大的轿车、微

6、客和货汽车所采用。断裂强度符合要求，但所受外力超过了额定负收稿日期：2012—05—03[二]业信息化载；二是零件本身制造工艺不够好，在正常使用载荷时就发生了过载断裂1。断裂处．嘴”带蟛嘴嗽”誉翳黼辩铆蝌辨粥～带重}——F图图2半轴断裂位置虽然失效原因已初步确定，但是由于工程上造成的断裂往往比较复杂，影响断裂失效的因素也有很多，仅仅从材料本身来分析，而不管工件M图的形状、受力和环境的影响，分析得到的结果有一定的局限性，缺乏说服力。因此本文对半轴进行了受力分析和强度校核，并通过ANSYS有限元图软件进

7、行静动态分析，以确定断裂失效的原因。2半轴的强度校核计算图3半轴载荷分析图根据当时的载荷工况，假定半轴断裂失效时仅受纵向力(驱动力或制动力)和垂向力，即不√+√129+(0．6×114)rr一一一W0受侧向力(发生于汽车侧滑时)作用，因此半轴．1×0．024的强度校核应按弯扭合成强度条件计算。在汽车105．8MPa≤『or一】]=186～310MPa，故安全。行驶过程中，载荷大小是一直变化的，受路面情其中，扭转切应力为脉动循环变应力，取Ot=况和车速等因素影响，一般需要根据实际情况加0．6；抗弯截面

8、系数W=0．1d3t；42CrMo许用应力载荷谱，但那样的分析将相当复杂，而且现在没186～3IOMPa。有相关资料，因此本文直接施加静载荷。3半轴的有限元分析根据公司提供数据，汽车最大约负荷23．1半轴静态分析吨，则每个支座承受F=5000N；半轴传递扭矩ANSYS的静力分析主要用来分析由稳态外载1l4N·m。在正常工作状态下，左端花键不承荷所引起的系统或者零部件的位移、应力、应变受弯矩，仅传递扭矩。车架重量通过桥壳压在右和作用力，一般包括建立模型、施加载荷并求解边