某型轿车后轴的强度分析

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Analysis of the Strength of the Rear Axle for a CarYE Wen-long，YIN Hui-jun(Department of Mechanical Engineering，Guangxi University of Technology，Guangxi Liuzhou 545006，China)Abstract：Aiming at s0 the fracture problem of the torsion bar in the rear axle of a ear during the reliability test，simulation and analysis of its structural strength WClS developed based on finite elements modeling.According to theenvironmentofrearaxlefatigue test，the analysis ofstrengthandfatigue Was conducted by rteoltofforcingloadd却lacementthe extremity positions offatigue test.8y comparing the result ofsimulation with that ofbenchfatigue test and reliabilitytest，it revealed the COMICS of rear axle e fracture and proposed an optimization methocL The improved rear repeat theabove structure strength andfatigue analysis process，get relatively reliable analysis results，and thefatiefailure does notappear the nexttrac reliabilitytest.It benefits thefolowingdesignofthe rearaxle。

Key W ords：The Rear Axle；Finite Element Analysis；Fatigue Fracturel I商某型轿车后轴为扭力梁式后悬架总成结构，即用-根粗大的扭力梁把左右两侧的纵向摇臂焊接在-起，其结构简单，占用左右两侧车轮处的空间较少，同时车身的外倾角没有变化，避震器不受弯曲应力，摩擦小，乘坐性佳1]。调校得当，可以用最少的成本和空间达到最好的效果。但该型后轴总成装车进行疲劳可靠性试验时，扭杆处易发生疲劳断裂。为此，采用有限元分析方法，参照后轴疲劳试验加载方法，取疲劳试验极限位移 ，以强迫位移方式加载其极限位移，对其进行仿真计算及疲劳分析，找出疲劳断裂原因，并提出解决方法。

2有限元建模与仿真分析后轴采用20#钢冲压成型后焊接而成，其弹性模量为2.13x10 MPa，泊松比为 0.28，质量密度7.8x10 k固m3，屈服强度 245MPa，考虑到后轴复杂的受力情况，以屈服强度为基准作为极限应力进行校核口。

2.1模型建立后轴为薄钢板经冲压成型后焊接而成，各部件厚度不等，从结构的长宽与厚度比看，采用壳单元离散几何模型更能反映实际情况13]。采用NX-Nastran为求解器，将后轴实体数镍行抽壳处理 ，为保证仿真计算时不出现矩阵奇异，在保持结构的同时，对模型进行适当简化处理。处理后的壳体几何模型，如图1所示。

图1后轴壳几何模型Fig.1 Rear Axle Housing Geometric Model2.2网格划分在 NX-Nastran材料库中设置 20# 钢的材料属性 ；选惹单元为离散单元，单元大小为 5mm，在局部地方做了网格细化处理。根据后轴实体的实际厚度设置了三个不同的厚度值，并将其写入网格捕捉器〖虑到后续的仿真分析加载的需要，在这里建来稿日期：2012-06-l1基金项目：广西科学研究与技术开发计划项目(桂科攻 0992002-6)；2011年广西高等学校优秀人才资助计划项目(桂教人[2011]4O号)作者简介：尹辉俊，(1972-)，男 ，广西柳州市人，教授，主要研究方向：机械 CAD/CAE/CAM、动力学分析与控制方面的研究；叶文龙，(1986-)，男，湖南岳阳人 ，硕士研究生，主要研究方向：机械 CAD/CAE/CAM