汽车后桥半轴的疲劳寿命预测分析

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汽车后桥半轴是后桥驱动链轮的动力传递关键元件，其疲劳寿命直接关系到行车安全，为了保证汽车行车的安全性，在汽车设计、制造过程中，必须通过各种方法对汽车后桥半轴的疲劳寿命进行检验u 。人们早期对汽车后桥半轴的检验方法是通过整车试验来检验，这种方法效率低、成本高、危险性大。后来改进为采用台架的方式来检验汽车后桥半轴的疲劳寿命，取得了良好的效果，提高了检测效率，降低了成本，但利用台架进行检测仍需对大量半轴进行试验，试验过程仍存在安全隐患，试验成本较高。如何降低成本、提高实验效率与安全性，已经成为汽车后桥半轴疲劳寿命检测研究的焦 。目前很多专家和学者都在积极探讨更加经济、有效的解决方法。唐应时等人采用ANSYSWORKBENCH对整车后桥壳疲劳寿命成功的进行了分析与改进口；王启唐等人利用有限元技术介绍了疲劳载荷历程的合成规则和表面节点应力状态的判断方法 ；吴仁智等人对平地机半轴疲劳寿命预估及其台架进行了试验 ；潘晶等人对轻型汽车后桥半轴断裂件的组织及断口特征进行了分析 ；王彦生等人对农用运输车后轴疲劳寿命进行了强化研； 李辉等人对扭力轴的疲劳寿命影响因素进行了分析隅，并取得了良好的效果。

本文在对-定量的汽车后桥半轴台架试验基础上，利用PRO/E对其进行三维实体建模，应用ANSYS WORKBENCH软件对汽车后桥半轴的疲劳寿命进行预测。得出预测结果以实际试验结果- 致，验证了台架试验与仿真分析相结合的复合分析检验方法的正确性。

1 汽车后桥半轴的三维实体建模在进行三维实体建模前，对某车型的汽车后桥半轴进行-定量台架试验，测量出所检验的汽车后桥半轴的长度、轴体直径、花键模数及齿数等要素，为三维建模提供必要的依据。

由于ANSYS在实体建模方面功能较弱，所以应用PRO/E建立汽车后桥半轴的三维模型。以某车型为例：半轴全长1000mm，轴体直径d52mm。

右端花键部分有效长度lOOmmˉ开线外花键模数m2，齿数z25，分度圆直径D50mm。材质为40Cr钢，其机械性能： 06750MPa， 0 550MPa。半轴所受的载荷来自于半轴齿轮，即通过半轴上的外花键与半轴齿轮的内花键相啮合来传递扭矩。汽车后桥半轴三维模型如图l所示。

图1 汽车后桥半轴三维模型收稿日期：2012-12-28基金项目：吉林势技专项重点攻关项目 (20070303)作者简介：庞在祥 (1982-)，男，讲师，硕士，主要从事机械制造自动化研究。