半浮式后桥半轴断裂原因分析
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来的 垂向 力、纵 向力及侧 向力产生
、 卜 轴断 裂原 Ｉ ｑ分析
１ ． 试验路况
车辆 绕 ８ 字 试验 是 美 国福 特 汽 车公司专 项试验标 准之 一 ，该试 验 是考核轮 毂 、轮 毂轴 承、轮胎 、转 向系零部 件 、前 后悬 架零 部件 的可
图１ 车辆绕８ 字试 验
９ｍ（ ３ ０ｆ ｔ ）
移 到外 圈车轮上 ，则有 ：外 圈车轮
垂向反Ｊ Ｊ ＝ １ ８ ０ １ ｋ ｇ ９ ． ８ ＝ １ ７ ６ ４ ９ ． ８ Ｎ。 假 定 外 圈 车 轮 的 附 着 系 数 为
进行检测，符合图样及相关标准要
求 ；对断 口进行 扫描 电子显微镜 及 能 谱仪检 测 ，样 品未 见明显组 织缺 陷 ，样 品成份正 常 ；对 半轴进 行探 伤 检测 ，无裂纹 及锻造缺 陷 ； 对 半 轴 各台阶 处进行 检测 ，无尖 角而 导 致应 力集中的问题 。
９ ２ ４ ＭＰ ａ ，计算结果表明圆角过小
是 半轴 失效的主要原因。
ｌ ， 则 有 ： 外 圈 车 轮 侧 滑 阻 力
＝ ｌ ７ ６ ４ ９ ． ８ ×ｌ ＝ １ ７ ６ ４ ９ ． ８ Ｎ，折算至 ０ 力 口
载 点的合成力矩＝ 侧滑阻 力 Ｘ ３ ４ ２ 一 垂
向反力 ×４ ６ ． ３ － ５ ． ２ ２ Ｅ ６ Ｎ ・ ｍｌ ｌ ｑ 。
改进 办案 及验
１ ． 改进方案选择
经过理论分 析及Ｃ Ａ Ｅ 受 力分析 可知 ，后桥半 轴轴承 座油封挡 与法
（ ４ ）材料 属性 （ 见表 １ ）。
表 １
屈 服 抗 拉
４ ． 半浮式半轴受力分析
该轻 型载货 汽车后桥 是半浮 式 的 ，半轴 除传递 转矩外 ，还要承 受
循环 。重复上述试验 ，共完成 １ ０ ０ ０ 个大 循环为止 。
图２ 半轴断裂图片
６ ２ ｊ 主 车 工 艺崎 ２ ０ １ ７ 年第６ 期 ｗ ｗ ｗ ． ａ ｕ ｔ ｏ １ ９ ５ ０ ． ｃ ｏ ｎ ｒ
Ａ ｕ ｔ ｏ Ｐ ａ ｒ ｔ ｌ汽 车 零 部 件
３ ． 故障件分析
力或制 动力 ）及侧 向力所 引起 的弯 矩 。轻 型载 货汽 车 车绕 ８ 字试 验 行
驶 时 ，后 车轮 承受的垂 向力 ，行驶 中的滚 动阻 力 ，以及 弯时产 生的
４ ０ Ｃ ｒ 中频淬火
≥１ ０ ７ ７
≥１ ３ ９ ４
（ ５ ）评价 指 标一 参 考 已量
产半 轴饶 ８ 字 状态 下 失效 部位 应 力
以４ ０ ｋ ｍ ／ ｈ 的车速 右转 一 圈，连续做 ｌ ０ 次 ；以２ ５ ｋ ｍ ／ ｈ 的 车速 绕８ 字 ，如
处理不当引发的半轴断裂损坏，进
而导致 汽车 行驶时 半轴带轮 胎脱 出
的事 故时有 发生 ，严重威胁 乘 员的 生命安 全。
图ｌ 所示连续做 １ ０ 次 ，作为一个大
Ｒａ ｄｉ Ｕ Ｓ
２ ． 试验故障现象及原设计
该 半浮式 后桥搭 载在 整车上进 行 绕８ 字 试验 时 ，左轮 半轴 断 裂 ， 轮胎飞 出。样车 累计完成循环数６ ４ ０ 个 ，其断 口位置为 ５ ６ ｍｍ 轴 承座油
封颈 与法兰盘 圆弧接 口处 ，断面 不
靠性 ，同时考核前、后桥密封件的
出其根本原因，然后重新制定了改进方案 ，解决半浮式
半轴 闪 结构 限制 （ 半 轴轴 承到 轮 胎 中心距 离小 ）使半 轴 法 兰根 部圆 弧处 半径过 小而造 成 圆弧 应 力过 大 ，半轴 断 裂 的安 伞隐患 。
后桥 是汽车 中 重要 部件 ，半轴 是后桥 中的 关键零 部件 ，其 性能 的 好坏直 接影 响整车 的使用性 能 ，并 有可能 带来 安全隐患 。半轴 根据其 受力状况 的不同可分为半浮式 、３ ／ ４ 浮式 和全浮 式三种 。其 中半 浮式半 轴除 传递转矩 外 ，还 要承受 车轮 传
４ ０ Ｃ ｒ 调 质
强 度
≥７ ８ ５
强 度
≥９ ８ ０
兰端 面 圆角过小 ，造 成应力集 中 ，
是导致车辆在绕８ 字试验过程中后
桥半轴断 裂的根 本原因。 表２ ｙ ｌ Ｊ 举 了 降低 轴上 应 力集 中 的 主要措施 。 结 合该 后桥实 际装配情 况改进
车轮传来的垂向力、纵向力 （ 驱动
车辆 绕 ８ 字 试 验 是 在 车 辆 满 载 、５ ０ ｍ× ５ ０ ｍ正 方形 的水 泥铺 装
路 面 上 进 行 的 。试 验 要 求 ：沿 半
径２ ４ ｍ的 圆以４ ０ ｋ ｍ ／ ｈ 的车速左 转一
规整 ，半轴断裂 图片如 图２ 所 示。
圈，连续做１ ０ 次 ；沿半径２ ４ ｍ的圆
密封性 。
的弯矩 ，由此可见 ，半浮式 半轴所 承受 的载荷较 复杂 。随着 整车承载 负荷 不断加 大 ，对 半浮式半 轴的 承 扭 及承载要 求也越 来越高 ，并且随 着轮边 结构越 来越 紧凑 ，对 半浮式 半轴 的结构 及尺寸 要求越 来越高 ； 因半轴 的结 构及相 关尺寸 设计 、热
汽车零部件 』 Ａ ｕ ｔ ｏ Ｐ ａ ｒ ｔ
半浮式后桥半轴 断裂原因分析
口 江 西 江 铃 底 盘 股 份 有 限 公 司／ 姜 致 强 万 熊 飞 谢 建 林
某半 浮 式 后 桥 总 成 在试 验 场 进 行 绕８ 字 试 验 时 ，后 桥半 轴 法 兰根 部 Ｌ 叶 Ｉ 现断 裂故 障 ，通 过对 故障 件进 行 尺 寸、材料 、性 能各 方 面检 查 ，并 结 合ＣＡＥ 受 力分析 ，找
对 故 障 件 进 行 材 料 成 分 、 金 相 、硬 度 、尺 寸 、粗 糙 度 等 项 目
状态复杂，需做假设。假定车辆处
于最大 侧滑状态 ，后轴 重量 全部转
（ ６） 故 障 件 分 析 —— 半 轴 绕８ 字 状态 下 失效 部位 的应 力。轴 承座 油 封 挡到 法 兰端 面 的 圆 角 为 Ｒ ５（ 已淬 火 ） ，失 效 部 位应 力 ：
、 卜 轴断 裂原 Ｉ ｑ分析
１ ． 试验路况
车辆 绕 ８ 字 试验 是 美 国福 特 汽 车公司专 项试验标 准之 一 ，该试 验 是考核轮 毂 、轮 毂轴 承、轮胎 、转 向系零部 件 、前 后悬 架零 部件 的可
图１ 车辆绕８ 字试 验
９ｍ（ ３ ０ｆ ｔ ）
移 到外 圈车轮上 ，则有 ：外 圈车轮
垂向反Ｊ Ｊ ＝ １ ８ ０ １ ｋ ｇ ９ ． ８ ＝ １ ７ ６ ４ ９ ． ８ Ｎ。 假 定 外 圈 车 轮 的 附 着 系 数 为
进行检测，符合图样及相关标准要
求 ；对断 口进行 扫描 电子显微镜 及 能 谱仪检 测 ，样 品未 见明显组 织缺 陷 ，样 品成份正 常 ；对 半轴进 行探 伤 检测 ，无裂纹 及锻造缺 陷 ； 对 半 轴 各台阶 处进行 检测 ，无尖 角而 导 致应 力集中的问题 。
９ ２ ４ ＭＰ ａ ，计算结果表明圆角过小
是 半轴 失效的主要原因。
ｌ ， 则 有 ： 外 圈 车 轮 侧 滑 阻 力
＝ ｌ ７ ６ ４ ９ ． ８ ×ｌ ＝ １ ７ ６ ４ ９ ． ８ Ｎ，折算至 ０ 力 口
载 点的合成力矩＝ 侧滑阻 力 Ｘ ３ ４ ２ 一 垂
向反力 ×４ ６ ． ３ － ５ ． ２ ２ Ｅ ６ Ｎ ・ ｍｌ ｌ ｑ 。
改进 办案 及验
１ ． 改进方案选择
经过理论分 析及Ｃ Ａ Ｅ 受 力分析 可知 ，后桥半 轴轴承 座油封挡 与法
（ ４ ）材料 属性 （ 见表 １ ）。
表 １
屈 服 抗 拉
４ ． 半浮式半轴受力分析
该轻 型载货 汽车后桥 是半浮 式 的 ，半轴 除传递 转矩外 ，还要承 受
循环 。重复上述试验 ，共完成 １ ０ ０ ０ 个大 循环为止 。
图２ 半轴断裂图片
６ ２ ｊ 主 车 工 艺崎 ２ ０ １ ７ 年第６ 期 ｗ ｗ ｗ ． ａ ｕ ｔ ｏ １ ９ ５ ０ ． ｃ ｏ ｎ ｒ
Ａ ｕ ｔ ｏ Ｐ ａ ｒ ｔ ｌ汽 车 零 部 件
３ ． 故障件分析
力或制 动力 ）及侧 向力所 引起 的弯 矩 。轻 型载 货汽 车 车绕 ８ 字试 验 行
驶 时 ，后 车轮 承受的垂 向力 ，行驶 中的滚 动阻 力 ，以及 弯时产 生的
４ ０ Ｃ ｒ 中频淬火
≥１ ０ ７ ７
≥１ ３ ９ ４
（ ５ ）评价 指 标一 参 考 已量
产半 轴饶 ８ 字 状态 下 失效 部位 应 力
以４ ０ ｋ ｍ ／ ｈ 的车速 右转 一 圈，连续做 ｌ ０ 次 ；以２ ５ ｋ ｍ ／ ｈ 的 车速 绕８ 字 ，如
处理不当引发的半轴断裂损坏，进
而导致 汽车 行驶时 半轴带轮 胎脱 出
的事 故时有 发生 ，严重威胁 乘 员的 生命安 全。
图ｌ 所示连续做 １ ０ 次 ，作为一个大
Ｒａ ｄｉ Ｕ Ｓ
２ ． 试验故障现象及原设计
该 半浮式 后桥搭 载在 整车上进 行 绕８ 字 试验 时 ，左轮 半轴 断 裂 ， 轮胎飞 出。样车 累计完成循环数６ ４ ０ 个 ，其断 口位置为 ５ ６ ｍｍ 轴 承座油
封颈 与法兰盘 圆弧接 口处 ，断面 不
靠性 ，同时考核前、后桥密封件的
出其根本原因，然后重新制定了改进方案 ，解决半浮式
半轴 闪 结构 限制 （ 半 轴轴 承到 轮 胎 中心距 离小 ）使半 轴 法 兰根 部圆 弧处 半径过 小而造 成 圆弧 应 力过 大 ，半轴 断 裂 的安 伞隐患 。
后桥 是汽车 中 重要 部件 ，半轴 是后桥 中的 关键零 部件 ，其 性能 的 好坏直 接影 响整车 的使用性 能 ，并 有可能 带来 安全隐患 。半轴 根据其 受力状况 的不同可分为半浮式 、３ ／ ４ 浮式 和全浮 式三种 。其 中半 浮式半 轴除 传递转矩 外 ，还 要承受 车轮 传
４ ０ Ｃ ｒ 调 质
强 度
≥７ ８ ５
强 度
≥９ ８ ０
兰端 面 圆角过小 ，造 成应力集 中 ，
是导致车辆在绕８ 字试验过程中后
桥半轴断 裂的根 本原因。 表２ ｙ ｌ Ｊ 举 了 降低 轴上 应 力集 中 的 主要措施 。 结 合该 后桥实 际装配情 况改进
车轮传来的垂向力、纵向力 （ 驱动
车辆 绕 ８ 字 试 验 是 在 车 辆 满 载 、５ ０ ｍ× ５ ０ ｍ正 方形 的水 泥铺 装
路 面 上 进 行 的 。试 验 要 求 ：沿 半
径２ ４ ｍ的 圆以４ ０ ｋ ｍ ／ ｈ 的车速左 转一
规整 ，半轴断裂 图片如 图２ 所 示。
圈，连续做１ ０ 次 ；沿半径２ ４ ｍ的圆
密封性 。
的弯矩 ，由此可见 ，半浮式 半轴所 承受 的载荷较 复杂 。随着 整车承载 负荷 不断加 大 ，对 半浮式半 轴的 承 扭 及承载要 求也越 来越高 ，并且随 着轮边 结构越 来越 紧凑 ，对 半浮式 半轴 的结构 及尺寸 要求越 来越高 ； 因半轴 的结 构及相 关尺寸 设计 、热
汽车零部件 』 Ａ ｕ ｔ ｏ Ｐ ａ ｒ ｔ
半浮式后桥半轴 断裂原因分析
口 江 西 江 铃 底 盘 股 份 有 限 公 司／ 姜 致 强 万 熊 飞 谢 建 林
某半 浮 式 后 桥 总 成 在试 验 场 进 行 绕８ 字 试 验 时 ，后 桥半 轴 法 兰根 部 Ｌ 叶 Ｉ 现断 裂故 障 ，通 过对 故障 件进 行 尺 寸、材料 、性 能各 方 面检 查 ，并 结 合ＣＡＥ 受 力分析 ，找
对 故 障 件 进 行 材 料 成 分 、 金 相 、硬 度 、尺 寸 、粗 糙 度 等 项 目
状态复杂，需做假设。假定车辆处
于最大 侧滑状态 ，后轴 重量 全部转
（ ６） 故 障 件 分 析 —— 半 轴 绕８ 字 状态 下 失效 部位 的应 力。轴 承座 油 封 挡到 法 兰端 面 的 圆 角 为 Ｒ ５（ 已淬 火 ） ，失 效 部 位应 力 ：
