基于某乘用車后橋開裂問題的整改與驗證

代晨光　高麗強

[摘 要]某乘用車在整車耐久試驗過程中，后橋主減速器殼體上端焊縫處出現(xiàn)開裂，導致齒輪油漏出。針對出現(xiàn)的問題，結合CAE分析，找到其中的應力集中區(qū)域及相應的試驗工況，并設計相應的試驗臺架進行試驗驗證，從而達到對整改產(chǎn)品的快速驗證，實現(xiàn)CAE分析和臺架試驗的有機結合。

[關鍵詞]后橋；開裂； CAE分析； 臺架試驗

中圖分類號：TP273 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2018）12-0067-01

[Abstract]During the durability test of a passenger car， a crack occurs in the weld bead on the upper end of the main reducer shell of the rear axle， causing gear oil to leak out. In view of the problems that occurred， combined with CAE analysis， find the stress concentration area and the corresponding test conditions， and design the corresponding test bench for test verification， so as to achieve the rapid verification of the rectification products， to achieve combination between the CAE analysis and the bench test.

[Key words]rear axle；crack；CAE analysis；test

1. 引言

隨著汽車工業(yè)的發(fā)展，零部件及整車可靠性耐久試驗在整車開發(fā)過程中占據(jù)著越來越重要的作用，如何實現(xiàn)CAE分析、臺架試驗與整車路試的有機結合顯的尤為重要。

2. 問題背景

某乘用車在整車路試耐久試驗過程中，后橋主減速器殼體上端焊縫處出現(xiàn)開裂，有齒輪油漏出現(xiàn)象，對樣件拆解后發(fā)現(xiàn)上半橋殼最高弧度部位的環(huán)縫處出現(xiàn)微裂紋和漏油。

3.問題排查

針對此問題，我們從產(chǎn)品結構、CAE分析及臺架試驗驗證三方面入手，找出開裂問題原因及開裂的快速整改驗證方法。

首先，焊絲材料及焊接工藝分析：經(jīng)排查得知焊絲抗拉強度與橋殼材料抗拉強度相匹配，焊接工藝也滿足相關要求，

其次，產(chǎn)品結構分析：后橋殼蓋邊緣與半殼搭接在R弧部位，處于上下半殼截面突變處，且與半殼之間理論上存在約0.8毫米縫隙，此產(chǎn)品結構形式產(chǎn)生內凹間隙，焊接后造成較高的應力集中，當承受載荷時，焊接接頭中的工作應力分布不均勻，使局部區(qū)域的最大應力值比平均應力值高，致使焊縫開裂失效

最后，橋殼應力分析，從產(chǎn)品的結構角度初步得出后橋殼蓋R弧部位存在應力集中現(xiàn)象，應用CAE分析軟件進行不同工況下橋殼的應力分析，得出橋殼的應力分布圖（圖1所示），找出其準確的應力集中區(qū)域。

經(jīng)過分析得出：最大應力值出現(xiàn)的工況為縱向工況（在兩個車輪中心點前后同時加載載荷，實現(xiàn)該工況臺架疲勞試驗）；最大應力位置出現(xiàn)在橋殼讓位豁口周邊區(qū)域，最大應力值達268MPa（如圖2所示）。

4.問題真因：

經(jīng)過上述排查，初步得出產(chǎn)品結構導致橋殼受力時存在應力集中區(qū)域，針對產(chǎn)品上述存在的問題，進行了相關整改。

5.整改措施：

調整后橋殼蓋產(chǎn)品結構：

第一，板材變更，變更后后橋板厚增加30%；抗拉強度增加35%；

第二，調整后橋殼蓋R弧結構，盡量使焊縫布置在遠離截面突變處，以降低應力值；

第三，調整后橋殼蓋翻邊尺寸，縮小后橋殼蓋與半殼的間隙。

6.試驗驗證

分析驗證：對整改后的樣品進行CAE分析，基本消除了原有結構形式存在的應力集中現(xiàn)象。

臺架驗證：結合分析工況，得出應力集中工況出現(xiàn)在縱向工況（在兩個車輪中心點前后同時加載力，進行臺架疲勞試驗），其他工況對漏油位置的影響相對較小，損傷相比縱向工況損傷小很多，暫不考慮。

7.驗證結果

將整改前后的試驗樣件分別按上述方式搭建于試驗臺架上，試驗結果是：整改前樣件在未達到規(guī)定的試驗次數(shù)前出現(xiàn)漏油現(xiàn)象，整改后的試驗樣件滿足規(guī)定試驗要求；同時，整改后試驗樣品進行了整車路試試驗，樣件滿足要求；由此判定樣品滿足疲勞耐久試驗要求。

8.總結

從過此問題的解決思路與方法，基本實現(xiàn)了分析與臺架試驗，臺架試驗與路試結果的統(tǒng)一；進一步明確了CAE分析、臺架試驗、路試試驗三者之間的相互關系，找出試驗問題快速解決的基本途徑，即：路試問題—CAE分析論證—設計整改+臺架問題復現(xiàn)—產(chǎn)品整改后再分析論證—臺架試驗；通過上述途徑，實現(xiàn)了產(chǎn)品問題的快速整改和驗證。

9致謝

感謝部門領導對我工作的支持和認可，感謝同事們在整個測試過程中給予的幫助。

參考文獻

[1] 于宏濱.汽車底盤故障件疲勞臺架試驗探討.第十二屆沈陽科學學術年會論文集。