锻压技术

42CrMo转向横拉杆断裂分析及优化设计

英文标题：Fracture analysis and optimization design of steering tie rod 42CrMo

作者：嵇正波菅宝柱孙见君

分类号：O317

出版年,卷(期):页码：2015,40(12):136-140

摘要：

采用化学成分分析、硬度测试、断口宏观分析、微观分析以及受力分析等方法，对断裂的42CrMo转向横拉杆进行失效分析。研究表明，转向横拉杆的失效原因为交变载荷下的疲劳断裂，导致疲劳断裂的直接原因是横拉杆局部应力集中严重。应用有限元分析软件ANSYS Workbench，采用正交试验设计与方差分析方法，分析了结构参数对应力集中的影响，得出转向横拉杆的结构落差尺寸A为引起应力值偏大的主要因素，优化后两个区域的应力值分别下降20.89%和13.72%。优化结构参数后的转向横拉杆批量生产后没有出现之前断裂现象，优化效果显著，满足了生产使用要求。

Fracture failure analysis of steering tie rod 42CrMo was conducted by chemical composition analysis, hardness test and macro-micro and force analysis of fracture region. The results show that the failure is caused by fatigue fracture under alternative load and the fatigue fracture results directly from severe stress concentration. The influence of structure parameters on the stress concentration is analyzed by the finite element software ANSYS Workbench, orthogonal experiment design and variance analysis method, and it is showed that the gap size A of the tie rod is the main factor resulting in increasing of stress concentration. After optimization design, the stresses of the fracture region are reduced by 20.89% and 13.72% respectively. The bulk-production tie rod appears no fracture failure again after the optimization of structure parameters, which meets the production requirement.

基金项目：

国家自然科学基金资助项目（51375245）；淮安市科技支撑项目（SN13065）

作者简介：嵇正波（1983- ），男，博士研究生，讲师

参考文献：

［1］丁大伟，徐学东，姜公锋，等. 汽车转向拉杆断裂失效分析[J]. 失效分析与预防，2008，3(4)：28-32.Ding D W，Xu X D，Jiang G F，et al. Fracture failure analysis of an automobile steering tie rod[J]. Failure Analysis and Prevention，2008，3(4)：28-32.
［2］张亦良，姜公锋，徐学东，等. 汽车转向横拉杆断裂失效分析[J]. 北京工业大学学报，2010，36(10)：1317-1323. Zhang Y L，Jiang G F，Xu X D，et al. Stability and failure analysis of steering tie rod[J]. Journal of Beijing University of Technology，2010，36(10)：1317-1323.
［3］张传业. 某型载货汽车前桥横拉杆断裂失效模式分析[J]. 汽车实用技术，2012，(6)：55-57. Zhang C Y. A type of truck front axle tie rod fracture failure mode analysis[J]. Automobile Technology，2012，(6)： 55-57.
［4］李德光，韦志林. 商用车驾驶室横拉杆故障问题的试验研究及改进设计[J]. 装备制造技术，2013,(6)：197-199.Li D G，Wei Z L. Experimental study and improve for the lateral rod of the commercial vehicle cab[J]. Equipment Manufacturing Technology，2013,(6)：197-199.
［5］GB/T 3077-1999，合金结构钢[S].GB/T 3077-1999,Alloy structure steels[S].
［6］周敏. 5CrNiMo热环轧芯辊断裂失效分析[J]. 锻压技术，2015，40(5)：145-148. Zhou M. Failure analysis on the fracture of hot ring-rolling core roller 5CrNiMo[J]. Forging & Stamping Technology，2015， 40(5)：145-148.
［7］GB/T 13320—2007，钢质模锻件金相组织评级图及评定方法[S]. GB/T 13320—2007，Metelloraphic grading atlas and assessing method for steel die forgings[S].
［8］师昌绪，钟群鹏，李成功，等. 中国材料工程大典[M]. 北京：化学工业出版社，2005.Shi C X，Zhong Q P，Li C G，et al. China Materials Engineering Canon[M]. Beijing:Chemical Industry Press，2005.
［9］何柏林，张小东，基于MSC.Fatigue对40CrNiMoA拉杆疲劳寿命分析[J]. 热加工工艺，2011，40(16)：16-18. He B L，Zhang X D. Analysis on fatigue life of 40CrNiMoA bar based on MSC.Fatigue[J]. Hot Working Technology，2011，40(16)：16-18.
［10］康元春，李辉，高赞.悬架控制臂多目标拓扑优化[J]. 解放军理工大学学报，2014，15(6)：571-575.Kang Y C，Li H，Gao Z.Multi-objective topology optimization of suspension control arm[J]. Journal of PLA University of Science and Technology，2014，15(6)：571-575.

服务与反馈：

【文章下载】【加入收藏】