某车型驱动桥后桥壳开裂分析
桥壳后壳盖失效分析
图1㊀后壳盖开裂失效件分析测量故障件板厚为2.7~2.8mm,符合材料拉伸范围要求理论最小允许厚度1.98mm)㊂材料成分见表1,符合标准要P Cr Ni Cuɤ0.035ɤ0.1ɤ0.25ɤ0.0.010.01860.00340.002是焊接时焊渣飞溅到后壳盖表面,会在金属表面产生类似焊接的金相组织,并有一定深度的热影响区,降低后壳盖的强E-mail:576857534@㊂图2㊀球状颗粒附着壳盖表面沿断口试样横截面切取磨制金相试样,经3%硝酸酒精溶液腐蚀㊁清洗㊁干燥后,宏观照片如图3所示,焊缝㊁薄板的位置特征清晰可见㊂置于莱卡DMI5000M 金相显微镜下观察,断口处金相组织为铁素体+珠光体组织,裂纹两侧未见偏析㊁杂质㊁脱碳等现象㊂同时在金相试样上进行洛氏硬度测试,经沃博特洛氏硬度计检测,故障件的洛氏硬度为52HRB ,故障件金相组织和硬度均正常㊂图3㊀裂纹附近金相组织将断口试样经超声波清洗干燥后,置于TESCAN 扫描电子显微镜下观察,起裂区在内侧,为多点起裂,如图4所示㊂图4㊀断口14倍SEM 照片㊀㊀在起裂区未见明显的冶金缺陷,其形貌为准解理+撕裂,如图5所示㊂图5㊀起裂区800倍SEM 照片扩展区形貌为准解理+贝壳纹,如图6所示,为典型的疲劳断口特征㊂图6㊀扩展区1500倍SEM 照片从对故障件的分析结果可以看出,后壳盖属于疲劳断裂,但故障件本身除焊渣飞溅到表面之外,其他方面未见明显的质量缺陷,这就需要从后壳盖的设计及使用环境去判断引起本次失效的原因[2]㊂3 失效原因分析3.1㊀壳盖材料机械性能根据标准GB /T228.1 2010进行材料拉伸试验[3],如图7所示,试样厚度3mm ,宽度30mm ,材料下屈服强度为175MPa ,抗拉强度290MPa ,符合原材料供应商技术协议中定义的要求㊂图7㊀材料拉伸试样3.2㊀CAE 分析根据现在发布的行业标准‘QC /T533 1999㊀汽车驱动桥台架试验方法“中驱动桥桥壳垂直弯曲疲劳试验的加载方法,建立CAE 分析模型(图8),得到桥壳后壳盖开裂区域应力为38MPa (图9),壳盖材料屈服强度为175MPa ㊂整车道路试验是按标准负荷加载的,没有发生超载情况,同时桥壳垂直弯曲疲劳台架试验已通过验证[4],且没有出现后壳盖失效故障㊂因此从CAE 分析及台架试验结果判断,后壳盖不可能在只承受垂向力作用下发生疲劳断裂㊂图8㊀CAE分析图9㊀后壳盖应力图3.3㊀路谱采集及台架对标基于故障件㊁原材料机械性能及常用工况CAE 分析结果均未发现异常,有必要对样件的使用环境进行路谱采集,以便进一步查找失效原因㊂应变片贴在后壳盖失效位置(图10),90ʎ为整车X 方向,0ʎ为Y 方向,45ʎ为Z 方向,在试验场地测试开裂位置处的应力应变㊂实测结果表明90ʎ方向(即整车X向)应力应变最大,最大值达到244MPa ,95%道路工况开裂位置应力值为103MPa (图11)㊂图10㊀开裂位置贴应变片图11㊀道路测试应力值根据路谱采集结果,欲在台架上模拟道路试验受力来复制整车上的故障模式㊂将装配主减速器壳体的桥壳总成样件,按主减速器壳体朝上的状态安装在试验台架上(图12),同时在开裂位置贴应变片以监控台架试验工况后壳盖受力与道路试验基本一致㊂共测试3台样件,均出现桥壳后壳盖开裂,开裂位置与道路试验一致㊂对台架试验开裂件进行检测,金相组织㊁材料成分等均正常㊂图12㊀台架试验装置3.4㊀焊接对材料性能的影响文中提到故障件表面有附着焊接时,飞溅到后壳盖表面的焊渣㊂在供应商现场抽取后壳盖表面附着焊渣的样件进行硬度梯度检测,判断焊缝热影响区范围以及焊渣的影响[5]㊂将样件磨制成金相试样(图13),分别进行硬度检测:(1)焊缝热影响区分析:沿图13箭头1方向进行硬度梯度检测,每隔0.5mm 取一个检测点,硬度曲线如图14所示㊂在焊缝区域任取一个点为测试起点(坐标位置0点),距离起点1mm 位置处为焊缝区域,该区域硬度最大为188HB ㊂从位置1mm 点开始,硬度快速下降㊂距起点位置1~2mm 区域为焊接热影响最大的区域,最低硬度为116HB ;距起点位置2~6mm 区域硬度逐步上升,位置6mm 点硬度152HB ,接近母材硬度(ȡ150HB ),焊缝热影响区域在1~6mm 范围㊂本次故障件开裂区域距离焊缝10mm ,因此焊缝热影响区对本次失效基本关联㊂图13㊀抽检试样图14㊀焊缝热影响区硬度梯度(2)焊渣的影响:沿图13箭头2方向进行硬度梯度检测,每隔0.2mm 取一个检测点,硬度曲线如图15所示㊂在焊渣区域任取1点为测试起点(坐标位置0点),距离起点0.2mm 位置处为焊渣区域,该区域硬度最大321HB ㊂从位置0.2mm 点开始,硬度快速下降㊂距起点位置0.2~0.4mm 区域为焊渣热影响最大的区域,最低硬度为137HB ;距起点位置0.4~0.6mm 区域硬度逐步上升,位置0.6mm 点硬度152HB ,接近母材硬度(ȡ150HB ),焊渣热影响区域在0.2~0.6mm 范围㊂从故障件分析来看裂纹有沿焊渣扩展趋势,焊渣对本次故障可能会有一定的影响,但不是关键影响因素㊂图15㊀焊渣热影响区硬度梯度通过以上分析,导致失效的主要原因是道路试验工况整车X 方向作用力大,后壳盖承载能力不足,需要对壳盖的材料进行重新选型㊂4㊀解决措施及验证根据路谱采集的结果,后壳盖材料选择热轧板SAPH440,屈服强度不小于305MPa ,抗拉强度不小于440MPa ㊂按照图12方式进行台架验证,完成80万次循环后,检查后壳盖是否开裂㊂原状态试样在完成80万次台架循环,后壳盖出现开裂;新材料试样,完成80万次循环,后壳盖未开裂,继续进行台架试验至185次循环,试样无裂纹,试验停止㊂台架试验寿命至少提升1.3倍以上,新状态样件也顺利通过整车道路试验考核㊂5㊀结束语综上所述,后壳盖失效是在整车X 向作用力下,后壳盖强度不足引起的㊂在实际工作中,后壳盖通常与桥壳壳体一起组成总成件,按行业标准‘QC /T533 1999㊀汽车驱动桥台架试验方法“中驱动桥桥壳垂直弯曲疲劳试验进行验证,往往忽略了来自整车X 方向作用力的台架验证㊂本文阐述的后壳盖开裂是典型的失效案例,通过道路试验路谱采集和台架试验对标分析,可建立适用企业设计研发用的台架验证标准,为今后零部件开发提供理论依据,在设计初期就考虑到类似风险并规避,提高开发效率㊂参考文献:[1]刘惟信.汽车车桥设计[M].北京:清华大学出版社,2004.[2]李亚江.焊接冶金学[M].北京:机械工业出版社,2007.[3]刘春廷.材料力学性能[M].北京:化学工业出版社.2009.[4]邓开豪.汽车桥壳焊缝漏油原因分析及改进措施[J].装备制造技术,2008(4):131-132.[5]李晓丽,王俊杰,路强.汽车驱动桥后盖焊缝㊁渗油漏油原因分析及改进措施[J].汽车实用技术,2015(7):110-111,116.。
某车型桥壳结构性能分析及轻量化方案设计
2.2 桥壳轻量化方案设计
为了将对现场的影响降到最低限度，本次轻量 化方案设计主要集中于上下半桥壳及 4 块连接板组 件，如图 8 所示 .
图 10 （网络版彩图）4.0 mm 桥壳结构应力分布云图
4.0 mm 厚度桥壳前四阶模态振型与图 2 所示基 本一致，但是固有频率数值略有下降 . 该桥壳结构 的自由模态前四阶固有频率如表 7 所示 .
124 902
三角形 单元数
2 106
三角形 单元比例/%
1.7
质量/kg 16.27
收稿日期：2021-03-05 基金项目：柳州市科学研究与技术开发项目（2017BH10303）资助 . 作者简介：朱华宇，工程师，研究方向：钢材在汽车零部件上的应用 . *通信作者：梁程华，博士，副教授，研究方向：射频系统及电子材料电特性表征，E-mail：chenghua.liang@.
494.832
4.5
85.508
299.278 0
513.048
4.4
88.721
310.523 5
532.326
4.2
95.736
335.076 0
574.416
4.0
103.851
363.478 5
623.106
3.8
114.282
399.987 0
685.692
3.6
126.306
442.071 0
频率/Hz 266.1 388.1 614.0 657.3
振型 一阶模态 二阶模态 三阶模态 四阶模态
P590QK 4.0
>460
>590
>1.77
>5.68
由表 6 可知，所设计的轻量化方案的疲劳强度 后备系数超过了标准要求（>1.40），而静强度后备 系数略低于标准要求（>6.00），但由于计算静强度 后备系数时采用的抗拉强度值是材料的最低值，而 材料实物的抗拉强度一般比最低值高出 20 MPa 以 上，故该方案的静强度后备系数是能够满足实际需 要的 .
商用车铸造驱动桥壳几种常见的失效原因及解决对策
（a）断口
（a）断裂形貌
（b）疲劳源
（c）疲劳源处金相组织 图 1 桥壳钢板弹簧座与桥包过渡区开裂
（a）断口
（b）断口处异常石墨 图 2 桥壳在法兰盘根部过渡圆角处开裂 2015 年 第 3 期
（b）断口处蠕虫石墨 图 3 桥壳在轴头开裂
球 墨 铸 铁 桥 壳 中 ，由 球 化 不 良 引 起 的 失 效 占 比 较 大 ，尤 以 球 墨 铸 铁 件 表 层 存 在 片 状 石 墨 组 织 为甚。赵彦辉、周继扬对树脂自硬砂型、粘土砂型 和壳型铸造中球墨铸铁件表面层出现的片状石墨 缺 陷 进 行 研 究 ，并 以 树 脂 自 硬 砂 型 为 主 对 该 类 组 织 缺 陷 的 产 生 原 因 进 行 分 析 。 分 析 指 出 ，铸 型 材 料 或 涂 料 中 硫 的 渗 入 、铁 液 表 层 中 球 化 元 素 被 氧 化、浇注温度、冷却条件及铸件壁厚的影响均会使 球 墨 铸 铁 件 表 层 出 现 片 状 石 墨 组 织 缺 陷 [3]。 针 对 上 述 问 题 提 出 以 下 解 决 方 案 ，尽 量 采 用 含 硫 量 低 的 涂 料 ，开 发 研 制 能 吸 收 硫 、脱 硫 效 果 好 的 涂 料 ， 适 当 降 低 浇 注 温 度 ，提 高 冷 却 速 度 及 往 面 砂 中 加 入铝粉等措施予以消除。
（a）1#桥壳断口及疲劳源
（a）裂纹源位于焊补区域
（b）1#桥壳疲劳源处残留浇口
（c）2#桥壳断口及疲劳源
（d）2#桥壳疲劳源处打磨痕迹 图 8 残留浇口及打磨痕迹引起桥壳失效
桥壳在铸造过程及后期浇冒口清理时还有可 能 引 起 桥 壳 缺 肉 缺 陷 ，生 产 厂 为 弥 补 外 观 缺 陷 并 降 低 废 品 率 ，有 时 采 用 焊 补 方 式 对 缺 肉 部 位 进 行 填充。受球墨铸铁中 C、Si 含量高及球化剂（球化 剂中的镁及稀土强烈阻碍石墨化）的影响，球墨铸 铁 焊 缝 和 熔 合 区 容 易 形 成 白 口 组 织 ，产 生 内 应 力 及 裂 纹 ，导 致 桥 壳 由 此 开 裂 失 效 。 因 而 需 选 用 合 适的焊接材料及合理的焊接工艺[6]。图 9 所示为某 失效桥壳断口裂纹源处的焊补形貌及其金相组
汽车后桥壳开裂的分析与改进
科技与企业 221科技汽车后桥壳开裂的分析与改进【摘要】针对某汽车在丘陵地带矿区路上行驶过程中出现故后桥壳一侧弹簧座附近、近似垂直于轴向短焊缝末端开裂现象，通过桥壳断口形貌进行了宏微观观察，对桥壳基体进行了组织检查，确定了桥壳的开裂性质，分析了开裂的可能原因并提出改进方向。
【关键词】后桥壳；分析；开裂性质；改进随着汽车底盘技术日新月异的发展，汽车用高强度金属板材的应用与研究已经逐步引起了汽车制造厂商的重视，关于汽车桥壳强度的分析，有必要得到更深层次研究和开发。
1.概述某汽车在丘陵地带矿区路上行驶过程中出现故障，停车分解检查，发现后桥壳一侧弹簧座附近、近似垂直于轴向短焊缝末端开裂。
截止至发现后桥壳开裂时，汽车累计行驶路程为27662km。
故障发现前司机没有发现行车异常情况。
该桥壳为冲焊结构，首先经弯曲对接，然后用CO2气体保护焊焊接成型。
桥壳材料为A510L钢。
2.试验过程与结果2.1外观检查板桥外观及开裂位置均在桥壳的背面，位于弹簧座附近，与车辆的前进方向相反，沿桥壳周向分布；开裂区域未见异常损伤。
2.2断口宏观观察断口的整体形貌显示断口表面较为平整，有少量的塑性变形。
断口上可观察到较为明显的疲劳源区和疲劳弧线，裂纹扩展方向为沿桥壳周向，瞬断区出现了严重的磨损。
源区起源于焊缝区外表面一侧。
为进一步对断口进行观察，将断口放于体视显微镜下进行观察。
桥壳断口的宏观形貌分别见图1。
由图1可以看出，桥壳的源区起源于焊缝外表面一侧，为点源特征。
源区被少量油污覆盖，但仍能观察到明显的疲劳弧线，弧线大小间距不等。
疲劳扩展区所占面积较小，而在整个断口上瞬断区所占面积较大，瞬断区大部分区域都因磨损而呈现光亮。
2.3断口微观观察将断口经超声波清洗后放入扫描电镜下观察。
桥壳断口低倍形貌见图2a，源区的局部放大图见图2b。
从图中可以观察到明显的疲劳弧线。
源区旁边是焊缝区，该区域存在较为严重的磨损，应为桥壳开裂后形成，见图2c。
R101驱动桥后桥壳总成裂纹试验分析
Ｋｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄ ｓ ：ｒ ｅ ａ ｒ ａ ｘ ｌ ｅ ； ｃ ｒ ａ ｃ ｋ ； ａ ｉ ｒ ｔ ｉ ｇ ｈ ｔ ｔ ｅ ｓ ｔ ； ｗｅ ｌ ｄ ｉ ｎ ｇ
试 下桥壳 漏油问题采取的加载试验 。 它是在产 品后期试
制 阶段 （ 样 桥和试验桥 ） 对失效 件找到裂纹 源 ， 特别是对
非贯通式 裂纹源查找 的一种 有效方法 ， 同时也是对后桥
壳细微裂 纹源查找 的确 实可行 的方法 ，而且 简单易行 。
用两个堵 头封闭后桥壳 总成的 内膛 ， 在万 能后桥总成试 验 台就能完成。 该试 验方法 对后桥壳总成质量 问题 的判 断 和加强设计有 良好 的作用［ ４ １ 。
进行分析 ， 但在软件 中对其施加的载荷 和边界条件与后桥 的实际工况有一定的差别 ，特别是对 于恶劣的行驶状况 ，
很难在软件中将其真实地模拟 出来 。 同时由于我国在有限
元分析应用上与国外先进国家有一定差距 ， 这方面的专业 人才特别是在企业还很缺少。所 以， 在有些产 品开发设计 时， 特别是在试制阶段 ， 很难避免失效件的产生 。 本文 论述是以解决 Ｒ１ ０ １ 后桥 总成在 恶劣的高环路
终 提 出解 决 裂 纹 源 的 方 法 。 关键词 ： 后桥 ； 裂纹 ； 气 密性 试 验 ； 焊接
中图分类号 ： Ｕ４ ６ ３ ． ２ １ ８ ； Ｕ４ ６ ７ ． ４ ９ ５
文献标志码 ： Ｂ
文章编号 ： １ ０ ０ ６ — ３ ３ ３ １ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ５ — ０ ０ ５ １ — ０ ２
车辆工程专业+某1083型货车驱动桥壳的可靠性分析评估
某1083型货车驱动桥壳的可靠性分析评估摘要本次论文设计是以江淮1083型货车的驱动桥壳为研究目标，首先，对本次的研究目标进行了基本结构分析，然后通过SolidWorks这个软件来对此次研究的江淮1083型货车驱动桥壳，对其三维建模的建立，然后对本次的研究对象进行在四种典型工况下的基本受力分析，再将完成的三维建模导入到有限元分析软件ANSYS 中，进行初始条件的设定，载荷及约束的添加，结果的求解。
可以得出四种极限工况下的桥壳有限元分析结果云图，完成江淮1083型货车的驱动桥壳四种极限条件下的有限元静态分析。
至此完成了对其研究对象的三维建模到有限元分析的详细流程，可以清晰的分析出桥壳在四种典型工况下的应力分布、位移变形结果。
通过求解的结果与规定安全范围参考值来对比，就可以判断该货车的驱动桥壳在这四种典型的工况下的可靠性分析评估结果。
关键词：驱动桥壳；三维建模；有限元分析ABSTRACTThe design of this thesis is based on the drive axle housing of Jianghuai 1083 truck. Firstly, the basic structural analysis of this research target is carried out, and then the DK3 is used to simulate the drive axle housing of this study. Modeling, then the drive axle housing is analyzed and calculated under four typical conditions, and then the completed 3D modeling is imported into the finite element analysis software ANSYS to set the initial conditions, load and constraint addition. Solving. The equivalent stress cloud diagram and displacement deformation cloud diagram of the bridge shell under four typical conditions can be obtained, and the static analysis of the drive axle shell under four typical conditions is completed. So far, the whole process from the three-dimensional modeling of the transaxle shell to the finite element analysis is completed, and the stress distribution and displacement deformation results of the transaxle shell under four typical working conditions are obtained. By comparing the results of the solution with the reference values of the specified safety range, it is possible to judge the reliability analysis and evaluation results of the drive axle housing of the truck under these four typical working conditions.Key words:Drive axle housing; 3D modeling; finite element analysis目录摘要 (3)ABSTRACT (4)目录 (5)第一章绪论 (6)1.1 国内研究现状 (7)1.2 国外研究现状 (7)第二章驱动桥壳的三维建模 (9)2.1 驱动桥壳的结构 (9)2.1.1 整体式桥壳 (10)2.1.2 分段式桥壳 (12)2.2 驱动桥壳建模过程 (12)2.2.1 SolidWorks简介 (13)2.2.2 三维建模 (13)第三章驱动桥壳的工况分析 (16)3.1 最大垂向工况分析 (16)3.2 最大牵引力工况分析 (17)3.3 最大制动力工况分析 (18)3.4 最大侧向力工况分析 (18)第四章驱动桥壳的有限元分析 (20)4.1 有限元法简介 (20)4.2 驱动桥壳有限元模型建立 (21)4.3 几种典型工况下的静力分析 (23)4.3.1 最大垂向力工况下静力分析 (24)4.3.2 最大牵引力工况下静力分析 (26)4.3.3 最大制动力工况下静力分析 (27)4.3.4 最大侧向力工况下静力分析 (29)4.4 分析小结 (30)总结 (31)致谢 (32)第一章绪论现如今的车辆工程领域的快速发展，是的当代的人们对现在的汽车性能和使用舒适感的要求日益提升。
某驱动桥半轴套管断裂分析和优化设计
某驱动桥半轴套管断裂分析和优化设计发表时间：2018-10-29T10:11:01.057Z 来源：《知识-力量》2018年11月上作者：张瑞华穆玉峰[导读] 后桥是汽车的关键零部件，起着承受载荷和扭矩的作用，一旦出现断裂，将严重影响乘客的生命安全，故对其失效模式分析尤为重要。
本文对一款新型后桥在道路试验过程中发生半轴套管断裂的失效模式进行分析，通（精诚工科汽车系统有限公司，河北保定 071000）摘要：后桥是汽车的关键零部件，起着承受载荷和扭矩的作用，一旦出现断裂，将严重影响乘客的生命安全，故对其失效模式分析尤为重要。
本文对一款新型后桥在道路试验过程中发生半轴套管断裂的失效模式进行分析，通过材质检测及理论计算，对失效因素进行排查。
最终找到失效原因，并提出改进措施，避免再次失效，对提高汽车的安全性意义重大。
关键词：驱动桥；半轴套管；断裂引言驱动桥壳起着支撑汽车载荷的作用，同时还要承受制动载荷、静载荷所引起的较大弯矩和扭矩。
一旦桥壳出现断裂，将会影响整车安全，故对桥壳断裂失效模式分析意义重大。
现某公司有一款新设计后桥在搭配汽车进行道路试验可靠性试验过程中，行驶至强化路的石坏路时，左后驱动桥半轴套管发生断裂，需立刻分析原因并制定整改措施，避免再次失效断裂。
1、基本情况某厂生产的两根不同批号的汽车半轴套管在使用过程中发生断裂，断裂情况类似，均发生于中的R2.5mm过渡圆角处。
对其中一件半轴套管进行了断裂分析。
图纸要求半轴套管采用45Mn2钢管生产，产品硬度要求为220~270HBW。
2、加工工艺分析将该桥的未断裂边拆解后，需对轮毂内轴承颈R角进行测量为4mm，设计要求为4～4.4mm，故该内轴承颈R角是符合设计要求，但在R 角根部与轴承颈之间存在一台阶，此台阶在设计中是不存在的，此处R角仅有1mm，将会引起应力集中，容易产生裂纹。
针对台阶产生的问题进行一番调查后，发现是由于轴承颈需要经过粗车-精车-磨削三个步骤，在实际操作中，磨削轴承颈时并未磨轮毂内轴承颈R角，导致产生台阶。
轻型汽车后桥半轴断裂件的组织及断口特征
第一章绪论1．1 微型车后桥简介后桥位于动力传动系统的末端，是汽车底盘的重要组成部分之一，是影响汽车承载力、运行平稳、动力性等的关键部件。
其基本功能是增大由传动轴或变速器传来的转矩，并将动力合理地分配给左、右驱动轮，另外还承受作用与路面和车架或车身之间的垂直力、纵向力和横向力。
驱动桥一般由主减速器、差速器、半轴总成、车轮传动装置和驱动桥壳等组成。
对于研究后驱汽车承载力、运行平稳性、动力性等相关性能后桥力学强度分析相对整车来讲是十分必要的。
一段时间以来我公司货车后桥半轴出现在后桥装配到整车后，试车时发生后桥半轴断裂的情况。
后桥半轴为汽车后桥的关键重要部件特为此半轴断裂件做全面的分析研究以确定发生断裂的原因，确保以后杜绝此类现象的发生。
1．2后桥半轴等部件设计的要求及力学分析的必要性后桥总成设计应满足如下基本要求：1）所选择的主减速比应能保证汽车具有最佳的动力性和燃料经济性。
2）外型尺寸及质量要小，但要保证必要的离地间隙。
3）齿轮及其他传动件工作平稳、噪声小。
4）在各种转速和载荷下具有高的传动效率。
5）在保证足够的强度、刚度条件下，尽量质量小，尤其是簧下质量小，以改善汽车平顺性。
6）与悬架导向机构运动协调。
7）使用寿命要长，结构简单，结构性能应满足使用要求，制造方便，维修容易等。
8）必须符合汽车行业相应标准和法规要求。
为了适应激烈的市场竞争，满足用户需求，企业需要开发出高品质、低价位的新产品汽车，后桥作为后驱车的一个关键部件，其质量对整车的安全性能有重要的影响。
微型车桥壳采用整体式，钢板冲压式焊接结构，主减速器采用准双曲面锥齿轮，采用单级减速、主动齿轮采用悬臂式支承，半轴采用半浮式结构。
因而对其相关主要部件进行有效的力学优化分析与设计是非常必要的。
第二章后桥半轴结构特点从差速器传出来的扭矩经过半轴轮毂最后传给车轮，所以半轴在传动系中是传递扭矩的重要零件。
半轴因受力情况不同分为全浮式、半浮式、3/4浮式。
汽车驱动桥壳结构优化分析及轻量化设计
汽车驱动桥壳结构优化分析及轻量化设计张义壮; 冯川; 孙瑞阳【期刊名称】《《机械研究与应用》》【年(卷),期】2019(032)005【总页数】5页(P62-65,69)【关键词】驱动桥壳; 有限元; 轻量化【作者】张义壮; 冯川; 孙瑞阳【作者单位】滨州学院机电工程学院山东滨州 256600【正文语种】中文【中图分类】U463.10 引言驱动桥桥壳作为整车主要的传动和承载构件，其结构性能不仅关乎整车的可靠性与耐久性，还对汽车行进过程中的安全性产生直接影响。
驱动桥在正常工作过程中，桥壳长期受到交变载荷作用，容易产生疲劳破坏[1]。
为了保证行车安全及车辆整体性能，设计时须确保驱动桥壳满足必要的刚度与强度要求，同时也要兼顾经济性与轻量化的需求。
笔者针对汽车驱动桥壳长时间工作后易受力变形，发生断裂的问题，在理论计算的基础上应用ANSYS软件对两种典型工况下桥壳的强度和变形量进行了仿真分析，并根据分析结果提出了轻量化设计思路。
所得结论对汽车驱动桥壳的结构设计及优化处理有积极的指导意义。
1 驱动桥壳有限元模型的建立1.1 三维模型的建立以某型号卡车为研究对象，在SolidWorks中建立驱动桥壳的三维模型，桥壳的参数如表1所示。
表1 后桥桥壳结构参数参数名称数值总长(mm)2116法兰距(mm)1205套管长度(mm)293钢板中心距(mm)930桥壳总质量(kg)193弹性模量(GPa)206屈服极限(MPa)6201.2 有限元模型的建立通过ANSYS有限元分析软件中的接口将已建立的桥壳三维模型导入，并做如下假设和简化处理[2]。
(1) 假设桥壳的材料均匀并为各向同性。
(2) 假设桥壳中各焊接部位的材料特性没有变化。
(3) 假设桥壳半轴轴套和桥壳之间的配合方式为过盈配合。
(4) 忽略进排油口、密封垫以及螺栓孔等细小的特征。
(5) 忽略桥壳上不影响结构的细小附属构件及特征。
(6) 对桥壳中部分圆角及倒角特性简化为直角特征。
ZG40Cr车桥桥壳断裂原因分析与改进
四川兵工学报
ＺＧ４０Ｃｒ车桥桥壳断裂原因分析与改进
张小忠
重庆大扛信达车辆股份有限公司，重庆４０１３２１ 捕要：分析重车车桥桥壳（材料ｚＧ帅ｏ ＪＢ／ｒ６４∞一１９９２）的断裂原周，提出改进措施 关ｔ词：挢壳断裂；机槭性能；成分控制 中田分类号：Ｌ１４６３ ２１８ 文献标识码：Ｂ
＆：ｌ表十镕自部分＊｛告格ｇ序号４，５ｎ挤母１６３．２１０＊《＆梓 ２袁十斌验桥ｎ Ａ％．ｚ％值§燕也＊低口６有＆著Ｍ提高
作者简介：张小忠（Ｊ舭），男，口川人，高级Ｉ程师．主要从事金属材料与热蛐理的Ｉ艺技术研究
张小忠：ＺＧ４０Ｃｒ车桥桥壳断裂原因分析与改进
是否全部都进行了正火都无法确定．
１１５
３断裂原因分析
生产过程不能使铸件质餐满足产品机械性能指标的 要求．从试验报告中可见断裂桥的机械性能指标Ａ％，ｚ％ 值（延伸率与断面收缩率）详见报告，与标准要求差距过 大，也与金相组织的分析结果是相对应的．由此导致其铸 件材料的韧性大大降低，抵抗产生脆断的能力不足． 以上分析显示，该铸钢公司生产的车桥桥壳毛坯产品 生产过程质量失控，产品存在重大质量隐患，也给问题产 品的追溯造成极大的困难． ２）随即公司对该铸钢公司下达了停止供货，限期进行 质量整改的通知． ３）对公司内部的生产过程与工艺质量的检查显示该 批产品的加工无异常．
实验的２件桥壳分别宴物取样．进行的理化对№分析结果
如表１ 表中未列出的指标：抗拉强度６ｂ（Ｎ／ｔｍＦ）、屈服强度ｔ
等Ｉ作，吼查证失效原因
２）将在库相邻批扶的谈产品车桥抽样到有资质的检 验机构再改进行疲劳试驻，“验证强度同时＊月对公司
（Ⅳ瑚Ｆ）厦硬度哪值等基本满足标准要求
表１女Ｒ柞与４过试验柞日点》、性ｎ时Ｅ
驱动桥壳断裂的失效分析
局部偏多 ，根据 Ｇ ／ ０ ６ ＢＴ１５ １钢中非金属 夹杂 物含量 的测定标 准评级 图 显 微 检 测 法 ， Ｄ类 ２级 （ 图 ４ 。 为 如 ）
常断裂 。 桥壳工艺过程为 ： 冲压成型一 抛丸强化一焊接 ， 材料为 ５ ０ １Ｌ汽 车用热连轧结构钢板（ 主要机械性能见表 １ ｏ 表１ 桥壳材料主要机械性能
牌号 抗 拉强度 下屈 服强度 断后伸长率 １０ 弯曲试验弯 ８。 Ｒ ＭＰ ｍ． ａ Ｒ Ｌ ＭＰ ｅ， ａ Ａ． ％ 心 直 径 为 ３ｍｍ ５
５ｌ Ｌ Ｏ ５ｌ Ｏ～６１ ０ ≥３ ５ ５ ≥２ ４ ０５ ．ａ
１试 验 与分 析 ． １１断 口初步宏观分 析 ．
２ ．射水泵进空气时 ， ．４ ５ 开启空气门排尽空气 。
２５ ．． ５射水抽气器故障时 ， 应倒为备用射水抽气器运行。 ２６轴封加热器 的故障原因及 处理 ． ２ ．轴封加热器要保持一定的温度和压力才能正常运行，如进气 ．１ ６ 压力降低 应开大进气 门， 提高气 压 ， 如加热喷嘴前 压力 突然升高 ， 可能 是喷嘴堵塞或运行 中喷嘴结垢 ， 可用铁锤敲击外壳或提高进汽压力冲 洗喷嘴 ， 无效时应倒 为射水抽气器运行 ， 交检修处理 。 ２． ．２轴封加热器汽侧水位升高 时， 引起排汽管 冒水 ， ６ 会 此时应敲击 疏 水 管 ， 效 时应 报 告 班 长 。 无 ２ ． 空 系统 不 严 密 的 原 因及 处 理 ７真 ２ ．真空系统各水封不应该缺水 。 ．１ ７ ２． ．２用蜡烛检查真空系统法兰截 门等处是否严密 ，设法消除不严 ７ 密处（ 拧紧螺丝或用结合膏来堵塞漏气 的地方 ） 。 ２ －凝 汽器 、 ．３ ７ 低压加 热器水 位计 破裂时 ， 应立 即将水位计 上： 下考 克关 闭， 更换水位计 ， 保持负荷稳定 ， 注意凝结水系统压力（ 有压差水位 表的， 可监 视 水 位 表 ） 。 ３结束语 ． 在热力发 电厂实际工作中 ， 影响真空的因素有很多 ， 也很复杂。当 真空下降时 ， 我们一 定要根据现场 的实 际情 况 ， 与有关 的表计相对照 ， 查 明原 因进行处理。 望兄弟单位从这篇文章 中得到启示 ， 到其应有的 达
汽车后桥半轴断裂失效分析
汽车后桥半轴断裂失效分析摘要: 某新型汽车在试验过程中发生后桥半轴断裂故障。
重点对断裂半轴的断口外观进行宏观及微观检查察，结合金相组织检查、淬火层厚度检查、硬度检测、化学成分分析、冲击性能测试和残余应力测试，确定半轴的断裂性质，并对其断裂原因进行了分析。
结果表明，导致半轴断裂的主要原因有淬硬层组织异常、深度相对较深等因素。
关键词: 汽车后桥半轴；断裂失效；0引言失效半轴材料牌号为40Cr，原材料要求参照标准GB3077-88。
半轴材料牌号为40Cr，原材料要求参照标准GB3077-88。
半轴技术要求参照《QC/T 294-1999》，基本加工流程：锻造-机加工-调质-中频淬火-磨削加工-磁粉探伤。
在汽车传动系统中的后桥半轴是关键安全零件之一，为解决半轴断裂故障，准确地分析其失效形式及产生因素，对半轴结构、载荷性质、应力分布等因素及与各种失效形式之间的关系进行了综合分析。
1试验过程与结果1.1半轴外观及断口宏观检查汽车后桥半轴断裂发生在轴杆中部，该部位为中频感应淬火区。
断轴外观断裂处未见明显变形，基本位于半轴中部。
法兰盘杆部和花键杆部外观完整，未见明显变形，半轴表面光亮，未见腐蚀痕迹。
半轴匹配断口宏观形貌见图1，半轴断口基本垂直轴向，断面平齐。
断面分为心部灰色韧断区、中部银亮色环形区和外围灰色脆断区三部分，见图1a。
心部相对粗糙，中部环形区表面可见周向摩擦变形，外围断面可见明显的人字纹状放射棱线，棱线汇聚于轮轴一侧近表面，此处为裂纹源区位置，见图1b。
1.2断口微观观察将轴断口切取后经丙酮超声波清洗后在体式显微镜下进行观察，可见半轴为单点起源，断口中间环形亮带表面磨损，在淬火层裂纹扩展中后期表面存在弧线状挤压损伤，裂纹源区相对一侧淬火区断面存在一条明显的宏观二次裂纹。
将断口放入扫描电镜进行观察。
断口源区形貌见图2，单点起源，源区位于半轴表面，源区未见材质缺陷，靠近源区为沿晶+韧窝断裂特征，扩展阶段以准解理+韧窝断裂特征为主。
某轻卡驱动桥桥壳有限元分析
10.16638/ki.1671-7988.2021.012.023某轻卡驱动桥桥壳有限元分析杨晓娜，马建勋（郑州科技学院，河南郑州450064）摘要：驱动桥桥壳作为汽车主要承载构件，对整车安全性及可靠性有较大影响。
因此，在车辆正常行驶中，应确保驱动桥壳满足必要的力学性能。
论文采用CATIA建立后桥桥壳的三维建模，运用Hypermesh进行网格划分，建立桥壳的有限元模型，通过ABAQUS软件分析桥壳在不同工况下的应力和应变，得到了桥壳的静态强度和振动频率，为桥壳的结构设计和优化提供理论依据。
关键词：驱动桥壳；有限元；静态强度；结构设计中图分类号：U463.218+.5 文献标识码：A 文章编号：1671-7988(2021)12-78-03Finite Element Analysis of a Light Truck Drive Axle HousingYANG Xiaona, MA Jianxun（Zhengzhou University of Science and Technology, Henan Zhengzhou 450064）Abstract:The drive axle housing is the main load-bearing component of car, and its performance has great impact on the safety and reliability of the whole vehicle. Therefore, during normal vehicle driving, it should be ensured that the axle housing meets the necessary mechanical performance requirements. In this paper, the CATIA software is used to establish the 3D model of the rear axle housing on a certain type of truck. Use Hypermesh software to mesh and get the finite element model of the bridge shell. The ABAQUS software was used to analyze the stress and deformation of the axle housing under different working conditions, get the static strength and vibration frequency of the axle housing, provide theoretical basis for lightweight design of axle housings.Keywords: Drive axle housing; Finite element; Static strength; Structural designCLC NO.: U463.218+.5 Document Code: A Article ID: 1671-7988(2021)12-78-03引言驱动桥桥壳作为整车主要的传动和承载构件，其结构性能不仅关乎整车的可靠性与耐久性，还对汽车行进过程中的安全性产生直接影响。
汽车零部件断裂失效分析简述(岑举
结构和配合的特性、载荷的性质和幅值、大多的内在质量缺陷、工作 和运行的状态、应力状态等等，都属于力学分析的范畴。他们不仅决 定了是否开裂，还总体上决定了以什么形式或在什么部位开裂。
设计的使用应力（各种指标）和强度（各种指标）技术条件；
关注实际的使用应力（工况）及制造质量分布的偏移和变化； 两者分布曲线相交则产生失效。 目前的失效分析和认知程度、评价主要还是在定性的水平上。
技术条件 设计应力
制造质量 使用应力、工况
2.5 断裂分析要素
从可靠性理论中断裂的应力模型得知，应力和强度是断裂分析的两大 要素，两个要素中哪一个贡献较大？最为活跃？如何地感知和评价是 断裂分析中的一个焦点；
关于灰色系统
是对内部结构可以部分了解或可以综合运用逻辑推理的方法进行 分析的系统。
从人类实践的绝对性来看，人类可以穷尽对机电失效规律及其预 防的认识，但从对失效分析的个别实践和认识来看，又总是在有 限的空间内进行的。因此，对失效特点和规律的认识又往往是有 限的和相对的，这就决定了失效分析的研究和发展总是处于一 个灰色系统内。 （失效分析的持续性、阶段性、可认知性和无止境性） （失效分析的病理学研究方法和流行病学研究方法）
式等原因引发局部产生微动磨损现 象，导致疲劳开裂。这类问题在轴 孔配合结构中最多体现。
疲劳断裂
案例20、某连杆销孔疲劳开裂 在挤压载荷作用下的疲劳开裂； 表现出了对油孔边缘处应力集中
的敏感性。
疲劳断裂
案例22、剪切应力疲劳开裂
半轴、钢板弹簧等零件，产生在高强韧性的零件中； 属于应变疲劳的性质，也称为高应力低周疲劳； 扭转的应力状态更有部件及断裂失效特性
大型机动客车驱动桥总成的断裂与疲劳寿命分析
大型机动客车驱动桥总成的断裂与疲劳寿命分析1.引言大型机动客车的驱动桥总成承担着承载车辆整体重量以及驱动力传递的重要任务。
然而，在长期的使用中，驱动桥总成可能会发生断裂，对车辆的正常运行造成严重影响。
因此，对大型机动客车驱动桥总成的断裂与疲劳寿命进行分析至关重要。
本文旨在探讨大型机动客车驱动桥总成的断裂原因及疲劳寿命分析方法。
2.驱动桥总成断裂原因的分析大型机动客车的驱动桥总成断裂可能由多种因素引起，包括以下几个方面：2.1 设计因素驱动桥总成的设计在一定程度上决定了其承受载荷的能力以及抗疲劳能力。
如果设计不当，例如强度不够或者存在结构缺陷，就容易导致驱动桥总成的断裂。
2.2 制造因素制造过程中的误差和不良加工也可能导致驱动桥总成的强度降低，进而引发断裂。
制造过程中应严格遵守相关标准和工艺要求，确保驱动桥总成的质量。
2.3 过载运行大型机动客车在运行过程中受到的载荷很大，不当的驾驶操作或者超载运输可能导致驱动桥总成受到超过其承载能力的载荷，长期积累下来就可能引发断裂。
2.4 不当维护与保养不定期进行维护和保养，如润滑不足、紧固件松动等问题，都可能导致驱动桥总成的损坏和断裂。
3.驱动桥总成疲劳寿命分析方法疲劳寿命分析是评估驱动桥总成使用寿命的重要手段。
以下介绍几种常用的疲劳寿命分析方法：3.1 应力-寿命法应力-寿命法又称为S-N曲线法，通过测定不同应力下的断裂寿命，通过曲线拟合得到应力与断裂寿命之间的关系。
这种方法通常适用于连续疲劳加载下的应力分析。
3.2 基于损伤累积的方法基于损伤累积的方法，通过分析驱动桥总成在每个工作循环中的应力幅值和循环数，累积计算损伤程度，并以一定的损伤度为界限评估驱动桥总成的疲劳寿命。
3.3 有限元分析法有限元分析法是一种基于数值计算方法，通过建立驱动桥总成的有限元模型，模拟加载条件，分析应力分布，并通过疲劳损伤准则来评估驱动桥总成的疲劳寿命。
4.驱动桥总成断裂与疲劳寿命分析的实例为了更好地理解和应用上述分析方法，以下给出一则实例：某大型机动客车的驱动桥总成在使用过程中出现了断裂现象。
某驱动桥气室失效问题的分析及改进
10.16638/ki.1671-7988.2021.08.017某驱动桥气室失效问题的分析及改进黄彤，张阳，何念恒，边佳婷（陕汽商用车有限公司研发中心，陕西宝鸡721000）摘要：气室是驱动桥的重要组成部分，通过压缩空气和蓄能弹簧为制动器提供驱动力，从而实现整车的行车制动和驻车制动。
如若气室发生故障，则会造成制动失效，影响整车的行驶安全。
文章针对某驱动桥试验过程中出现的气室底部撕裂问题，通过运用机械振动、有限元分析等方法，对其失效模式进行剖析，通过改进方法，提升产品可靠性。
关键词：气室；疲劳断裂；有限元分析；振动分析中图分类号：U463.5 文献标识码：A 文章编号：1671-7988(2021)08-52-03Analysis and Improvement of Air Chamber Failure of a Driving AxleHuang Tong, Zhang Yang, He Nianheng, Bian Jiating（Shaanxi Automobile Group Commercial Vehicle Co., Ltd., Research and Development Center, Shaanxi Baoji 721000）Abstract: Spring diaphragm brake air chamber is an important part of the drive axle, through compressed air and storage spring to provide driving force for the brake, so as to achieve the whole vehicle driving braking and parking brake. If the gas chamber fails, the brake will fail, affecting the safety of the vehicle. This paper aims at the problem of tearing at the bottom of gas chamber in the test of a driving axle, and analyzes its failure mode by means of mechanical vibration, finite element analysis and so on, and improves the reliability of the product by improving the method.Keywords: Gas chamber; Fatigue fracture; Finite element analysis; Vibration analysisCLC NO.: U463.5 Document Code: A Article ID: 1671-7988(2021)08-52-03引言某驱动桥弹簧膜片制动气室前期已在某款成熟车型上投放市场应用，未反馈质量问题，但其在应用另一款车型时，在试验过程中频繁出现气室底部撕裂等气室失效问题，针对此问题，在新产品投入市场前，对此问题进行剖析，使产品性能进行提升增强。
汽车驱动桥后盖焊缝渗油、漏油原因分析及改进措施
汽车驱动桥后盖焊缝渗油、漏油原因分析及改进措施李晓丽;王俊杰;路强【摘要】For the oil leakage problem on back cover weld of automotive drive axle,this paper focuses on the reason analysis from the field quality control methods,the physical and chemical analysis of the failure components,finite element analysis,and proposes some improvement measures.%针对汽车驱动桥后盖焊缝渗油、漏油问题，从现场质量控制手段，失效件理化分析、有限元分析等方面进行原因分析，制定改进措施。
【期刊名称】《汽车实用技术》【年(卷),期】2015(000)007【总页数】3页(P110-111,116)【关键词】驱动桥;开裂;焊缝;漏油【作者】李晓丽;王俊杰;路强【作者单位】陕西汉德车桥有限公司，陕西宝鸡722408;陕西汉德车桥有限公司，陕西宝鸡 722408;陕西汉德车桥有限公司，陕西宝鸡 722408【正文语种】中文【中图分类】U472.4CLC NO.:U472.4Document Code:AArticle ID:1671-7988(2015)07-110-03驱动桥壳在中重型汽车车桥的中不仅是主减速器、差速器、半轴的装配基体，还是支撑汽车荷重，承受由车轮传来的路面的反力和反力矩，并经悬架传递给车架（或车身）的主要支承体，在中重型汽车车桥中起重要作用，其制造质量对整桥乃至整车的性能产生直接影响。
驱动桥后盖焊缝渗油、漏油的现象一直是桥壳制造中常见的质量问题之一（右图为驱动桥后盖焊缝开裂漏油图片）。
由于后盖渗油、漏油导致减速器内的轴承与齿轮得不到充分的润滑, 磨损加快，严重时甚至出现“抱死”的现象，会造成严重的后果。
车桥断裂分析
车桥断裂分析
摘要：某车桥厂配套生产后车桥。在整车试车时，后车桥发生横向断裂。车桥的本体材料为
BG440QK，其两端与套管通过焊接相连。为了减小焊缝处的工作应力，在车桥受力侧的焊缝
中附近，叠附上一块弧形钢板，钢板的材料也为 BG440QK，两端用二氧化碳气体保护焊在后车 桥上，焊丝材料为 ER50-6。对断裂的车桥进行了宏观分析和金相检验，结果表明，1. 后车 桥断裂属于多源疲劳断裂。2.疲劳源位于叠附钢板的焊点附近，与焊点相对应。3.焊点附近 国 存在焊接冷裂纹，并且存在明显的应力集中，是造成车桥早期开裂的主要原因。 关键词：车桥；横向断裂；多源疲劳断裂；焊接冷裂纹；应力集中 材料种类/牌号：钢/BG440QK，焊丝/ER50-6 应 概述 某车桥厂配套生产后车桥。在整车试车时，后车桥发生横向断裂。车桥的本体材料为 BG440QK，其两端与套管通过焊接相连。为了减小焊缝处的工作应力，在车桥受力侧的焊缝 急 附近，叠附上一块弧形钢板，钢板的材料也为 BG440QK，两端用二氧化碳气体保护焊在后车 桥上，焊丝材料为 ER50-6。对车桥开裂的原因进行了分析。 测试过程与结果
中
国图 7 焊点附近的金相组织
讨论
图 8 图 7 裂纹附近的放大像
应 宏观检查说明车桥的断裂为疲劳断裂，而不是过载引起的一次性断裂，这与车桥所受的
载荷是一致的。汽车试车时要在不同的路况行驶，显然车桥受到的载荷是往复变化的，在交 变载荷（即疲劳载荷）的作用下，在实际受力最大的部位（或最薄弱的部位），裂纹萌生并
析 另外，叠附钢板是通过少数几个焊点连接在车桥上的，在焊点之间，钢板与车桥是不能
传递作用力的。由于叠附钢板的存在，使车桥局部的刚度增大，车桥在承载时的变形产生不 协调，这实际上在焊点处造成了明显的应力集中，明显增加了焊点处的实际工作应力。断口
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
某车型驱动桥后桥壳开裂分析
某款车型在矿区山路行驶过程中，驱动桥后桥壳在钢板弹簧位置附近发生开裂，有齿轮油渗出，此失效后桥壳为钢板冲压件，通过气体保护焊焊接而成，其主体为上下两半冲压件。
本文主要对失效件断口通过宏观观察、微观分析、金相检测，确定后桥壳开裂性质，分析可能开裂的原因。
标签：驱动桥后桥壳；钢板弹簧；开裂；断口分析
驱动桥后桥壳是汽车重要的组成部分，它不但支撑着汽车的重量，将载荷传递给车轮，还承受制动工况、驱动工况、横向工况、纵向工况及上下跳工况产生的力或力矩，并经悬架传递给车身或车架。
在汽车行驶过程中，由于道路条件的千变万化，桥壳受到车轮与地面间产生的冲击载荷影响，可能引起桥壳变形或开裂，甚至断裂，因此驱动桥后桥壳应具有足够的强度和刚度。
同时其内部装有减速器、差速器、车轮传动装置及齿轮油，不但可以保护上述零部件受到外界的破坏，还可以通过内部的齿轮油润滑零部件之间的摩擦，降低零部件摩擦产生的温度，提高其寿命，所以合理的设计制造驱动桥后桥壳是提高汽车行驶稳定性和操作性的重要措施，如驱动桥后桥壳失效，会影响整车操稳，甚至发生交通事故，威胁生命。
某款车型在矿区行驶过程中，驱动桥后桥壳开裂，对失效件进行分析，结果如下：
1 宏观观察
驱动桥后桥壳外观及开裂位置见图1，桥壳的开裂位置在桥壳背面，位于钢板弹簧支座附件，与车辆前进方向相反，沿桥壳周向分布，后桥壳表面为电泳黑漆处理，开裂区域附件未见撞击、磕碰等异常损伤。
在后桥壳上截取失效位置，外观见图2。
图1 后桥壳整体结构图图2 失效样件外观
观察断口形貌，发现断口表面较为平整，有少量的塑形变形，端口上可观察到较为明显的疲劳源区和疲劳弧线，裂纹扩展方向为沿后桥壳周向，瞬断区出现了严重的磨损，后桥壳源区起源于焊缝区外表面一侧。
为进一步对断口进行观察，将断口放于显微镜下进行观察，后桥壳源区起源于焊缝外表面一侧，为点源特征，源区被少量油污覆盖，但仍能观察到明显的疲劳辉纹，辉纹大小间距不等。
疲劳扩展区所占面积较小，而在整个断口上瞬断区所占面积较大，瞬断区大部分区域因磨损而现光亮。
2 断口微观观察
断口经超声波清洗，去除杂质及油渍后放在扫描电镜下进行观察，确认微观形貌，可以观察到明显的疲劳辉纹。
源区附件为焊缝区，该区域存在较为严重的磨损，推断为后桥壳开裂后形成。
疲劳辉纹附近的高倍形貌，该区域为疲劳扩展前期，可以看到少量短小的疲劳辉纹，瞬断区主要以韧窝特征为主，并伴有磨损特征。
3 金相分析
分别沿平行和垂直于断口的方向即沿桥壳的横向和纵向，制取桥壳基体的金相试样，并进行组织形貌观察，主要为铁素体和颗粒状物且存在带状颗粒物偏析。
4 化学元素分析
去除失效件表面保护层，从失效件本体上取样进行化学元素分析，分析结构如表1：
表1
[＼&＼&＼&＼&＼&＼&＼&＼&＼&＼&＼&＼&＼&＼&＼&＼&＼&＼&][元素（%）
要求
失效件][C
≤0.21
0.16][S
≤0.035
0.006][Si
≤0.3
0.11][Mn
≤1.5
1.18][P
≤0.035
0.007]
根據分析结果可知，失效后桥壳所用材料化学元素满足标准要求。
5 分析结论
以上试验结果表明，后桥壳开裂断口表面可见明显的疲劳辉纹，疲劳条带特征，表明此开裂为疲劳开裂，疲劳源区起源于焊缝，桥壳在进行气体保护焊焊接时，焊缝处的金属在冷却时会收缩，往往在焊缝内产生较大的残余应力，在较大的外力作用下容易醒焊缝边缘发生开裂。
断口的观察结果表明，后桥壳开裂断口成疲劳开裂特征，间距大小不等的疲劳辉纹表明开裂过程经历了受力大小不等的多个阶段，裂纹源位于焊道处，为点源特征，裂纹源附件未见气孔、夹杂和加工缺陷特征。
金相组织分析表明，桥壳基体组织中含有带状颗粒无偏析，但偏析程度较弱，对桥壳疲劳性能影响较小。
通过化学元素分析，失效件的化学元素满足标准要求。
后桥壳工作过程中受力情况复杂，除了受弯矩的作用还承受扭矩作用，其疲劳寿命不仅随冲击载荷的应力幅和应力循环次数增大而减小，同时与所承受的应力平均值的大小密切相关，应力平均值越大，其疲劳寿命越短。
失效汽车行驶在矿区地带，路面路况较恶劣，桥壳受到的冲击载荷幅值大大增加，造成后桥壳出现破坏。
综上，后桥壳工作过程受到较大的应力作用，在易于萌生裂纹，工作应力较大的焊缝区域产生裂纹，裂纹产生后在变化载荷的作用下逐渐扩展，最终导致桥壳疲劳开裂。
6 经验总结
后桥壳开裂位置位于焊缝处，且焊缝处易产生应力集中，汽车行驶过程中受到较大应力作用，导致后桥壳失效。
针对焊缝处开裂做如下处理：
①焊接完成后，对焊道进行去应力处理，如敲击焊道、传统的时效处理、局部热处理等；
②增加焊丝的强度，提高自身的机械性能；
③优化焊接方式，收弧起弧位置避开应力集中或开裂位置。
参考文献：
[1]陈传尧.疲劳与断裂[M].武汉：华中科技大学出版社，2001.
[2]刘惟信.汽车设计[M].北京：清华大学出版社，2001.
[3]刘鸿文.材料力学[M].北京：高等教育出版社，1992.
[4]杨学桐.金相检验[M].上海：上海科学普及出版社，2003.。