轉向拉桿斷裂失效原因分析

李晶

【摘 ?要】采用金相分析、硬度測試及化學成分分析等方法對轉向拉桿斷裂的原因進行了分析。結果表明，在折彎處出現微裂紋，在外力作用下，造成應力集中，最終引起疲勞斷裂。

【關鍵詞】轉向拉桿，裂紋，應力集中

1 引 言

轉向拉桿是汽車轉向系統的關鍵零件，汽車的轉向機構直接影響汽車操縱的穩定性、運行的安全性和輪胎的使用壽命。正確的轉向機構設計，可以使汽車轉彎行駛時，全部車輪繞瞬時轉向中心旋轉，確保在不同圓周上運動的車輪作無滑動的純滾動運動，以減少輪胎磨損和 動力消耗。汽車轉向拉桿是汽車轉向機構中的重 要零件，是聯系左、右梯形臂并使其協調工作的 連接桿，它在汽車行駛過程中反復承受拉應力或 壓應力[ 1]，一旦失效往往會造成嚴重后果[ 2]。

根據我廠三包服務部反饋，某轉向直拉桿總成出現在市場出現斷裂現象，另其他服務站也反饋有彎曲變形情況出現。經檢查市場退回實物，本文對斷裂 拉桿進行了宏觀檢查、化學成分分析、顯微組織分析、并通過建立力學模型進行了穩定計算和綜合分析，確定了拉桿斷裂的原因。

2 理化檢驗

2.1宏觀失效分析

斷裂拉桿的宏觀形貌見圖 1，斷口宏觀形貌如圖2。

發現斷裂處在第二彎與第三彎中間處，此拉桿是先出現大幅彎曲變形后再發生斷裂，有擠壓磨損痕跡。

2.2 化學成分分析

對斷裂拉桿（拉桿用材料為45-30高X5 ）取樣進行化學成分檢驗，結果見表1。可見，斷裂拉桿材料中，化學成分含量均符合-GB/T8162標準要求。

2.3力學性能分析

力學性能檢測如表2，力學性能符合標準要求。

2.4 金相組織分析

金相組織標準為，晶粒度執行GB/T8493-87標準：5～8級，截面疏松執行GB1979-87標準：1～3級，夾雜執行GB10561-89標準：硫化物（1～3級）硅酸鹽（1～3級）;無魏氏組織，帶狀組織1～3級。

金相試樣取自斷裂拉桿，置于 OLYMPUS-PMG3型倒置式高級金相顯微鏡下進行觀察，材料金相組織合格。

3 力學模型及安全性計算分析

直拉桿工作時主要是產生拉壓變形，故只校核其拉壓應力。汽車原地轉向時，作用在直拉桿上的力為，產生的拉（壓）應力為。其中轉向拉力的值確定從兩個方面：

（1）轉向阻力矩Mr在直拉桿上產生的拉（壓）力Fr

由上述校核可知：直拉桿強度的安全系數為1.65，處于要求（1.5～2.5）臨界范圍。

4.結論

1）拉桿的斷裂性質為過載斷裂;

2）斷裂原因為選用30x5直徑拉桿有效承載截面減小，安全系數偏低，在沖擊作用下發生斷裂，更改為35x7直徑拉桿提高安全系數，可有效避免拉桿斷裂問題。

參考文獻：

[1]嚴揚，劉志國，高華云，等.汽車造型設計概論[ M] .北京：清華大學出版社，2005.35 -36.

[2]李瑩，劉高遠，張立新.某汽車車輪半軸斷裂失效分析[ J] .失效分析與預防，2007，2（2）：40 -44.