【導(dǎo)讀】隨著汽車技術(shù)的迅猛發(fā)展，汽車的安全性越來越重要。轉(zhuǎn)向機構(gòu)對駕駛員的傷害，又要穩(wěn)妥的固定并支撐轉(zhuǎn)向盤。生產(chǎn)廠商也根據(jù)國家的標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)制定了針對。將原有臺架改進，使其結(jié)構(gòu)簡潔、安裝操作方便，且能夠根據(jù)轉(zhuǎn)向。向位移的精確性，并最后記錄試驗數(shù)據(jù)，繪制出載荷與位移關(guān)系圖。設(shè)計中運用AUTOCAD進行工程圖的繪制。也因其引起的交通事故給人類的生命和財產(chǎn)帶來極大的威脅和傷害。交通事故原因的統(tǒng)計分析表明，以預(yù)防事故發(fā)生的主動安。全性只能避免5％的事故，因此提高汽車被動安全性日趨重要。碰撞事故中轉(zhuǎn)向盤和轉(zhuǎn)向管柱是使駕駛員受傷的主要部件之一。能作用，還要在正常行駛過程中，有足夠的剛度和強度來傳遞轉(zhuǎn)向力。檢驗轉(zhuǎn)向柱的剛度和功能要求。實踐證明，這是一項切實可行并且效果十分顯著的措施。性已達到了很高的水平。車產(chǎn)業(yè)以及整個國家標(biāo)準(zhǔn)化工作的發(fā)展是密不可分的。括政府管理層面在內(nèi)的全社會開始普遍關(guān)注汽車產(chǎn)品的安全性問題。

　　

【正文】 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 乘用車轉(zhuǎn)向柱徑向彈性試驗裝置的設(shè)計 49 參考文獻 [1] 豪彥 . 歐、美、日、中國《防止汽車轉(zhuǎn)向機構(gòu)對駕駛員傷害》標(biāo)準(zhǔn)法規(guī) [J].環(huán)保與安全 ,20xx， 47:3435. [2] 馬春生 ,黃世霖 ,張 金換 ,白遠利 .汽車正面碰撞法規(guī)中乘員保護指標(biāo)探討 [J].公路交通科技 ,20xx(1)： 94－ 97. [3] 李懷彬 .國內(nèi)外汽車碰撞標(biāo)準(zhǔn)面面觀 [J].天津汽車 ,20xx(1):1822. [4] 司康 .我國汽車安全技術(shù)法規(guī)發(fā)展概況 [J].商用汽車雜志 ,20xx(8):103106 [5] 魏朗 ,陳蔭三 ,石川博敏 .車輛碰撞過程的試驗分析研究 [J].汽車工程 , 20xx,22(4):256261. [6] 朱西產(chǎn) .汽車碰撞試驗法規(guī)的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢 [J].汽車技術(shù) ,20xx(4):510. [7] 曾迥立 .淺談我國研制汽車吸能防傷轉(zhuǎn)向機構(gòu)的必要性 [J].上海汽車 , 20xx(10):2931. [8] 孫振東 ,劉玉光 ,朱西產(chǎn) .不同形式的汽車正面碰撞試驗研究及分析 [J].汽車工程 ,20xx,28(7):254257. [9] QC/T 64920xx,汽車轉(zhuǎn)向傳動軸總成性能要求及試驗方法 [S]. [10] GB 11557— 1998,防止汽車轉(zhuǎn)向機構(gòu)對駕駛員傷害的規(guī)定 [S] [11] GB 1155120xx,乘用車正面碰撞的乘員保護 [S]. [12] TL82225 20xx10,上海大眾轉(zhuǎn)向柱總成 強度和功能要求 [S]. [13] 朱張校 .工程材料 [M].第三版 .北京 :清華大學(xué)出版社 ,20xx. [14] 王望予 .汽車設(shè)計 [M].第四版 .北京 :機械工業(yè)出版社 ,20xx. 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England: Oxford, 20xx. 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 乘用車轉(zhuǎn)向柱徑向彈性試驗裝置的設(shè)計 51 附 錄 1 轉(zhuǎn)向柱徑向彈性試驗臺架裝配圖 1張 2 轉(zhuǎn)向柱徑向彈性試驗臺架零件圖（ A3－ 5， A4－ 5） 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 乘用車轉(zhuǎn)向柱徑向彈性試驗裝置的設(shè)計 52 譯 文 摘 要 在這項研究中 ，對越野車 (SUV)操縱機構(gòu)的橫拉桿末端的損壞進行分析。 該拉桿是由兩部分裝配在一起 :螺紋部分和一個擁抱。故障發(fā)生在螺紋部分材料為 AISI 8620 鋼。汽車已使用了大約兩年 ,行使公里不到三萬。評價了不合格部份，以確定失敗的原因，并評估其完整性。包括外觀檢查，圖片文檔，化學(xué)分析，剛度測試，金相檢驗。用配備 EDAX 的電子顯微鏡( SEM ) 檢查損壞的表面來確定理想?yún)^(qū)域內(nèi)的一部分化學(xué)成分 。結(jié)果表明，拉桿在喉嚨 (最小 )面積的螺紋部分的疲勞裂紋是由于材料缺陷及熱處理不當(dāng)造成的。 關(guān)鍵詞 ：疲勞；裂紋；材料性能 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 乘用車轉(zhuǎn)向柱徑向彈性試驗裝置的設(shè)計 53 汽車轉(zhuǎn)向系的橫拉桿末端的損壞研究 1 介紹 拉桿連接中心連接的轉(zhuǎn)向節(jié)在汽車與常規(guī)懸架系統(tǒng)和循環(huán)球式轉(zhuǎn)向齒輪 ,見圖 1。汽車的麥弗遜懸架和齒條齒輪式轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu) , 拉桿連接到機架上的轉(zhuǎn)向節(jié)，見圖 2。一個拉桿分為內(nèi) ,外二端，如前面兩圖所示。 圖 1 常規(guī)懸架 圖 2 麥弗遜懸架 拉桿通過轉(zhuǎn)向中心或齒輪齒條式轉(zhuǎn)向節(jié)傳力 ,使車輪轉(zhuǎn)動。外拉桿底上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 乘用車轉(zhuǎn)向柱徑向彈性試驗裝置的設(shè)計 54 端連接著一個調(diào)整軸 , 可以調(diào) 節(jié)拉桿長度。這一調(diào)整是用來確定汽車的位置 ,一個臨界線的角度看 , 有時稱為連鑄機和側(cè)傾角度。 車輛的轉(zhuǎn)向和懸架系統(tǒng)應(yīng)定期檢查 , 每年至少一次。隨著一個完整的車輪定位 . 整個拉桿由于摩擦和磨損 ,可造成不穩(wěn)定轉(zhuǎn)向和輪胎過度磨損。如果拉桿更換是必要的 ,一個車輪定位也是因為拉桿更換布置的設(shè)置 . 拉桿可能以許多不同的方式損壞 ,而且除了略有增加 ,噪音及振動外 , 往往有資料顯示 ,并沒有困難 ,直至徹底損壞的發(fā)生。一般而言 ,每類故障根據(jù)損壞的特征 , 并詳細(xì)檢查 ,往往產(chǎn)生足夠的資料以確定損壞的原因 . 一般類型的拉桿失效模式包括疲 勞 ,沖擊斷裂 ,磨損及應(yīng)力破裂。幾個原因?qū)е吕瓧U故障已經(jīng)查明。這些措施包括設(shè)計欠佳 ,超重 ,不慎應(yīng)力或表面缺陷 ,在關(guān)鍵領(lǐng)域中 , 使用正確的材料和制造工藝 ,熱處理不當(dāng)。拉桿汽車懸架一般有力和可靠的部件。然而 ,問題還是發(fā)生 ,特別是由于制造誤差或使用不當(dāng)。 所調(diào)查的案例涉及損壞的外層部分汽車?yán)瓧U。有人帶了分析 ,由調(diào)查局 ,內(nèi)政部在一項法律糾紛。司機的 SUV 與當(dāng)?shù)仄嚱?jīng)銷商賣他的汽車。汽車驅(qū)動 ,近兩年來 ,并已注冊不到三萬公里。司機稱 ,他駕駛的車 , 突然砰聽到他失去控制的汽車 ,撞上公路的鐵欄桿。汽車被焚毀 ,司機仍然清醒 ,只 是受到了輕傷。他認(rèn)為 ,有些東西突然使機械部件出了錯 ,導(dǎo)致汽車失控，并造成意外。當(dāng)?shù)氐钠嚱?jīng)銷商 ,對于司機的情況了解后，認(rèn)為責(zé)任不在他們這，理由是每年制造商產(chǎn)生了數(shù)以千計的這類車輛 , 直到現(xiàn)在仍然運行良好，全世界沒有任何一則報道關(guān)于這類車的嚴(yán)重事故。 經(jīng)銷商將事故歸咎于不小心駕駛行為 ,駕駛員疏忽駕駛撞上護欄 ,并上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 乘用車轉(zhuǎn)向柱徑向彈性試驗裝置的設(shè)計 55 導(dǎo)致車輛損壞。為解決爭端 , 因此決定進行一次徹底的失效分析 ,調(diào)查所有部件來確定實際損壞。所有轉(zhuǎn)向零件被發(fā)現(xiàn)完好無損，雖然嚴(yán)重彎曲 , 除在外拉桿底部被破碎的喉面積的螺紋部分。外拉桿末端 1:5 部分 ,仍完好 , 除了兩個疤痕 ,在其周邊可能發(fā)生的螺紋部分分成兩塊。一般出現(xiàn)的部分損壞拉桿，見圖 3a。當(dāng)兩個零散的螺紋部分合在一起 ,說明拉桿末端出現(xiàn)彎曲之前損壞，見圖 3b。 圖 3 部分裂縫拉桿末端 顯示裂隙兩部分分開，見圖 4。給人的視覺美觀的擁抱部分片段 ,其中的螺紋部分 ,無論是朝上。顯然 ,斷裂發(fā)生在咽喉區(qū)的螺紋部分 ,如果強調(diào)的是預(yù)期 高 ,由于降低橫截面積及應(yīng)力集中 . 進一步檢查的螺紋部分進行 ,以確定確切的損壞原因。 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 乘用車轉(zhuǎn)向柱徑向彈性試驗裝置的設(shè)計 56 圖 4 螺紋部分?jǐn)嗝婧洼嗇y疤痕概括性的一部分 . 2 實驗程序 損壞的螺紋部分的拉桿端肉眼檢查和宏 觀照顧 ,以避免損傷斷裂面。失敗的螺紋部分的拉桿端超聲波清洗前鏡檢，圖片文件 , 化學(xué)分析和硬度測量斷口處并遠離它。掃描電子顯微鏡 ( SEM )配備 EDAX 等設(shè)施和一個光學(xué)顯微鏡被用來進行調(diào)查 . 結(jié)果與討論化學(xué)分析用原子吸收光譜進行了幾個地點的損壞螺紋部分的拉桿端的平均值試驗結(jié)果列于表 1。隨著指定的化學(xué)成分，頻譜分析結(jié)果顯示 ,螺紋部分材料是艾西 8620 鋼通常用于主要汽車轉(zhuǎn)向組件。低比例的錳和鉻的樣品測試表明 ,最終硬度的一部分將大大減少。在另一方面 , 百分比高鎳含量測試的樣品將降低韌性從而損害了材料的力學(xué)性能 , 必上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 乘用車轉(zhuǎn)向柱徑向彈性試驗裝置的設(shè)計 57 須能承受沖擊載荷造成的崎嶇道路。表面硬度的裂縫拉桿端測得 的剛度。這表明拉桿未處理妥當(dāng) ,因為剛度拉桿 ,一般預(yù)計射程為 50 宗。 表 1 化學(xué)成分不合格螺紋部分拉桿末端和 8620 艾西鋼 顯然從圖 . 4 可知，存在兩種截然不同的領(lǐng)域的斷裂面 。 一個是順的 ,而另一方是相對粗糙。這是一個典型的疲勞斷裂 ,裂紋起源于邊緣的光滑區(qū)和繁殖實現(xiàn)粗糙區(qū) ,這是最后的損壞。在另一方面 ,光滑地區(qū)的斷裂面主要是看圖 4。這表明拉桿末端花了一些時間才擺脫瞬間裂紋直至完成斷裂 。 即高循環(huán)疲勞失效的情況 . 這證明了 SUV 汽車事故是 缺乏強度低 ,抗沖擊負(fù)荷 在材料的螺紋部分的拉桿末端產(chǎn)生了一條裂縫 ,然后過了一段時間 ,以達到徹底分開。 一個樣本的斷裂面是增大的 ,并觀察在掃描電子顯微鏡 ( SEM )。 重大疲勞裂紋均出現(xiàn)在順利地區(qū)的斷裂面。裂縫成因是在邊緣的光滑地區(qū)的螺紋部分喉嚨 , 暗示最高在這一地區(qū)，見圖 5。顯示裂紋的斷裂面，拉伸痕跡 ,可以清晰地觀察到這是一個典型特征是疲勞失效。 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 乘用車轉(zhuǎn)向柱徑向彈性試驗裝置的設(shè)計 58 圖 5 鏡顯示裂紋區(qū)域 起源的裂紋四周灘痕跡 . 另外 , 斷口在疲勞區(qū)域已順利外觀紋灘馬克模式顯示 疲勞已經(jīng)開始在一個點的周長 ,然后橫跨成長骨折區(qū) . 小面積 有粗糙 ,凹凸不平看看那里的最后一部分喉嚨打破了 . 無腐蝕性介質(zhì)上發(fā)現(xiàn)斷裂面 . 脆性斷裂 ,觀察到了最后階段 ,在裂紋看到的，見圖 7。顯示了縮微的粗糙區(qū)的斷裂面有變異晶粒結(jié)合淺層 壓痕是顯而易見的 . 根據(jù)線路周圍籽粒中的數(shù)字表明晶破裂 ,通常觀察脆性斷裂 . 拉近了這種谷物顯示兩者間穿開裂某些地點，見圖 8 。 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 乘用車轉(zhuǎn)向柱徑向彈性試驗裝置的設(shè)計 59 圖 6 鏡顯示出典型的脆性斷裂觀察 ,在最后階段的裂紋擴展區(qū) 圖 7 鏡中的最后一部分?jǐn)嗫跊Q裂 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 乘用車轉(zhuǎn)向柱徑向彈性試驗裝置的設(shè)計 60 圖 8 密切跟進呈現(xiàn)晶和穿晶開裂 圖 9 金相螺紋部分顯示珍珠巖 (指模矩陣 )和鐵氧體 (樣本蝕 刻 2% nital ) 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 乘用車轉(zhuǎn)向柱徑向彈性試驗裝置的設(shè)計 61 定量化學(xué)分析方法進行的 EDAX 附加鏡斷口核實存在其他相關(guān)部件。不存在任何不利因素外觀察。 金相查看了樣品剪下來的螺紋部分拋光后 ,刻蝕 2%見圖 9。如表所示 ,由微觀珍珠巖 (指紋外觀 )和鐵氧體 (暗色 )。這是典型的淬硬低碳鋼 . 無異常微觀發(fā)現(xiàn)。 從以上觀察 , 可以斷定，在咽喉區(qū)造成高應(yīng)力集中，而發(fā)生故障 ,主要是由于缺乏化學(xué)成分，有助于降低材料的強度 ,缺乏韌性。根據(jù)荷載產(chǎn)生駕駛的 SUV 經(jīng)常和坎坷的道路 , 疲勞裂紋已開始在這些應(yīng)力集中點 ,即喉嚨 , 導(dǎo)致斷裂的一部分 ,在瞬間 ,當(dāng)局部應(yīng)力超過材料的 強度。值得一提的 ,而且 ,每隔一陣子 , 增加了噪音及振動 ,由于裂紋逃過拉伸 ,直至發(fā)生意外 . 為了進一步提高耐久性的拉桿末站外加載荷 , 因此 ,建議增加橫截面的螺紋部分喉嚨放大圓角半徑。 3 結(jié)論 本研究進行了一個損壞的拉桿末端研究 S。通過頻譜分析和剛度測量顯示 ,其不合格部份是艾西 8620 鋼。成分和硬度不符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格。 斷口特征表明 , 損壞的拉桿末端，疲勞失效是主要原因 ,。對斷裂表面的螺紋部分的裂紋區(qū)和沙灘痕跡可以清楚地指出 ,疲勞裂紋源于破壞性一帶的咽喉。 失效分析結(jié)果表明 ,損壞的拉桿可能是材料缺陷。形成了裂紋 萌生和擴展 ,連同最終破裂的裂隙區(qū)支持這個假說 ,因此 , 同意索賠的 SUV 汽車司機說 ,事故發(fā)生是由于機械不相容性，在這種情況下 ,拉桿末端損壞。 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 乘用車轉(zhuǎn)向柱徑向彈性試驗裝置的設(shè)計 62 原文說明 題名： Failure investigation of a tie rod end of an automobile steering system 作者： . Falah *, . Alfares, . Elkholy 來源： Engineering Failure Analysis 14 (20xx) 895–902