一種方程式賽車半軸的故障分析畢業(yè)課程設計外文文獻翻譯、中英文翻譯、外文翻譯

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1 of a of a AE AE is a to a by In a of a of of a 00 km of by of a in a As a a of of 2 1. he AE is a to a by is a by a 600 cc by is to a is to at to at on of in to a of is to on of to by 1,2]. 1 to of V to As to or is a of on 3,4]. or to 2,4–6]. 1. V to On of a is In a of a by of by of on 00 km of of 00 a of In an is in to of 3 2. he on of of to to 7] 0mm of V of As a in 0 EM s to of of up 200 up EM on on to in of of of CV E E a at as as of V 2 of of V on 4 V to On of a is 3. (a) on of to of A of is b) of of 5 3. 3a of to of a of of V in of a to 2,5,6] to a at to to of at mm of to of is in 3b. be to a of V 8]. 4 of An A 9] 4. of 6 4. of 4 EM as 5. at to at a at of of to a of to as 5a, 5] in 6 a of to a of to as 7. In it is to of et [3] to a to A 10] as 140 5. (a) to (b) at a (c) at (d) at of 7 6. (a) on to (b) a at of 7. of to (a) of of (b) 8 5. of is . on as 140 11]. a 4340 in a EM of of a 12,13]. No of of 8 of 9 6. he by of ) a on of at to in As no of in to a on a of 8 14]. It is to to of an by 340 in a 50 8C 0 in 00 8C h). on it on a in to It is to as in as 340 140 8. of (a) to (b) at In a 10 of ). C n P S i b l 140[11] - - 11 7. he in is to V as 9. It to a in of is in 3(a)) et [16]. of 140 at of of 665 by is to a 90 65% of 50 Nm at of V 17,18]. 665 is by of on of 7(a)) 3(a) b)). 9. on of of at of in 12 (on of 340, 15] 65 110 16 294 14% of 50% 13 8. on be ? of a 140 of 340 a on of as in a of ? of by a of at of of to on by ? at at at of by in 14 1] , , , . 2nd 2011. [2] Y, P, C. of in of J 008;8:75–80. [3] , . of of an J 013;13:601–6. [4] H. of 1998. p. 166–80. [5] D. of 002;2:65–9. [6] J, F, H. of a 007;14:573–8. [7] F. 1977. p. 33–63. [8] . 010. [9] . 014;20–2. [10] , . 140 1975;6:2133–41. [11] 2nd 1998. [12] 2nd 2000. [13] in 2nd 2001. [14] 8/ 15a – of [15] 340 J 999;87:198–206. [16] B, H, R, J, J, et 15 of of a J 002;37:565–83. [17] , , . of 014;74:42–57. [18] , , T. of in 996;197:197–205. 16 一種 方程式 賽車半軸的故障分析 摘要 ： 世界各地學生之間的競爭對手，根據(jù)汽車工程師學會（ 定的規(guī)則和規(guī)范，他們面臨著設計，制造和測試小型 方程式 賽車的挑戰(zhàn)。 在目前的分析中，跑車傳動系統(tǒng)半軸的過早失效發(fā)生在大約 100 公里的使用之后。 通過金相，化學和機械分析，斷面分析和有限元分析分析了斷裂成分。 結果表明，用 于半軸的合金鋼棒沒有遵循規(guī)格，結果降低強度并導致負載能力和耐疲勞性不足的材料。因此，斷裂過程是扭轉疲勞的匯合通過半軸的花鍵部分的裂紋擴展和過載韌性斷裂。 關鍵詞 ： 半軸；過載斷裂；扭轉疲勞 17 1 背景 全球學生之間的一場比賽，他們面臨著汽車工程師協(xié)會（ 義的規(guī)則和規(guī)范的設計，制造和測試小型賽車的挑戰(zhàn)。原型是由 600托車發(fā)動機驅動的管狀結構的后輪驅動車。發(fā)動機產(chǎn)生的動力通過半軸傳遞到車輪，該半軸連接到內(nèi)端的差速聯(lián)軸器和外端的車輪。在半軸的兩端使用恒速（ 頭，以提供 一定程度的角位移。扭矩通過組件兩端的花鍵傳遞到半軸和從半軸傳遞。因此，傳動軸受到由彎曲和扭矩引起的重大應力 [1,2]。 圖 1 示出了組裝到差速器和車輪的半軸以及連接到車輪的外端和頭的細節(jié)。 由于花鍵軸通常呈波動或振動荷載，所以疲勞是導致失效的主要原因，特別是在花鍵根 [3,4]。 影響或過渡負載也可能導致過載故障 [2,4–6]。 圖 1 連接到車輪的半軸和 頭之間的連接 。 在軸的末端存在加工的花鍵。 在本研究中，通過顯微結構和力學表征和斷層分析分析了半軸的故障。通過有限元（ 析確定 沿半軸的應力分布。在賽車軌道測試期間，半軸在測試距離大約 100 公里后，當該部件的預期賽車壽命達到 500 公里時，該車就會斷裂。當汽車完成曲線并啟動軌道的直線部分時發(fā)生斷裂。在這種情況下，引起增加的扭矩，以便增加轎廂的速度。 18 2 調查方法 收集失效的半軸用于目視分析。保護組件斷裂部位之間的斷裂面，避免損壞斷裂面[7]，并從花鍵切割成 10軸的另一部分卡在 頭內(nèi)，斷裂面在從接頭上取下時損壞。即使損壞，這部分組件被采取分析。作為清洗程序，在超聲攪拌下將斷裂面浸漬在醇中。通過具有二次電子和 20加速電壓的掃描電子顯微鏡（ 得斷層圖。在 析之前不久，將樣品浸入 液中以除去從斷裂表面氧化。 從半軸的剩余部分切割用于顯微結構和機械表征和化學分析的樣品。金相制備包括用高達 1200目的砂紙研磨并用高達 1金剛石膏研磨。 用 通過 析二次電子模式。對于機械表征，對樣品進行洛氏 C 硬度測量和拉伸試驗。通過光學發(fā)射光譜法獲得化學分析。 應用有限元（ 分析了半軸斷裂區(qū)周圍的應力分布。使用 源軟件生產(chǎn)半軸， 頭和 組件的幾何形狀，并使用 用源 格生成器生成網(wǎng)格，使用具有線性近似的四面體單元。在發(fā)生故障的樣條區(qū)域中的網(wǎng)格被精煉?？紤]到接觸和摩擦應力，以及考慮到半軸和 頭之間的接觸的潤滑的摩擦系數(shù)。圖 2 示出了半軸與輪側的 頭的連接的組件和細節(jié)。 19 圖 2 連接到車輪的半軸和 頭之間的連接。在軸的末端存在加工的花鍵。圖 3 （ a）半軸的花鍵部分斷裂。 斷裂與組件的縱軸垂直。 （ b）中示出了扭曲區(qū)域的詳細視圖，其中紅色箭頭指示花鍵線的頂部的對 準。 20 3 結果與討論 圖 3a 顯示了兩個斷裂部分的側視圖。斷裂面主要垂直于軸的縱向軸線，中心部分呈現(xiàn)杯狀和錐形的形態(tài)。觀察從 頭移除的半軸部分的花鍵顯示塑性變形，導致花鍵扭曲。觀察到這種形態(tài)和與半軸縱向軸線垂直的斷裂面，并且與扭轉過載延性斷裂有關 [2,5,6]。另外，在扭曲的區(qū)域，觀察到兩種不同的形態(tài)。 在斷裂面附近，花鍵從螺紋的頂部到底部完全扭曲。在斷裂約 5，花鍵的頂部與縱向軸線平行，而下部則跟隨先前變形區(qū)域的扭轉。這種形態(tài)在圖 1 中給出。 3B 的 扭轉角約為 208 度。雙扭轉 形態(tài)可能與半軸在 節(jié)內(nèi)具有軸向運動相對自由度的事實有關 [8]. 圖 4 示出了斷裂面的橫向視圖。觀察到不規(guī)則和不透明的形態(tài)。 布朗 [9]觀察到類似的形態(tài)，并與扭轉疲勞斷裂有關。 圖 4 斷面的橫向視圖。 21 4 斷口 對斷裂面的詳細觀察見圖 4。 通過 析獲得，如圖 5 所示。在特定點拍攝圖像：靠近邊緣 ;距離邊緣四分之一半半徑 ;中半徑 ;在斷裂面的中心的一部分表面由于摩擦而損壞。然而，骨折的很大一部分是證明了保留和凹陷形態(tài)。細長的凹坑靠近表面，如圖 5 所示。 5a 也被 5]觀察到，并與 該區(qū)域較大的剪切變形相關。另外，除了細長的凹坑之外，還觀察到二次裂紋。圖 6 示出了接近斷裂面的花鍵的側視圖，顯示出幾個小的橫向裂紋和從花鍵根部發(fā)出的大的縱向裂紋?？拷芽p的半軸的橫向觀察證實，從幾個花鍵根發(fā)出大的裂縫。此外，觀察到其他二次裂紋，如圖 1 所示。在同一圖中，可以看出，花鍵踏面的尖端磨損遠離組件。 [3]也證明了從花鍵根部發(fā)出的裂紋，并將它們與由于扭轉載荷引起的疲勞過程相關聯(lián)。在 140 鋼樣品的疲勞試驗后， 10]也觀察到類似的形態(tài)。 圖 5 斷裂形態(tài)：（ a）靠近邊緣 ;（ b）距離邊緣四分之一半徑 ; （ c）半徑中半徑 ; （ d）在斷裂面的中心。 22 圖 6 （ a）在靠近邊緣的斷裂面上觀察到二次裂紋（黃色箭頭） ;（ b）具有強橫向裂紋的花鍵區(qū)域和花鍵根部的紅色箭頭的縱向裂紋。 圖 7 半軸接近斷裂面的橫向視圖：（ a）從花鍵的根部和花鍵的磨損（黃色箭頭）發(fā)出大的裂紋 ; （ b）在裂紋內(nèi)觀察到二次裂紋（紅色箭頭）。 23 5 化學分析和微結構表征 半軸的化學分析見表 金被歸類為 140 鋼 [11]。 然而，該組件 的項目規(guī)格和強度要求被認為是一種 4340 鋼在淬火和回火顯微結構條件下。 通過半軸的橫截面的 微結構顯示了貝氏體組織 [12,13]。 沒有觀察到花鍵螺紋的表面處理的跡象。圖 8 示出了半軸的顯微照片。 24 6 機械性能 通過硬度測量（ ）和拉伸試驗測量機械性能。 硬度測量點位于靠近邊緣和中心的區(qū)域的橫截面上，每個區(qū)域有三個測量值。表 2 列出了洛氏 C 硬度值。 由于沒有觀察到通過橫截面的顯微組織和硬度的顯著變化，為了提供關于有限元模擬的性質的更精確的信息，對從棒的中心區(qū)域加工的試樣進 行拉伸試驗，并且基于 8 標準 [14]。重要的是，由于拉伸試樣的可用材料的限制，只有一個樣品被評估，工程應變速率為。表 3 顯示了通過拉伸試驗確定的機械性能，并與 指定的 340 鋼在淬火和回火條件下（在 850℃奧氏體化 30 分鐘，在油中淬火并在 500℃回火 2 小時）。 基于觀察到的微觀結構和所測量的機械性能，證明所使用的半軸處于正常化狀態(tài)，而規(guī)定的條件需要淬火和回火微觀結構，以達到所需的性能。 如上一節(jié)所述，重要的是，不僅顯微組織與必要的不同，如合金組成本身。 340 鋼比 140 鋼具有更高的強度和淬透性。圖 8 半軸微觀結構：（ a