台架试验失效曲轴的原因分析与结构优化

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在曲轴开发初期,采用调质钢锻造的曲轴在800 h台架耐久试验中发生断裂失效。使用直读光谱仪、金相显微镜、ADCOLE轮廓仪、X射线衍射仪对该曲轴的失效原因进行了分析与研究,发现该调质钢曲轴的失效模式属于低应力高周断裂。针对调质钢曲轴的结构设计了2种改进方案,分别增加曲柄厚度和增大曲柄销沉割槽过渡圆角半径。采用有限元分析(FEA)仿真计算,进行了方案对比。仿真结果表明,增大曲柄销沉割槽过渡圆角半径可使得圆角危险区的应力最小。后期试验表明,采用该方案的曲轴设计满足800 h的台架耐久试验要求。
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