转向拉杆断裂失效原因分析

李晶

【摘  要】采用金相分析、硬度测试及化学成分分析等方法对转向拉杆断裂的原因进行了分析。结果表明，在折弯处出现微裂纹，在外力作用下，造成应力集中，最终引起疲劳断裂。

【关键词】转向拉杆，裂纹，应力集中

1 引 言

转向拉杆是汽车转向系统的关键零件，汽车的转向机构直接影响汽车操纵的稳定性、运行的安全性和轮胎的使用寿命。正确的转向机构设计，可以使汽车转弯行驶时，全部车轮绕瞬时转向中心旋转，确保在不同圆周上运动的车轮作无滑动的纯滚动运动，以减少轮胎磨损和 动力消耗。汽车转向拉杆是汽车转向机构中的重 要零件，是联系左、右梯形臂并使其协调工作的 连接杆，它在汽车行驶过程中反复承受拉应力或 压应力[ 1]，一旦失效往往会造成严重后果[ 2]。

根据我厂三包服务部反馈，某转向直拉杆总成出现在市场出现断裂现象，另其他服务站也反馈有弯曲变形情况出现。经检查市场退回实物，本文对断裂 拉杆进行了宏观检查、化学成分分析、显微组织分析、并通过建立力学模型进行了稳定计算和综合分析，确定了拉杆断裂的原因。

2 理化检验

2.1宏观失效分析

断裂拉杆的宏观形貌见图 1，断口宏观形貌如图2。

发现断裂处在第二弯与第三弯中间处，此拉杆是先出现大幅弯曲变形后再发生断裂，有挤压磨损痕迹。

2.2 化学成分分析

对断裂拉杆（拉杆用材料为45-30高X5 ）取樣进行化学成分检验，结果见表1。可见，断裂拉杆材料中，化学成分含量均符合-GB/T8162标准要求。

2.3力学性能分析

力学性能检测如表2，力学性能符合标准要求。

2.4 金相组织分析

金相组织标准为，晶粒度执行GB/T8493-87标准：5～8级，截面疏松执行GB1979-87标准：1～3级，夹杂执行GB10561-89标准：硫化物（1～3级）硅酸盐（1～3级）;无魏氏组织，带状组织1～3级。

金相试样取自断裂拉杆，置于 OLYMPUS-PMG3型倒置式高级金相显微镜下进行观察，材料金相组织合格。

3 力学模型及安全性计算分析

直拉杆工作时主要是产生拉压变形，故只校核其拉压应力。汽车原地转向时，作用在直拉杆上的力为，产生的拉（压）应力为。其中转向拉力的值确定从两个方面：

（1）转向阻力矩Mr在直拉杆上产生的拉（压）力Fr

由上述校核可知：直拉杆强度的安全系数为1.65，处于要求（1.5～2.5）临界范围。

4.结论

1）拉杆的断裂性质为过载断裂;

2）断裂原因为选用30x5直径拉杆有效承载截面减小，安全系数偏低，在冲击作用下发生断裂，更改为35x7直径拉杆提高安全系数，可有效避免拉杆断裂问题。

参考文献：

[1]严扬，刘志国，高华云，等.汽车造型设计概论[ M] .北京：清华大学出版社，2005.35 -36.

[2]李莹，刘高远，张立新.某汽车车轮半轴断裂失效分析[ J] .失效分析与预防，2007，2（2）：40 -44.