焦東風(fēng)，潘秀琴

( 1.合肥美橋汽車底盤及傳動(dòng)系統(tǒng)有限公司，安徽 合肥 230000；

2.合肥工業(yè)大學(xué)，安徽 合肥 230000; 3.安徽三聯(lián)學(xué)院，安徽 合肥 230000 )

后驅(qū)動(dòng)橋橋殼剩余疲勞壽命預(yù)測

焦東風(fēng)1,2，潘秀琴3

( 1.合肥美橋汽車底盤及傳動(dòng)系統(tǒng)有限公司，安徽 合肥 230000；

2.合肥工業(yè)大學(xué)，安徽 合肥 230000; 3.安徽三聯(lián)學(xué)院，安徽 合肥 230000 )

剩余疲勞壽命的預(yù)測方法研究對再制造的發(fā)展有很大的意義，再制造的對象其剩余壽命是否足夠滿足下一個(gè)生命周期需求，是再制造面臨的重要技術(shù)難題，也是進(jìn)行再制造加工前需要解決的問題，如果對使用后的零件不經(jīng)壽命預(yù)測而輕易報(bào)廢，就會(huì)造成巨大浪費(fèi)；不經(jīng)過壽命預(yù)測而將已無剩余疲勞壽命的零件再裝機(jī)使用，會(huì)存在安全隱患。目前剩余疲勞壽命的預(yù)測計(jì)算過程較為復(fù)雜，與產(chǎn)品實(shí)際疲勞壽命存在偏差，實(shí)際操作性不強(qiáng)，本文提出基于后驅(qū)動(dòng)臺(tái)架試驗(yàn)、道路試驗(yàn)的橋殼剩余疲勞壽命預(yù)測方法。

再制造；剩余疲勞壽命；后驅(qū)動(dòng)橋；臺(tái)架試驗(yàn)；道路試驗(yàn)；預(yù)測方法

10.16638/j.cnki.1671-7988.2015.09.044

CLC NO.: U467.4 Document Code: A Article ID: 1671-7988(2015)09-135-03

引言

基于后驅(qū)動(dòng)臺(tái)架試驗(yàn)、道路試驗(yàn)對橋殼剩余疲勞壽命預(yù)測方法，其理論依據(jù)為：根據(jù)Miner線性疲勞累積損傷理論，在試樣受載過程中，每一載荷循環(huán)都損耗試樣一定的有效壽命分量，各循環(huán)應(yīng)力產(chǎn)生的所有損傷分量相加為1時(shí)，試樣就發(fā)生破壞。因此后驅(qū)動(dòng)橋殼無論在正常使用、道路試驗(yàn)、臺(tái)架試驗(yàn)情況下，其累計(jì)疲勞壽命為一個(gè)定值。預(yù)測方法：選取同批次、同一制造水平、同型號(hào)的后驅(qū)動(dòng)橋殼，抽取5臺(tái)套進(jìn)行臺(tái)架試驗(yàn)、3臺(tái)套裝車進(jìn)行道路試驗(yàn)，得出橋殼臺(tái)架試驗(yàn)壽命及道路試驗(yàn)里程，再對完成道路試驗(yàn)后驅(qū)動(dòng)橋橋殼進(jìn)行臺(tái)架試驗(yàn)，得出其臺(tái)架剩余疲勞壽命，以臺(tái)架剩余疲勞壽命反推剩余道路試驗(yàn)壽命（臺(tái)架試驗(yàn)壽命減去臺(tái)架剩余壽命所得數(shù)值即為本次道路試驗(yàn)所消耗的臺(tái)架疲勞壽命），再以剩余道路試驗(yàn)壽命乘以其各種路面強(qiáng)化系數(shù)得到后驅(qū)動(dòng)橋橋殼剩余疲勞壽命，并判定其能否滿足下一個(gè)服役周期要求。具體預(yù)測方法流程如圖1所示。

1、后驅(qū)動(dòng)橋橋殼臺(tái)架試驗(yàn)

本次試驗(yàn)樣件為某公司生產(chǎn)的某型號(hào)后驅(qū)動(dòng)橋橋殼總成，樣本容量8臺(tái)套，隨即抽取5臺(tái)套進(jìn)行該臺(tái)架試驗(yàn)。其試驗(yàn)參數(shù)是根據(jù)該后驅(qū)動(dòng)橋總成所配車型而定，并按QC/T533-1999《汽車驅(qū)動(dòng)橋臺(tái)架試驗(yàn)方法》進(jìn)行試驗(yàn)、按QC/T 534-1999《汽車驅(qū)動(dòng)橋臺(tái)架試驗(yàn)評價(jià)指標(biāo)》進(jìn)行評價(jià)。

（1）試驗(yàn)?zāi)康?/p>

檢查后驅(qū)動(dòng)橋橋殼垂直彎曲疲勞壽命。

（2）試驗(yàn)設(shè)備

巨一自動(dòng)化裝備有限公司生產(chǎn)的后橋殼總成疲勞強(qiáng)度試驗(yàn)臺(tái)，型號(hào)：ZDH-QK-PL，設(shè)備編號(hào)：ZDH-07001-SYT01，準(zhǔn)確度：±1%。

（3）試驗(yàn)條件

后驅(qū)動(dòng)橋殼總成關(guān)鍵外部聯(lián)接參數(shù)及加載參數(shù)見表1。

表1 后驅(qū)動(dòng)橋殼總成關(guān)鍵外部聯(lián)接參數(shù)及加載參數(shù)

（5）數(shù)據(jù)處理

后驅(qū)動(dòng)橋殼總成垂直彎曲疲勞壽命遵循對數(shù)正態(tài)分布（或威布爾分布），取其中值疲勞壽命。

（6）試驗(yàn)結(jié)果

具體試驗(yàn)結(jié)果見表2。

表1 后驅(qū)動(dòng)橋殼總成試驗(yàn)結(jié)果

2、后驅(qū)動(dòng)橋道路試驗(yàn)

（1）試驗(yàn)?zāi)康?/p>

通過道路試驗(yàn)來考核某型號(hào)后橋總成的可靠性以及制動(dòng)器的制動(dòng)性能是否達(dá)到設(shè)計(jì)任務(wù)書及國家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，通過道路試驗(yàn)來檢驗(yàn)后橋及相關(guān)聯(lián)件在運(yùn)動(dòng)中是否與車身干涉。

（2）試驗(yàn)依據(jù)

《某車型設(shè)計(jì)任務(wù)書》、《中國定遠(yuǎn)汽車實(shí)驗(yàn)場汽車產(chǎn)品定性可靠性實(shí)驗(yàn)規(guī)程》。

（3）試驗(yàn)條件

①樣車驗(yàn)收

完整的樣車三臺(tái)，試驗(yàn)部應(yīng)該根據(jù)樣車裝配調(diào)整技術(shù)條件及GB7258-2004。

《機(jī)動(dòng)車運(yùn)行安全技術(shù)條件》的有關(guān)規(guī)定，檢查車輛裝配、調(diào)整狀態(tài)的完整性。

表2 試驗(yàn)內(nèi)容

②氣象條件

天氣無雨（雪）無霧，相對濕度不超過85%；環(huán)境溫度35℃以下。

③試驗(yàn)地點(diǎn)

中國定遠(yuǎn)試驗(yàn)場。

（4）試驗(yàn)內(nèi)容

具體試驗(yàn)內(nèi)容見表3。

（5）試驗(yàn)結(jié)果

整車按試驗(yàn)大綱完成3萬公里道路試驗(yàn)，試驗(yàn)過程中后驅(qū)動(dòng)橋總成未出現(xiàn)承載性能故障。通過對完成道路試驗(yàn)拆解、檢測，判定該橋殼未出現(xiàn)變形、裂紋等影響承載性能缺陷，可以進(jìn)行臺(tái)架剩余疲勞壽命試驗(yàn)。具體結(jié)果見表4。

表3 道路試驗(yàn)試驗(yàn)結(jié)果

整車完成3萬公里道路試驗(yàn)，轉(zhuǎn)換成汽車普通道路當(dāng)量行駛里程計(jì)算見表5。

表4 道路試驗(yàn)轉(zhuǎn)化為當(dāng)量行駛里程結(jié)果

3、完成道路試驗(yàn)的后驅(qū)動(dòng)橋殼臺(tái)架試驗(yàn)

本次試驗(yàn)樣件為完成3萬公里道路試驗(yàn)、拆解檢測合格的3臺(tái)后驅(qū)動(dòng)橋橋殼總成進(jìn)行該臺(tái)架試驗(yàn)。其試驗(yàn)參數(shù)與前文所述5臺(tái)進(jìn)行后驅(qū)動(dòng)橋殼總成垂直疲勞臺(tái)架試驗(yàn)相同，試驗(yàn)設(shè)備、試驗(yàn)方法、試驗(yàn)地點(diǎn)均相同。

（1）試驗(yàn)?zāi)康?/p>

檢查完成3萬公里道路試驗(yàn)后的后驅(qū)動(dòng)橋橋殼臺(tái)架剩余垂直彎曲疲勞壽命。

（2）試驗(yàn)結(jié)果

表5 后驅(qū)動(dòng)橋橋殼臺(tái)架剩余垂直彎曲疲勞壽命結(jié)果

4、后驅(qū)動(dòng)橋橋殼剩余疲勞壽命預(yù)測

初始臺(tái)架中值疲勞壽命：92.1×104次

剩余臺(tái)架中值疲勞壽命：55.1×104次

消耗臺(tái)架中值疲勞壽命：92.1×104-55.1×104=37×104次道路試驗(yàn)里程：3萬公里

道路試驗(yàn)總強(qiáng)化系數(shù)：9.3

道路試驗(yàn)當(dāng)量行駛里程：29.2萬公里

通過以上數(shù)據(jù)可以得出道路試驗(yàn)里程、總強(qiáng)化系數(shù)、當(dāng)量行駛里程、消耗臺(tái)架疲勞壽命對應(yīng)關(guān)系，見表7。

表6 路試驗(yàn)里程、總強(qiáng)化系數(shù)、當(dāng)量行駛里程、消耗臺(tái)架疲勞壽命對應(yīng)關(guān)系

根據(jù)表7中對應(yīng)關(guān)系，可以計(jì)算出后驅(qū)動(dòng)橋橋殼剩余疲勞壽命，見表8。

表7 后驅(qū)動(dòng)橋橋殼剩余疲勞壽命

通過表8可知，該型號(hào)后驅(qū)動(dòng)橋橋殼總成剩余道路試驗(yàn)壽命4.5萬公里、剩余當(dāng)量行駛里程43.8萬公里均大于整車可靠性試驗(yàn)要求的道路試驗(yàn)壽命3萬公里、剩余當(dāng)量行駛里程29.2萬公里要求，因此，該后驅(qū)動(dòng)橋橋殼總成退役后能夠滿足下一個(gè)生命周期需求，經(jīng)過再制造修復(fù)后可以繼續(xù)使用。

5、結(jié)論

通過對某公司同型號(hào)、同批次后驅(qū)動(dòng)橋殼分別進(jìn)行臺(tái)架疲勞試驗(yàn)、整車道路試驗(yàn)、完成道路試驗(yàn)后的后驅(qū)動(dòng)橋殼臺(tái)架疲勞試驗(yàn)，建立臺(tái)架疲勞試驗(yàn)壽命、整車道路試驗(yàn)里程、整車當(dāng)量行駛里程之間的關(guān)系，通過該關(guān)系對退役后驅(qū)動(dòng)橋殼進(jìn)行剩余壽命預(yù)測。該方法是通過臺(tái)架疲勞試驗(yàn)、整車道路試驗(yàn)，數(shù)據(jù)、結(jié)論均比較可靠，但由于整車正常使用至30萬公里需耗費(fèi)時(shí)間較長，目前沒有對退役后驅(qū)動(dòng)橋橋殼進(jìn)行整車使用的跟蹤驗(yàn)證。本文僅對某一種型號(hào)后驅(qū)動(dòng)橋在其特定車型配置下進(jìn)行試驗(yàn)、研究，其試驗(yàn)結(jié)果不能直接使用于其他系列產(chǎn)品，需要進(jìn)行不同型號(hào)產(chǎn)品進(jìn)行該類試驗(yàn)，才能建立全系列產(chǎn)品在特定車型配置下的疲勞壽命對應(yīng)關(guān)系，形成數(shù)據(jù)庫。

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Prediction method of the rear drive axle housing residual fatigue life

Jiao Dongfeng1,2, Pan Xiuqin3
( 1. Hefei AAM automobile driveline&chassis transmission and Chassis Systems Co., Ltd., Anhui Hefei 230000; 2. Hefei University of Technology, Anhui Hefei 230000; 3.Anhui Sanlian University, Anhui Hefei 230000 )

The prediction methods of remaining fatigue life are of great significance to remanufacture. Whether the remanufacturing object’s residual life can satisfy the needs of the next life cycle is a technical problem in remanufacture industry, also it is a problem needs to be overcame before reproduction. Generally speaking, do not predict the life of used object would lead to scrap and this will cause wasting of resource; similarly, using reproduced object, which has been of no residual life, without forecasting the life before would take safety risks. While at present time the prediction process of residual fatigue life is so complicated that there usually exists deviation between prediction and reality and lacks of practical operation. This essay presents the prediction methods of remaining fatigue life for axle housing which based on the rear drive experiment and explores the effects of road test.

remanufacturing; rear driving axle; residual fatigue life; rear bench test; road test; prediction method

U467.4

A

1671-7988（2015）09-135-03

焦東風(fēng)，就職于合肥美橋汽車傳動(dòng)及底盤系統(tǒng)有限公司。