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(cè)

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(cè)方法研究對(duì)再制造的發(fā)展有很大的意義，再制造的對(duì)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(wèn)題，如果對(duì)使用后的零件不經(jīng)壽命預(yù)測(cè)而輕易報(bào)廢，就會(huì)造成巨大浪費(fèi)；不經(jīng)過(guò)壽命預(yù)測(cè)而將已無(wú)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(cè)計(jì)算過(guò)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(cè)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(cè)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(duì)橋殼剩余疲勞壽命預(yù)測(cè)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(guò)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(wú)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(cè)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(duì)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(cè)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(píng)價(jià)指標(biāo)》進(jìn)行評(píng)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(jiàn)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(duì)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(jiàn)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(guò)道路試驗(yàn)來(lái)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(guó)家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，通過(guò)道路試驗(yàn)來(lái)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(guó)定遠(yuǎn)汽車實(shí)驗(yàn)場(chǎng)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(wú)雨（雪）無(wú)霧，相對(duì)濕度不超過(guò)85%；環(huán)境溫度35℃以下。

③試驗(yàn)地點(diǎn)

中國(guó)定遠(yuǎn)試驗(yàn)場(chǎng)。

（4）試驗(yàn)內(nèi)容

具體試驗(yàn)內(nèi)容見(jiàn)表3。

（5）試驗(yàn)結(jié)果

整車按試驗(yàn)大綱完成3萬(wàn)公里道路試驗(yàn)，試驗(yàn)過(guò)程中后驅(qū)動(dòng)橋總成未出現(xiàn)承載性能故障。通過(guò)對(duì)完成道路試驗(yàn)拆解、檢測(cè)，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(jiàn)表4。

表3 道路試驗(yàn)試驗(yàn)結(jié)果

整車完成3萬(wàn)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(jiàn)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(wàn)公里道路試驗(yàn)、拆解檢測(cè)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(wàn)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(cè)

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(wàn)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(wàn)公里

通過(guò)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(duì)應(yīng)關(guān)系，見(jiàn)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(duì)應(yīng)關(guān)系

根據(jù)表7中對(duì)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(jiàn)表8。

表7 后驅(qū)動(dòng)橋橋殼剩余疲勞壽命

通過(guò)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(wàn)公里、剩余當(dāng)量行駛里程43.8萬(wàn)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(wàn)公里、剩余當(dāng)量行駛里程29.2萬(wàn)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(guò)再制造修復(fù)后可以繼續(xù)使用。

5、結(jié)論

通過(guò)對(duì)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(guò)該關(guān)系對(duì)退役后驅(qū)動(dòng)橋殼進(jìn)行剩余壽命預(yù)測(cè)。該方法是通過(guò)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(wàn)公里需耗費(fèi)時(shí)間較長(zhǎng)，目前沒(méi)有對(duì)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(duì)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(duì)應(yīng)關(guān)系，形成數(shù)據(jù)庫(kù)。

[1] 張國(guó)慶,荊學(xué)東.產(chǎn)品可再制造性評(píng)價(jià)方法與模型[J].上海交通大學(xué)學(xué)報(bào)，2005，39(09)：1431-1436.

[2] 張安哥,朱成九,陳夢(mèng)成.疲勞、斷裂與損傷[M].成都:西南交通大學(xué)出版社,2006.

[3] 秦曄.廢舊汽車退役曲軸剩余疲勞壽命測(cè)評(píng)技術(shù)研究-48MnV 鋼疲勞損傷的磁記憶表征[D].上海:上海交通大學(xué),2006.

[4] J.Sehijve，F(xiàn)atigue of Structures and Materials in the 20th Century and the State of The Art[J].International Journal ofFatigue，2003 (25)：679-702.

[5] 董月香,高增梁.疲勞壽命預(yù)測(cè)方法綜述[J].大型鑄鍛件，2006 (03): 39-42.

[6] 姚衛(wèi)星.結(jié)構(gòu)疲勞壽命分析[M].北京:國(guó)防工業(yè)出版社，2003.

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。