车桥半轴齿轮断裂分析及有限元模拟.docx

摘要:车桥半轴齿轮是差速器的重要组成部分，在差速器工作中也扮演着十分重要的角色。本文所研究材料的是20CrMnTi渗碳钢，含碳量在0.2%左右，其淬透性较高。本文主要针对断裂的半轴齿轮进行实验分析和模拟分析，通过断口的形貌分析，成分分析以及用显微维氏硬度计对试样进行硬度分析并通过有限元模拟分析等来进一步了解齿轮失效的原因。

试验结果表明：(1)齿轮渗碳层厚度大约在0.8mm左右，其渗碳层显微组织为较高硬度的针状马氏体和一小部分残留奥氏体，心部的显微组织有一部分回火索氏体和少数铁素体。硬度值的最高值为785.1HV，最小值在心部的位置，硬度值为307.5HV。表面硬化处理基本符合条件，实验所测得的硬度值也在合理的范围内，渗碳处理也基本符合工艺要求。（2）ABAQUS模拟结果可得，在半轴齿轮的齿根处最下角的弯曲应力最大，最容易发生断裂，半轴齿轮的断裂因为应力集中或者齿轮的啮合过程挤压力过大超过齿轮的屈服强度最终导致齿轮断裂，与半轴齿轮实际的断裂发生处吻合。

关键词   半轴齿轮；三维建模；失效分析；ABAQUS

目录

摘要

Abstract

1绪论-4

1.1课题研究背景及意义-4

1.2课题研究现状-4

1.3差速器构成及其作用-5

1.3.1差速器结构-5

1.3.2差速器半轴齿轮的作用-5

1.4半轴齿轮的加工方法及工艺路线-6

1.5半轴齿轮的失效形式-7

1.6差速器有限元分析-9

1.7课题主要研究内容-10

2 试验材料及方法-11

2.1  实验材料-11

2.2实验方法-11

3. 实验结果及分析-14

3.1失效齿轮的宏观分析-14

3.2 显微组织分析-14

3.3 样品硬度检验-16

4 数值模拟-19

4.1半轴齿轮的模型图-19

4.2 ABAQUS的数值模拟-19

4.2.1ABAQUS中导入半轴齿轮模型-19

4.2.2设置材料和截面特性-20

4.2.3模型装配-21

4.2.4创建分析步-21

4.2.5创建载荷和边界条件-22

4.2.6网格划分及网格生成-23

4.2.7提交生成、运行和监控作业-25

4.2.8可视化模块分析-25

结论-27

致谢-28

参考文献-29