, ,

(神龙汽车有限公司, 武汉 430056)

发动机惰轮铁轮开裂失效分析

曹鑫,陈小工,胡四军

(神龙汽车有限公司, 武汉 430056)

某汽车发动机在行驶过程中出现助力转向系统失效的现象，拆解后发现发动机的惰轮发生了开裂失效。通过断口分析、化学成分分析、硬度测试、金相检验、受力分析等方法，分析了该惰轮失效的原因。结果表明：惰轮铁轮本身实际承受的力大于惰轮的设计最大径向力，铁轮的设计强度不足，从而导致铁轮在使用过程中沿圆弧倒角发生低周疲劳开裂失效。最后通过改进惰轮的设计工艺，有效地解决了该问题。

惰轮；铁轮；开裂；低周疲劳；受力分析

惰轮通常与张紧轮配合使用，用来保持皮带的张紧力，减少皮带的跨度振动[1]，惰轮的失效会导致车辆在行驶过程中失去转向助力。某型号车辆在行驶过程中连续发生多起助力转向系统失效的现象[2]。通过现场勘查拆解后发现，发动机惰轮的铁轮沿圆弧倒角处出现开裂状况，开裂失效的惰轮如图1所示。笔者通过对失效零件的理化性能、断裂形式、受力情况等进行分析，查明了导致惰轮铁轮断裂失效的根本原因。

图1 失效惰轮外观Fig.1 Appearance of the failure idle gear:a) assembly position; b) cracking morphology

图2 开裂惰轮断口宏观形貌Fig.2 Macroscopic fracture morphology of the cracking idle gear

图3 惰轮铁轮断口各区域的宏观形貌Fig.3 Macroscopic morphology in each region of fracture surface of the iron wheel of the idler gear:a) cracking initial region; b) tear ridge; c) shear lip

1 理化检验

1.1断口分析

将失效惰轮铁轮沿开裂部位打开进行断口分析，惰轮的断口宏观形貌如图2所示，断裂起源于内径圆角处，裂纹从该处向两侧扩展，箭头所示为断裂扩展方向，断裂起始区一次台阶特征明显，扩展区为撕裂棱形貌，扩展区边缘为最后开裂的剪切唇区[2]，如图3所示。……