曾亮，李文广，张志伟，李雷

1.内燃机可靠性国家重点实验室，山东 潍坊 261061;2.潍柴动力股份有限公司，山东 潍坊 261061

0 引言

飞轮壳连接发动机本体和变速器，是柴油机的一个重要基础件[1-3]，承担发动机及变速箱的部分重量，同时保护离合器和飞轮[4-6]。若飞轮壳固定螺栓在路面冲击载荷、发动机内部激励等交变应力作用下断裂，将导致飞轮壳破裂[7-9]。飞轮壳固定螺栓设计不合理、加工质量不达标、选用材料不合格等都可能导致螺栓断裂[10-13]。本文中针对某拖拉机用发动机发生的飞轮壳螺栓断裂故障，通过宏观断口分析、加工质量分析、材料检验、受力分析等手段对螺栓进行失效分析，确定断裂原因，对螺栓承压面进行优化设计，为飞轮壳固定螺栓的设计和失效改进提供参考。

1 失效分析

1.1 故障描述

配套大马力拖拉机的某柴油机发生飞轮壳多处固定螺栓断裂故障，故障部位如图1所示。

a)松脱及断裂螺钉 b)接触面压溃 图1 故障部位

图2 飞轮壳固定螺栓

由图1可知，飞轮壳有部分螺栓脱出，机体与飞轮壳产生约5 mm左右的缝隙。

飞轮壳与机体之间通过6个M12×45(12.9级)、10个M10×35(12.9级)、2个M10×60(12.9级)六角头螺栓固定，如图2所示。飞轮壳紧固螺栓采用力矩法拧紧，M10、M12螺栓的拧紧力矩分别为76、131 N·m。

1.2 断口分析

故障现场返回3个断裂螺栓，对断裂螺栓进行宏观断口分析，如图3所示。

由图3可知：1)螺栓发生了单向弯曲的高应力低周疲劳断裂；2)螺栓存在较大的应力集中，疲劳源区均存在较多的疲劳沟槽，其中2号螺栓疲劳沟槽最为明显，布满整个螺栓牙底处，深度约为1 mm。……