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三球销式等速万向节是车用等速万向节总成中的一种，常用于等速驱动轴的内侧，与差速器、减速器或变速器连接，用来传递转矩以及转向角度的变化。这种万向节在功能上既要满足转向角度的变化，又要满足车轮转向时能够达到最大角度，因此大摆角球头三叉节的应用逐渐引入。受大摆角的影响，球头三叉节强度提升尤为重要。本文在对球头三叉节失效分析的基础上进行受力及仿真优化设计，提高其性能。

发现问题

某主机厂对某车型在上线前进行极限工况寿命测试时，发现车身抖动并伴随着动力转矩传递衰减，发生早期失效。经检查发现，等速驱动轴总成内球笼发生失效，拆解后确认是内球笼的球头三叉节开裂失效。开裂的位置在球头三叉节其中一轴颈根部圆弧处，三个球径表面没有出现明显失效，如图1所示。主机客户退回的试验件只有球头三叉节，没有提供滚针、球环、滚针挡圈及三柱槽壳等零件实际情况，致使各个连接部位的状态及信息难以获得，无形中加大了失效分析难度。

对该球头三叉节失效进行分析：

图1 球头三叉节开裂

1）对工况进行分析。此为极限工况下的强度测试，该款球头三叉节的使用工作扭矩要求提升了12%，但球头三叉节的节型未相应提升，存在潜在扭转疲劳、寿命不足的风险。

2）对球头三叉节关键尺寸轴颈直径和轴颈根部R复核，符合产品工程图样技术要求。……