金兄珍，冯贤

万向钱潮股份有限公司 浙江杭州 311215

万向节是实现变角度动力传递的机件，用于需要改变传动轴线方向的位置，是汽车驱动系统的万向传动装置的关键部件。

数字化有限元分析工具，方便产品设计工程师实现精准化、数字化优化设计，加快了产品开发进程，大大缩短了产品开发周期及样品投料进行实体试验成本。本文通过该产品十字轴失效分析及CAE有限元设计优化，达到设计优化改进的目的。

十字轴失效分析

客户反馈某万向节寿命达不到主机厂新车型的要求，该万向节十字轴借用老产品。该老产品十字轴是20世纪90年代设计的，供通用公司配套，一直沿用至今。客户主要考虑新车型的节型限制，选择该款万向节十字轴。客户在原试验基础上增加了总成反向扭转疲劳试验，加载扭矩增加了5%，虽然零件支持力满足要求，但是，万向节十字轴发生轴颈部位断裂提前失效。

1.显微组织分析

技术质量专家检查了失效样件中的十字轴零件，对其进行显微组织分析。

对失效件进行金相制样，硝酸酒精溶液进行腐蚀，使用金相显微镜进行放大至500X检查。经检查发现，十字轴轴颈表面组织为回火针状马氏体5级，残余奥氏体5%和少量碳化物1级；轴颈根部断裂处金相组织为回火针状马氏体5级（见图1），残余奥氏体5%和少量碳化物1级；心部组织为低碳马氏体（见图2）。

图1 表面组织

图2 心部组织

将轴颈部分安装固定好后，进行抛光，根据横切面的显微硬度，得出渗碳淬硬层深度为1.422mm，表面硬度59.5HRC，心部硬度为44.5HRC，没有发现缺陷或不正常的特征，金相组织和材质均符合工程图样技术要求。……