IM电驱动与轴承188·2023年增刊固定节TPE护套磨损失效风险评估方法研究许洲，王苗，李磊（上海纳铁福汽车传动轴系统有限公司，上海200240）摘要：本文针对固定式等速万向节TPE护套在传动轴台架试验和实际车辆使用中发生的磨损失效，对TPE护套在大工作角度下的变形和自接触行为进行了有限元分析，并基于Archard磨损模型，提出用护套表面自接触应力和表面相对滑移速率的乘积作为表征护套磨损风险的磨损因子。通过对TPE护套在大角度下变形和回转运动的简化分析，得到了护套波峰之间相对滑移速率的估算方法，并将估算结果和显式动力学分析结果进行了对比。通过本文提出的方法得到的护套磨损因子，可以准确地发现护套表面的磨损风险部位，并可对护套磨损风险进行量化评估。关键词：等速万向节；TPE护套；磨损1前言前轮驱动轿车的固定式万向节在车辆行驶过程中会在很大的摆动角度下工作，护套波峰之间会发生自接触和相互挤压，导致局部发生磨损破坏，并最终导致万向节油脂流失而发生早期失效。TPE逐渐取代橡胶，成为固定式万向节护套的材料。TPE材料的强度和刚性等指标远好于橡胶，因此TPE护套的壁厚可减少到橡胶护套壁厚的30%左右，所以在TPE护套的设计阶段，需要对护套磨损的风险进行准确的评估，并采取相应措施防止护套发生磨损失效。图1所示为在万向节台架试验中发生的典型的TPE护套磨损情况。护套不同部位编号方法如图2所示，将护套波峰和波谷从护套大端开始进行编号，其中波峰以1P、2P等表示，波谷以1R、2R等表示，波峰两侧和波谷的过渡部位分别以1A/1B、2A/2B等表示，可以看出，在万向节大角度工况下，护套的1B和2A、2B和3A、3B和4A部位均发生相互挤压，表面都有磨损，其中3B和4A之间的磨损最为严重，最终的破裂位置都发生在3B靠近3P的部位。为预测TPE护套磨损失效风险，研究了TPE护套材料的理化性能与力学行为，在单轴拉伸、双轴拉伸和平面拉伸三个基本试验的基础上，获取TPE材料的应力—应变关系，采用Mooney-Rivlin应变能密度函数的超弹性本构模型对TPE护套在大工作角度下的变形和自接触行为进行了有限元分析，提出计算护套表面相对滑移速率的简单方法，并基于Archard磨损模型，计算了表征护套磨损风险的磨损因子。计算结果表明，用本文提出的方法得到的护套磨损因子，可以准确地发现护套表面的磨损风险部位，并能对护套磨损失效风险进行量化评估。电驱动与轴承IM投稿网站：tougao.idnovo.com.cn2023年增刊·189图1TPE护套台架实验磨损失效图2...
