万向节十字轴是十字轴式万向节的主要零件,十字轴万向节的主要作用是构成传动轴总成把发动机输出的动力通过传动轴总成输送给驱动桥,从而驱动车轮实现旋转运动。由于其工作特性,万向节十字轴极易出现磨损、裂纹甚至断裂等疲劳失效的情况,因此如何降低万向节十字轴裂纹产生概率、提高其抗疲劳强度从而延长其使用寿命等成为亟待解决的问题。本文针对某厂所生产的万向节十字轴出现疲劳失效情况,通过对十字轴万向节疲劳寿命试验设计和润滑脂性能对其疲劳失效影响等关键技术方面进行机理分析及试验,得到具体研究结果如下:(1)通过对十字轴硬度与磨损的试验分析,得出十字轴硬度在62HRC时可以实现材料硬度与抗疲劳磨损能力的最佳组合;通过对十字轴有效渗碳层的测量,分析总结出了只有保证高硬度区(HV≥550)的渗碳层深度与总渗碳层深度比值大于50%时,才能从根本上提高材料的抗疲劳性能;金相实验的分析结果表明淬火温度过高或时间过长会导致合金内部晶粒因过热而粗大,沿晶界生成氧化物从而造成晶界结合力大幅度下降,极易出现疲劳裂纹失效。(2)通过对十字轴万向节疲劳寿命总成试验,根据试验数据和结果分析十字轴轴承内部游隙在设计时要考虑对温度的补偿;十字轴轴承间隙应控制在0.1mm~0.4mm之内;滚针外形设计采用全凸度滚针,在滚针上增加一定的曲面率可以在很大程度上避免出现滚针端部因应力集中造成的疲劳失效甚至折断。并经试验证明改进外形后的滚针使十字轴整体疲劳寿命提高了74%。(3)通过对十字轴所用润滑脂性能对疲劳失效情况的分析和研究,可知把不同种类的极压抗磨剂按照一定比例混合加入润滑脂使用,可以明显提高其抗磨极压性能,从而可以很大程度上提高万向节十字轴疲劳寿命;由于润滑脂的耐温性,在选用润滑脂时还必须要考虑十字轴润滑部位的最高和最低温度,避免其因润滑脂耐温性不适引起的疲劳失效现象;润滑脂还要具备对密封橡胶的相容性,防止造成橡胶的迅速老化失去密封性,造成润滑脂流失或杂质入内,从而导致轴颈与轴承的磨损失效。