变速箱齿轮剩余疲劳寿命预测及再制造可行性研究

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1、1．1引言第一章绪论目前，随着经济的飞速发展、人口的迅猛增长和制造业的巨大进步，对能源的消耗达到了空前的程度。各国在加快实现工业化的过程中，矿产资源的供需缺口巨大，图1．1川给出了2000年分析的全球重要金属矿产可开采年限(储产比)。能源的日趋枯竭和环境的日趋恶化已经成为人类关注的主题之一。300250200廿交150廿100500铁铝铜锌镍铬锰钨图1．1全球中重要金属矿产可开采年限(2000年)作为制造业中最大的资源消耗源和最大的环境污染源之一的汽车产业来说，2004全世界拥有各型汽车近7亿辆，新车的年生产量约5000万辆，同时每年

2、约有3000万辆旧车报废，产生约几十亿吨废弃物。根据目前的估计，预计到2010年，汽车的总保有量将超过8亿辆【21。近年来，我国汽车工业发展迅速，汽车产量不断增长。与此同时，随着社会经济的发展和人民生活水平的提高，汽车消费量也在持续增长，如表1．1[3-5】所示。据统计f6】，2005年我国机动车消耗的石油占全国石油需求的43％，预计到2010年机动车的石油消耗将占当年石油需求的57％。表1．1中国汽车发展及预测～般汽车的报废量为其社会保有量的3％～5嘣71，随着保有量的激增，越来越多的汽车进入报废阶段。若这些报废汽车得不到及时的处置

3、和回收，随意丢弃就会占用大量场地，风雨侵蚀下很快就会失去循环利用的价值，从而造成资源的巨大浪费。表1-2[81给出了日本汽车材料的构成，参照表中的数据计算，我国报废汽车每年所产生的废钢铁约在100万吨以上，用于回炉炼钢相当于替代矿石400万吨。表1-2日本汽车材料构成有色金属铜铝铅6．10．618738锌0．56小计21．8260合计1001193此外，报废汽车里的空调冷冻液、防冻液、刹车油等都是严重的污染源，一旦泄露，会造成环境污染，破坏大气臭氧层。一些重金属将长期滞留于环境中，破坏了生态环境，并随时可能通过一些渠道进入人体，给人们

4、健康带来威胁。表1．3[91给出了报废汽车中的危险废弃物及其主要危险特征。2表1．3报废汽车中的危险废弃物及主要危险特征危险废弃物名称危险特征废液化气罐废安全气囊废蓄电池废尾气净化催化剂废汽油、柴油、机油、润滑油、液压油废制动液、防冻剂、防爆剂废空调制冷剂废轮胎反应性、易燃性反应性毒性、腐蚀性毒性易燃性毒性毒性(温室效应气体)易燃性报废汽车的循环再利用，不仅能解决将其随意废弃对环境所造成的负面影响，而且还能避免其所含宝贵资源的巨大浪费，另外它对国家倡导的节能减排理念也有巨大的推动作用。从循环经济理念出发，采取科学的方法来实现报废汽车的

5、回收处理，对保护环境及资源的综合利用、解决我国资源紧缺及促进我国汽车工业的发展、推动社会、经济、环境的协调发展等方面都具有十分重要的意义。目前全球制造商在各国政府的压力下，正越来越多地将循环经济的概念融入到产品设计和制造过程中。各国都在致力于研究可持续性发展战略，如推行绿色清洁化生产，对废弃产品或进行材料回收或进行再制造。实践证明再制造是解决资源短缺、环境污染和材料再利用的最佳方法和途径，是符合可持续发展战略的一项绿色系统工程，它将成为21世纪的重要学科【l⋯。1．2再制造的概念、内涵及效益1．2．1再制造的概念再制造(Remanuf

6、acturing)是重用(Reuse)的一种形式，是以废旧退役的零部件为“原料”，采用各种再制造成形技术，批量地恢复零部件尺寸、形位、表面质量和性能要求，经过装配形成新产品再使用【11】。再制造不仅仅是对产品寿命的延长和功能的恢复，而且还要随着技术的发展和进步而逐步升级。中国工程院院士徐滨士指出[12】，再制造是一个以产品全寿命周期设计和管理为指导，以优质、高效、节能、节材、环保为目标，以先进技术和产业化为手段，来修复或改造废旧产品的一系列技术措施或工程活动的总称。再制造包括再制造加工和过时产品的性能升级，是产品维修、报废阶段的一种再

7、生处理。再制造是绿色制造，是零件水平上的制造，零件的几何形状保持不变，功能不变，属于先进制造范畴。1．2．2再制造的内涵再制造工程采用快速成型技术、功能覆层技术、现代检测技术、质量控制技术等领域的最新成果，应用零件失效机理、损伤行为和使用价值评估等方面的最新成果，达到优质、高效、低耗、清洁、灵活生产的目的【l31。作为现代制造业的可持续发展模式，再制造具有和其它制造技术不同的特点。(1)再制造和维修再制造和维修的相同点是，当一个产品发生故障、不能正常工作时，这两种方式都可以使产品恢复正常使用性能，并且可以避免重新购买新产品和丢弃损坏的

8、老产品，都具有节约能源、节省材料、降低污染的优越性能。而再制造又不同于维修【l41。维修只是针对在使用年限内且没有全面、严重损坏的产品进行修复，目的只是恢复产品的原来性能，它是一种保持其正常运行而采取的措施，具有随机性、