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1、毕业设计说明书题目:减速机齿轮轴的失效分析院系：专业：学号：姓名：指导老师：完成日期：2006年5月24摘要本次设计主要的目的是对减速机齿轮轴进行失效分析；根据轴的零件图利用PRO/E进行实体建模；利用ANSYS软件进行各种分析(主要是应力分析)，找出输出轴结构上的不合理地方,得出该轴失效可能出现的原因。利用ANSYS对整个轴进行优化改进设计，对改进后的输出轴再一次进行ANSYS分析,得到合理的轴结构,从而完善减速机的总体设计效果。通过对轴化学成分、宏观、微观及力学性能等方面的一系列实验，分析出该轴的断裂原因，在此基础上，利用PRO/E软件对减速
2、器输出轴进行了较全面的有限元分析及优化设计，不但验证了实验分析的正确性，而且提出了合理的改进方案。24目录一失效分析概论1.1失效形式1.1失效形式二齿轮轴的失效分析2.1减速机输出轴概论2.2化学分析2.2宏观分析2.3微观分析2.4力学性能分析2.5小结三齿轮轴的有限元分析3.1建模3.2有限元分析3.2小结四结束语附录1参考文献24前言美国《金属手册》认为,机械产品的零件或部件处于下列三种状态之一时,就可定义为失效:①当它完全不能工作时;②仍然可以工作,但已不能令人满意地实现预期的功能时;③受到严重损伤不能可靠而安全地继续使用,必须立即从产
3、品或装备拆下来进行修理或更换时。机械产品及零部件常见的失效类型包括变形失效、损伤失效和断裂失效三大类。本文中减速器输出轴就是属于这种断裂失效。失效分析预测预防的总任务就是不断降低产品或装备的失效率,提高可靠性,防止重大失效事故的发生,促进经济高速持续稳定发展。从系统工程的观点来看,失效分析的具体任务可归纳为:①失效性质的判断;②失效原因的分析;③采取措施,提高材料或产品的失效抗力。失效分析是按一定的思路和方法判断失效性质、分析失效原因、研究失效事故处理方法和预防措施的技术活动及管理活动。产品或装备失效分析的目的不仅在于失效性质的判断和失效原因的明
4、确,而更重要的还在于为积极预防重复失效找到有效的途径。通过失效分析,找到造成产品或装备失效的真正原因,从而建立结构设计、材料选择与使用、加工制造、装配调整、使用与保养方面主要的失效抗力指标与措施,特别是确定这种失效抗力指标随材料成分、组织和状态变化的规律,运用金属学、材料强度学、工程力学等方面的研究成果,提出增强失效抗力的改进措施。既能得到提高产品或装备承载能力和使用寿命,又可做到充分发挥产品或装备的使用潜力,使材尽其用,这是产品或装备失效分析、预测预防研究的重要目的与内容。材料科学的兴起、先进测试技术的应用以及近代物理、化学等的全面发展，使得人
5、们能够从微观方面阐明产品失效的本质、规律和原因。近半个世纪所积累的失效分析知识与技术千百倍于人类前期有关知识的总和。但这种知识必然随着人类生产实践和科技进步而不断发展。虽然由于科技的发展，产品在设计、生产、使用与维修上的技术改进，使得产品的自动化程度愈高、技术愈密集，一旦出现失效，造成的损失就愈严重。因此失效分析将随着科技的高速发展显得更为重要。24Pro/ENGINEE是1985年美国波士顿PTC公司开发出来的参数化建模软件，目前已经成为三维建模软件的领头羊。目前已经发布了Pro/ENGINEERWILDFIRE3.O。它包括了在工业设计和机械
6、设计等方面的多项功能，还包括对大型装配体的管理、功能仿真、制造、产品数据管理等等。而且Pro/ENGINEER还提供了目前所能达到的最全面、集成最紧密的产品开发环境，本文所进行轴的结构分析就是基于Pro/ENGINEER这一软件。轴几乎是任何一种机械零件中不可缺少的重要零件之一,是最常见的失效零件,某厂一批减速器在使用不到半年内的齿轮轴相继发生几起断轴事件，而且断轴现象十分相似，给该厂造成了严重的经济损失。我们通过对减速器中的齿轮轴的宏、微观分析和结构分析，了解该轴的应力分布情况，找出应力集中部位，分析该系列轴断裂的原因,在此基础上充分利用PRO
7、/E技术进行进一步的应力分析,以验证宏、微观分析结果,再利用PRO/E技术进行轴的优化设计,达到改进轴的目的。这样既能保证设备的正常使用，提高工厂的经济效益，有很高的实用价值，而且为轴失效问题的分析可提供有效的参考资料。24第1章失效分析概论1.1失效分析的概念所谓失效，按照国家标准GB3187一82《可靠性基本词术语及定义》，就是:“产品丧失规定的功能”，对可恢复产品通常也称故障。为了研究失效的原因，确定失效的模式或机理，并采取补救或预防措施以防止失效再度发生的技术活动与管理活动，叫作“失效分析”。因此失效分析是可靠性工程的重要组成部分，也是保
8、证产品可靠性而需建立的反馈系统的重要环节。1.2失效的类型机械零件在使用过程中虽然有各种形式的失效，但多数是疲劳失效。机械零件的使用寿命
