減速器輸出軸的失效分析和優(yōu)化設計畢業(yè)論文.doc

1摘要本文通過失效分析的概念、失效分析的發(fā)展、失效分析的目的、失效分析的方法、失效分析的思路和失效分析的程序從各方面對失效分析進行了詳細的闡敘。圍繞失效分析，對減速器高速軸的在生產(chǎn)中出現(xiàn)的失效，主要是軸徑變化較大處的斷裂。從減速器軸的化學成分、宏觀、微觀、及力學性能等方面進行了分析，了解該軸的應力分布情況，找出應力集中部位，分析該類軸斷裂的原因。通過分析可以看出，斷裂發(fā)生在階梯軸過渡位置。而斷裂失效的軸件中有80%屬疲勞斷裂，疲勞斷裂的原因主要是應力集中。說明該處有嚴重的應力集中。在此基礎上，利用PRO/E軟件對軸建模，通過ANSYS對減速器軸進行了較全面的有限元分析，在得知其應力分布、模型位移分布的情況下對軸進行了優(yōu)化設計，不但驗證了實驗分析的正確性，而且提出了合理的改進方案。關(guān)鍵詞失效分析；斷裂；有限元；PRO/E；軸2目錄摘要畢業(yè)設計任務書前言1第一章失效分析1.1失效分析的概念21.2失效分析的發(fā)展21.3失效分析的目的31.4失效分析的方法31.5失效分析的思路41.6失效分析的程序5第二章減速器高速軸的失效分析2.1宏觀分析92.2性能檢查92.3微觀分析92.4小結(jié)10第三章軸的有限元分析及優(yōu)化設計3.1PRO/E建模113.2ANSYS分析123.3減速器軸的優(yōu)化設計143.4結(jié)論16結(jié)束語17參考文獻18致謝193畢業(yè)設計任務書（減速機高速軸的失效分析及優(yōu)化設計）一、課題內(nèi)容“減速機高速軸的失效分析及優(yōu)化設計”課題從實際出發(fā)，采用PRO/E和ANSYS軟件對機械產(chǎn)品進行開發(fā)和研究,是一種最現(xiàn)代的機械設計方法。具體內(nèi)容如下：1.首先對減速機高速軸進行失效分析；2.根據(jù)軸的零件圖利用PRO/E進行實體建模；3.利用ANSYS軟件進行各種分析(主要是應力分析)，找出高速軸結(jié)構(gòu)上的不合理地方,得出該軸失效可能出現(xiàn)的原因。4.利用ANSYS對整個軸進行優(yōu)化改進設計，對改進后的高速軸再一次進行ANSYS分析,得到合理的軸結(jié)構(gòu),從而完善減速機的總體設計效果。二、課題任務要求要求學生具備機械設計、機械原理及機械制造工藝等方面的基本知識，掌握了PRO/E和ANSYS軟件的使用,并具備較強的分析問題、解決問題的能力。設計任務要求：1.設計說明書1份字總體設計圖1張A0圖3.高速軸優(yōu)化前及優(yōu)化后設計圖各1張A3圖4.高速軸建模圖1張5.高速軸結(jié)構(gòu)分析圖4-8張4前言減速器是一種不可缺少的機械傳動裝置，在各行各業(yè)中十分廣泛地使用著。減速器多以齒輪傳動、蝸桿傳動為主，而軸是減速器中不可缺少的重要零件之一,也是最常見的失效零件。軸是減速器的關(guān)鍵部件。減速器廣泛應用于各種機械、礦山、冶金、油田、農(nóng)業(yè)等行業(yè)，由于工作條件惡劣，過載時間長，加之頻繁的正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)，經(jīng)常在階梯軸的結(jié)合處產(chǎn)生裂紋，最終導致斷裂事故，給生產(chǎn)及安全造成很大的影響。某廠一批減速器在使用不到半年內(nèi)相繼發(fā)生幾起斷軸事件，而且斷軸現(xiàn)象十分相似，給該廠造成了嚴重的經(jīng)濟損失。為此，我們對減速器高速軸的斷裂原因進行了比較系統(tǒng)的分析：軸的宏、微觀分析和結(jié)構(gòu)分析，了解該軸的應力分布情況，找出應力集中部位，分析該類軸斷裂的原因。在此基礎上充分利用PRO/E技術(shù)進行進一步的應力分析,以驗證宏、微觀分析結(jié)果,再利用PRO/E技術(shù)進行軸的優(yōu)化設計,達到改進軸的目的。使減速器的工作性能達到最優(yōu)。這樣既能保證設備的正常使用，提高工廠的經(jīng)濟效益，有很高的實用價值，而且為軸失效問題的分析可提供有效的參考資料。Pro/ENGINEE是1985年美國波士頓PTC公司開發(fā)出來的參數(shù)化建模軟件，目前已經(jīng)成為三維建模軟件的領頭羊。目前已經(jīng)發(fā)布了Pro/ENGINEERWILDFIRE3.O。它包括了在工業(yè)設計和機械設計等方面的多項功能，還包括對大型裝配體的管理、功能仿真、制造、