减速器输出轴的失效分析和优化设计毕业论文.doc

1摘要本文通过失效分析的概念、失效分析的发展、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从各方面对失效分析进行了详细的阐叙。围绕失效分析，对减速器高速轴的在生产中出现的失效，主要是轴径变化较大处的断裂。从减速器轴的化学成分、宏观、微观、及力学性能等方面进行了分析，了解该轴的应力分布情况，找出应力集中部位，分析该类轴断裂的原因。通过分析可以看出，断裂发生在阶梯轴过渡位置。而断裂失效的轴件中有80%属疲劳断裂，疲劳断裂的原因主要是应力集中。说明该处有严重的应力集中。在此基础上，利用PRO/E软件对轴建模，通过ANSYS对减速器轴进行了较全面的有限元分析，在得知其应力分布、模型位移分布的情况下对轴进行了优化设计，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。关键词失效分析；断裂；有限元；PRO/E；轴2目录摘要毕业设计任务书前言1第一章失效分析1.1失效分析的概念21.2失效分析的发展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第二章减速器高速轴的失效分析2.1宏观分析92.2性能检查92.3微观分析92.4小结10第三章轴的有限元分析及优化设计3.1PRO/E建模113.2ANSYS分析123.3减速器轴的优化设计143.4结论16结束语17参考文献18致谢193毕业设计任务书（减速机高速轴的失效分析及优化设计）一、课题内容“减速机高速轴的失效分析及优化设计”课题从实际出发，采用PRO/E和ANSYS软件对机械产品进行开发和研究,是一种最现代的机械设计方法。具体内容如下：1.首先对减速机高速轴进行失效分析；2.根据轴的零件图利用PRO/E进行实体建模；3.利用ANSYS软件进行各种分析(主要是应力分析)，找出高速轴结构上的不合理地方,得出该轴失效可能出现的原因。4.利用ANSYS对整个轴进行优化改进设计，对改进后的高速轴再一次进行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。二、课题任务要求要求学生具备机械设计、机械原理及机械制造工艺等方面的基本知识，掌握了PRO/E和ANSYS软件的使用,并具备较强的分析问题、解决问题的能力。设计任务要求：1.设计说明书1份字数15000200002.总体设计图1张A0图3.高速轴优化前及优化后设计图各1张A3图4.高速轴建模图1张5.高速轴结构分析图4-8张4前言减速器是一种不可缺少的机械传动装置，在各行各业中十分广泛地使用着。减速器多以齿轮传动、蜗杆传动为主，而轴是减速器中不可缺少的重要零件之一,也是最常见的失效零件。轴是减速器的关键部件。减速器广泛应用于各种机械、矿山、冶金、油田、农业等行业，由于工作条件恶劣，过载时间长，加之频繁的正转和反转，经常在阶梯轴的结合处产生裂纹，最终导致断裂事故，给生产及安全造成很大的影响。某厂一批减速器在使用不到半年内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。为此，我们对减速器高速轴的断裂原因进行了比较系统的分析：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，分析该类轴断裂的原因。在此基础上充分利用PRO/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。使减速器的工作性能达到最优。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。Pro/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。