T108噸自卸車拐軸的斷裂失效分析及優(yōu)化設(shè)計(jì)畢業(yè)論文.doc

0目錄第1章緒論11.1引言11.2失效分析的發(fā)展簡(jiǎn)況21.3本課題的背景和意義3第2章失效分析的方法42.1失效分析的概況42.2常用失效分析及技術(shù)62.3系統(tǒng)分析方法11第3章拐軸的斷裂原因分析143.1實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析153.2PRO/E建模193.3ANSYS分析203.4拐軸的優(yōu)化設(shè)計(jì)23設(shè)計(jì)心得25參考文獻(xiàn)27摘要我的設(shè)計(jì)課題是T108噸自卸車拐軸的斷裂失效分析及優(yōu)化設(shè)計(jì)本1文通過(guò)對(duì)拐軸軸化學(xué)成分、宏觀、微觀及力學(xué)性能等方面的一系列實(shí)驗(yàn)，失效分析技術(shù)是指在各種失效分析方法中具體所采用的分析技術(shù)和手段。對(duì)失效分析對(duì)象而言，失效分析技術(shù)從總體上可分為非破壞性和破壞性失效分析技術(shù)，具體可分為：感官檢查診斷技術(shù)、痕跡發(fā)現(xiàn)技術(shù)、斷口和裂紋分析技術(shù)、化學(xué)成分分析技術(shù)、性能測(cè)試技術(shù)、無(wú)損檢驗(yàn)技術(shù)、宏觀殘余應(yīng)力測(cè)試等。分析出該軸的斷裂原因，在此基礎(chǔ)上，利用PRO/E軟件對(duì)泵軸進(jìn)行了較全面的有限元分析及優(yōu)化設(shè)計(jì)，不但驗(yàn)證了實(shí)驗(yàn)分析的正確性，而且提出了合理的改進(jìn)方案。我們通過(guò)對(duì)自卸車拐軸軸的宏、微觀分析和結(jié)構(gòu)分析，了解該軸的應(yīng)力分布情況，找出應(yīng)力集中部位，分析該系列軸斷裂的原因,在此基礎(chǔ)上充分利用PRO/E技術(shù)進(jìn)行進(jìn)一步的應(yīng)力分析,以驗(yàn)證宏、微觀分析結(jié)果,再利用PRO/E技術(shù)進(jìn)行軸的優(yōu)化設(shè)計(jì),達(dá)到改進(jìn)軸的目的仍然采用ANSYS軟件進(jìn)行軸的優(yōu)化設(shè)計(jì)，在建模中，由于要進(jìn)行有限元分析，為減少小尺寸的影響，一些不重要的倒角、倒角可以省略，此外，拐軸的實(shí)際受力過(guò)程是不斷運(yùn)動(dòng)的，為便于分析起見，在受力等效的原則下，通過(guò)施加約束轉(zhuǎn)化為一個(gè)靜力分析模型。并對(duì)所做的優(yōu)化結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析驗(yàn)證，達(dá)到減少應(yīng)力集中，提高零件及設(shè)備的使用壽命。這樣既能保證設(shè)備的正常使用，提高工廠的經(jīng)濟(jì)效益，有很高的實(shí)用價(jià)值，而且為軸失效問(wèn)題的分析可提供有效的參考資料。關(guān)鍵詞失效分析；斷裂；有限元；PRO/E；拐軸第1章緒論1.1引言在很久以前，人們對(duì)產(chǎn)品失效就有了宏觀認(rèn)識(shí)。產(chǎn)品失效真正給人類帶來(lái)嚴(yán)2重的危害，則是從100多年前的英國(guó)工業(yè)革命開始。當(dāng)蒸汽機(jī)動(dòng)力和大機(jī)器生產(chǎn)給人類社會(huì)帶來(lái)巨大進(jìn)步的同時(shí)，產(chǎn)品失效也給人類帶來(lái)了前所未有的災(zāi)難性事故。因而1862年，英國(guó)建立了世界上第一個(gè)蒸汽鍋爐監(jiān)察局，把失效分析作為法律仲裁事故和提高產(chǎn)品質(zhì)量的技術(shù)手段。隨后，在工業(yè)化國(guó)家中，對(duì)失效產(chǎn)品進(jìn)行分析的各種機(jī)構(gòu)相繼出現(xiàn)。隨著科技的突非猛進(jìn)系統(tǒng)和設(shè)備日益復(fù)雜，功能不斷提高，其不可靠和不安全因素增多，導(dǎo)致故障的原因也增多，因而對(duì)故障的分析研究工作亦越來(lái)越受到世界各國(guó)的關(guān)注。工業(yè)的發(fā)展、技術(shù)的進(jìn)步正是人們不斷與產(chǎn)品失效做斗爭(zhēng)的結(jié)果，這在航空和航天事業(yè)的發(fā)展史中表現(xiàn)尤為突出。因?yàn)榧词购教祜w機(jī)這么先進(jìn)的運(yùn)載工具也可能發(fā)生故障，如美國(guó)的價(jià)值12億美元的“挑戰(zhàn)者”號(hào)航天飛機(jī)，在1986年1月28號(hào)第11次升空時(shí)突然爆炸，使7名宇航員遇難，這一慘痛悲劇再次告戒人們忽視產(chǎn)品失效問(wèn)題將帶來(lái)災(zāi)難性的惡果。任何一次失效都可以看成是產(chǎn)品在服役條案件下所做的一次最真實(shí)做可靠的學(xué)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果；通過(guò)失效分析判斷失效模式，找出失效的原因和影響因素，也就找到了薄弱環(huán)節(jié)所在，從而改進(jìn)有關(guān)部門的工作。提高產(chǎn)品質(zhì)量。失效分析是可靠性工程的技術(shù)基礎(chǔ)之一；是安全工程的重要技術(shù)保障之一；是維修工程的理論基礎(chǔ)和指導(dǎo)依據(jù)；可產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。因而開展失效分析工作是非常有意義的，其重要性一般包括以下幾個(gè)方面：1.可以保證產(chǎn)品的可靠性，減少由于設(shè)備失效造成的人身傷亡和直接的經(jīng)濟(jì)損失；2.可以從中吸取大量的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)以利制定和完善產(chǎn)品質(zhì)量管理的有關(guān)文件、標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)定、是產(chǎn)品質(zhì)量管理的一個(gè)重要環(huán)節(jié)；3.有助于及時(shí)“吃透”國(guó)外先進(jìn)技術(shù)、提高引進(jìn)速度和效率；4.通過(guò)對(duì)進(jìn)口設(shè)備的失效分析可以向外商提供索賠依據(jù)或技術(shù)仲裁5.可以使設(shè)備維修工作建立在失效分析的基礎(chǔ)上，從而取得良好的事故預(yù)防；6.失效分析的結(jié)果也是現(xiàn)行技術(shù)的規(guī)范、規(guī)程和標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)用性的實(shí)地檢驗(yàn)，可作為修訂和制定文件的依據(jù)；7.失效分析的頭腦國(guó)際資料是指定科技開發(fā)規(guī)劃和經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)劃的重要依3據(jù)，失效分析可以為各級(jí)人員正確處理現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)問(wèn)題提供科學(xué)的依據(jù)。在我國(guó)，由于長(zhǎng)期的歷史原因，現(xiàn)有設(shè)備超期服役帶病運(yùn)行相當(dāng)普遍，有相當(dāng)一部分設(shè)備存在各種結(jié)構(gòu)缺陷、工藝缺陷、加工缺陷、制造缺陷、材料缺陷和使用不當(dāng)產(chǎn)生的裂紋或損傷腐蝕介質(zhì)影響或長(zhǎng)期超載運(yùn)行等，或盲目使用這些設(shè)備而不及時(shí)采取措施進(jìn)行監(jiān)控和預(yù)防，必將發(fā)生事故，因而，為了盡量減少事故的發(fā)生，需要進(jìn)行失效分析的研究。目前關(guān)于失效分析的研究比較多，他們大多采用傳統(tǒng)的宏觀、微觀分析法對(duì)失效的原因進(jìn)行分析，本文首先也將采用宏觀、微觀對(duì)T108噸自卸車拐軸進(jìn)行失效分析。1.2失效分析的發(fā)展簡(jiǎn)況長(zhǎng)期以來(lái)，人類在生產(chǎn)實(shí)踐中不斷與產(chǎn)品失效作斗爭(zhēng)，但失效分析僅作為零星、分散、宏觀的經(jīng)驗(yàn)世代相傳。失效分析作為一種學(xué)科分支還是近半個(gè)世紀(jì)的事情。材料科學(xué)的興起、先進(jìn)測(cè)試技術(shù)的應(yīng)用以及近代物理、化學(xué)等的全面發(fā)展，使得人民能夠從微觀方面闡明產(chǎn)品失效的本質(zhì)、規(guī)律和原因。在此基礎(chǔ)上，失效分析走上系統(tǒng)、綜合、理論化的新階段。近半個(gè)世紀(jì)所積累的失效分析知識(shí)與技術(shù)千百倍于人類前期有關(guān)知識(shí)的總和。但這種知識(shí)必然隨著人類生產(chǎn)實(shí)踐和科技進(jìn)步而不斷發(fā)展。雖然由于科技的發(fā)展，產(chǎn)品在設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、使用與維修上的技術(shù)改進(jìn)，似的產(chǎn)品的可靠性日益提高，然而，失效事件并不會(huì)消失。而且，產(chǎn)品的自動(dòng)化程度愈高、技術(shù)愈密集，一旦出現(xiàn)失效，造成的損失就愈嚴(yán)重。因此失效分析將隨著科技的高速發(fā)展顯得更為重要。遠(yuǎn)在1862年英國(guó)建立世界第一個(gè)蒸氣鍋爐監(jiān)察局時(shí)，失效分析就被作為法律仲裁產(chǎn)品質(zhì)量事故的技術(shù)判斷手段。在1938-1945年間，美國(guó)質(zhì)量管理學(xué)會(huì)發(fā)起“失效廢品檢驗(yàn)規(guī)劃”，號(hào)召生產(chǎn)企業(yè)把失效分析作為重要環(huán)節(jié)納入質(zhì)量管理系統(tǒng)。在四十年代末和五十年代初，為解決電子產(chǎn)品失效問(wèn)題而發(fā)展起來(lái)的可靠性理論使失效分析進(jìn)入到一個(gè)新的階段。到六十年代，人們更開始了機(jī)械設(shè)備系統(tǒng)可靠性理論的研究。