XG45-9-540機(jī)車車軸齒輪箱的可靠性設(shè)計(jì)及失效分析.pdf

1、本文敘述了可靠性學(xué)科的產(chǎn)生和發(fā)展,分析了減速器的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢,通過分析得知目前在國內(nèi)機(jī)械行業(yè),可靠性的理論和實(shí)踐正在得到越來越深入的研究。事實(shí)證明,對于機(jī)械系統(tǒng)而言,有無可靠性設(shè)計(jì)總體方案,以及可靠性方案成功與否,是決定機(jī)械系統(tǒng)正常運(yùn)行成敗的關(guān)鍵因素,無論是從節(jié)省人力、物力、降低成本方面看,還是從加速試制進(jìn)度,保證產(chǎn)品質(zhì)量與可靠性水平方面看,都具有特別重要的意義。
　　隨著機(jī)械行業(yè)的迅速發(fā)展,各種機(jī)械設(shè)計(jì)軟件也相應(yīng)出現(xiàn),用戶在追

2、求高質(zhì)量低價(jià)格和短交貨期的同時(shí),會縮短產(chǎn)品的更新?lián)Q代周期,從而傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)模式漸漸的被虛擬設(shè)計(jì)技術(shù)取代。設(shè)計(jì)者通過虛擬裝配檢查各零部件尺寸以及可裝配性,即時(shí)修改錯(cuò)誤;通過虛擬原型進(jìn)行虛擬試驗(yàn),而不用再去做更多的實(shí)物試驗(yàn)。這樣,既節(jié)省了時(shí)間又節(jié)約了費(fèi)用。本文運(yùn)用三維繪圖軟件SolidWorks作為虛擬設(shè)計(jì)平臺,建立了XG45-9/540機(jī)車車軸齒輪箱的三維實(shí)體模型,并使用軟件SolidWorks的虛擬裝配和動態(tài)仿真功能,實(shí)現(xiàn)了箱體的可視化分

3、析。
　　在運(yùn)用軟件SolidWorks建立箱體模型可視化的基礎(chǔ)上,本文進(jìn)行了可靠性分析,確定系統(tǒng)分析流程、系統(tǒng)部件和系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)元素,從而得出可靠性結(jié)構(gòu)為布爾串聯(lián)結(jié)構(gòu),并簡化了系統(tǒng)非風(fēng)險(xiǎn)元素,使可靠性分析中的計(jì)算更加簡單。
　　通過可靠性分析,計(jì)算得出的XG45-9/540機(jī)車車軸齒輪箱的可靠度較低,為此通過可靠性設(shè)計(jì)提高其可靠度。通常在機(jī)械產(chǎn)品可靠性設(shè)計(jì)中,要提高其可靠度,并達(dá)到機(jī)械產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和性能的最優(yōu),需要把機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)思

4、想貫穿于可靠性設(shè)計(jì)過程中,對XG45-9/540機(jī)車車軸齒輪箱進(jìn)行可靠性優(yōu)化設(shè)計(jì),是在滿足齒輪強(qiáng)度、可靠度和其它性能規(guī)格的條件下,使減速器體積最小、重量最輕。
　　按照這種設(shè)計(jì)思想,建立了可靠性優(yōu)化設(shè)計(jì)數(shù)學(xué)模型,利用MATLAB的優(yōu)化工具箱求解工程實(shí)際問題,進(jìn)行可靠性優(yōu)化設(shè)計(jì)計(jì)算。計(jì)算得出的系統(tǒng)可靠性優(yōu)化結(jié)果表明,減速器在規(guī)定時(shí)間內(nèi)運(yùn)行時(shí),可靠度達(dá)到99％,減速器的體積減小6.3%,使減速器的結(jié)構(gòu)更緊湊,便于整機(jī)裝配,體現(xiàn)了可靠性

5、優(yōu)化設(shè)計(jì)的效益。
　　由于機(jī)械系統(tǒng)在長時(shí)間的工作過程中,受到環(huán)境和載荷的影響,避免不了發(fā)生失效。針對這種情況,本文對XG45-9/540機(jī)車車軸齒輪箱吊座斷裂進(jìn)行了失效分析,敘述了故障原因,并確定了以應(yīng)力分析為目標(biāo)主線進(jìn)行有限元分析。通過SolidWorks與有限元分析軟件ANSYS的接口,將已經(jīng)建立完成的模型導(dǎo)入ANSYS中,運(yùn)用ANSYS對箱體吊座進(jìn)行應(yīng)力分析,得到了箱體受力分布云圖及應(yīng)力集中處的路徑曲線。同時(shí)運(yùn)用SolidW