XG45-9-540機車車軸齒輪箱的可靠性設(shè)計及失效分析.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)機械行業(yè),可靠性的理論和實踐正在得到越來越深入的研究。事實證明,對于機械系統(tǒng)而言,有無可靠性設(shè)計總體方案,以及可靠性方案成功與否,是決定機械系統(tǒng)正常運行成敗的關(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。
　　隨著機械行業(yè)的迅速發(fā)展,各種機械設(shè)計軟件也相應(yīng)出現(xiàn),用戶在追

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

3、析。
　　在運用軟件SolidWorks建立箱體模型可視化的基礎(chǔ)上,本文進行了可靠性分析,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)險元素,使可靠性分析中的計算更加簡單。
　　通過可靠性分析,計算得出的XG45-9/540機車車軸齒輪箱的可靠度較低,為此通過可靠性設(shè)計提高其可靠度。通常在機械產(chǎn)品可靠性設(shè)計中,要提高其可靠度,并達(dá)到機械產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和性能的最優(yōu),需要把機械優(yōu)化設(shè)計思

4、想貫穿于可靠性設(shè)計過程中,對XG45-9/540機車車軸齒輪箱進行可靠性優(yōu)化設(shè)計,是在滿足齒輪強度、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)計思想,建立了可靠性優(yōu)化設(shè)計數(shù)學(xué)模型,利用MATLAB的優(yōu)化工具箱求解工程實際問題,進行可靠性優(yōu)化設(shè)計計算。計算得出的系統(tǒng)可靠性優(yōu)化結(jié)果表明,減速器在規(guī)定時間內(nèi)運行時,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,便于整機裝配,體現(xiàn)了可靠性

5、優(yōu)化設(shè)計的效益。
　　由于機械系統(tǒng)在長時間的工作過程中,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機車車軸齒輪箱吊座斷裂進行了失效分析,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,運用ANSYS對箱體吊座進行應(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。同時運用SolidW