YKK355-4型电机转轴失效分析与优化设计

摘要

电机转轴是电机的核心部件之一,工程实际中,由于转轴的断裂失效而导致整个电机及其相关设备造成损失与影响的情况时有发生,因此针对电机转轴的失效分析,以及相应部件的优化调整,对提高整体电机的质量,进而提高整体设备的安全性与稳定性显得尤为重要。
　　本文通过宏观断口分析、材料力学性能分析、材料化学成分、微观结构分析、能谱分析、金相分析等方法对YKK355-4型电机转轴结构进行检验与分析,得出该型号电机转轴结构的宏观与微观情况,各项力学性能与参数,母材与焊材的化学成分等情况;分析对比结果发现转轴材料的部分力学性能参数与化学成分存在不达标的情况,同时通过宏观与微观以及金相分析的结果发现该型号电机转轴结构的焊接质量不够理想,整体焊接结构上存在较多的焊接缺陷,以上存在的问题对YKK355-4型电机转轴的性能与质量有极大的影响。
　　通过运用有限元分析软件MARC对YKK355-4型电机转轴的焊接情况以及其他受载情况进行模拟分析,得出其正常工作与承受冲击载荷时的残余应力分布与变形情况。分析结果发现该型号电机转轴结构的焊缝附近焊接残余应力水平分布相对较高,且变形情况沿焊缝方向呈曲线分布,电机转轴由于高焊接残余应力的作用与实际焊接质量的影响,加之转轴在工作过程中的其他各种载荷的叠加作用,最终导致其发生断裂失效。
　　同时根据有限元分析计算结果对YKK355-4型电机转轴进行疲劳寿命分析,通过对电机转轴进行全寿命分析,确定其疲劳切口系数、疲劳极限、应力强度因子等参数,进而分析计算得出该型号电机转轴的疲劳裂纹扩展寿命,分析结果发现由于高残余应力与冲击载荷,以及部分焊接缺陷的影响,该型号电机转轴的疲劳寿命相对较短,明显低于理论设计寿命。
　　针对YKK355-4型电机转轴的结构与生产加工情况,结合有限元分析方法,对该型号电机转轴结构的部分结构与工艺参数进行相应调整,通过对比分析各种情况下的焊接残余应力分布与变形情况,最终得出相对较优的结构与工艺参数,为实际电机的生产与加工提供相应的技术支持与理论依据。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

第1章 绪论

1.1 本课题的研究背景

1.2 国内外研究概况

1.3 本课题研究的主要内容

第2章 失效的基本理论与方法

2.1 失效分析的基本理论

2.2 有限元分析的基本理论

2.3 疲劳寿命分析基本理论

第3章 YKK355-4型电机转轴失效分析

3.1 YKK355-4型电机转轴理化分析研究

3.2有限元分析研究

3.3 YKK355-4型电机转轴疲劳分析

3.4 本章小结

第4章 YKK355-4型电机转轴优化设计

4.1 YKK355-4型电机转轴的结构优化

4.2电机转轴结构的工艺优化

4.3 本章小结

总结与展望

参考文献

致谢

附录(攻读硕士学位期间所发表的学术论文)