汽车-齿轮油泵轴的失效分析及优化设计.doc

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1、【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流汽车-齿轮油泵轴的失效分析及优化设计.精品文档.汽车-齿轮油泵轴的失效分析及优化设计 摘 要 随着汽车工业的蓬勃发展，对汽车及其零部件的安全可靠性要求也就不断发展提高，作为汽车发动机的心脏部件油泵，一旦.出现故障，轻则造成汽车抛锚，重则造成车毁人亡，给人类的生命财产带来严重的危害。而齿轮油泵轴的断裂又是油泵最容易失效的方式之一 .摘 要随着汽车工业的蓬勃发展，对汽车及其零部件的安全可靠性要求也就不断发展提高，作为汽车发动机的心脏部件油泵，一旦.出现故障，轻则造成汽车抛锚，重则造成车毁人亡，给人类的生命财产带来严重的危害。而齿轮油泵轴的断裂又是

2、油泵最容易失效的方式之一。近几年来，随着油泵凸端喷射压力不断提高，轴断裂现象更为频繁发生，占不仅给油泵生产厂商带来巨大的经济损失，还严重地损害了油泵生产厂商的社会信誉。因此尽快找出轴断裂的原因并提出相应的改进措施迫在眉睫，具有重要的经济效益及社会效应。本课题就是分析研究齿轮油泵轴断裂失效的原因并提出了对策。本文运用失效分析程序图及失效分析鱼骨图的方法，从原材料、加工工艺过程和设计强度等角度出发，对齿轮油泵轴的疲劳断裂失效原因首次进行了详细地剖析并提出了一些相应的改进措施。通过宏观和微观断口分析，确定凸轮轴的断裂性质为旋转弯曲扭转复合疲劳断裂。冷加工过程中键槽部位的加工尖角和热处理过程中在键槽表

3、面渗层中产生的网状碳化物直接导致了疲劳裂纹的萌生;由于锥体部位的加工精度太差致使凸轮轴与提前器两锥面贴合面积小于技术要求，导致由锥面贴合产生的摩擦力不能满足传递扭矩的要求，使两锥面产生相对运动，致使键槽受力，从而加剧了己在键槽尖角处萌生的微裂纹扩展。应力计算表明，轴锥体键槽上方处所受的应力较大，再加上冷热加工缺陷在键槽处引起的应力集中，所以锥体键槽上方处最容易萌生疲劳裂纹并快速扩展。这也就是疲劳断裂主要发生于该部位的原因。热处理淬火工艺不当，心部组织中出现大量的未溶铁素体，羽毛状上贝氏体和魏氏组织等异常组织，也会使凸轮轴的疲劳强度及心部韧性急剧下降，促使疲劳裂纹快速扩展，最终导致凸轮轴两种类型

4、的断裂。针对上述失效原因，提出了以下改进措施:(1)在结构允许的条件下，尽可能加大键槽底部的圆角过渡(2)提高冷加工质量，增加锥面贴合面积及表面光洁度(3)改进热处理工艺，提高热处理质量。通过理论分析及反复试验采用锥体表面涂防渗碳剂新工艺代替原有工艺即锥体高频退火，取得了令人满意的效果，轴采用新工艺热处理半年多来，至今未发现轴断裂现象的发生。 目 录第1章 绪论-111.1油泵的发展历史及国内外现状-121.2油泵系统-121.2.1油泵的作用-121.2.2油泵的组成及工作原理-121.3机械失效模式及分析-141.3.1机械失效模式-141.3.2机械断裂失效的危害性-151.3

5、.3失效分析的步骤及方法-161.4小结-17第2章    轴-19 2.1轴的结构及工况-192.1.1 凸轮轴的结构-192.1.2 凸轮轴的工况-202.2轴的技术条件-202.2.1 冷加工主要技术要求-212.2.2 热处理技术要求-21  2.3轴的加工过程-24 2.4小结-25第3章    应力分析-25(毕业设计) 3.1强度校核原始条件-253.2轴扭矩计算-253.2.1 计算工况-253.2.2 凸轮轴受力分析-26      3.2.3 外

6、载荷与惯性力Pj计算-273.3弯矩的计算-283.3.1 侧向力F2的计算-28 3.3.2 弯矩的计算-283.4危险截面应力的计算-283.4.1 最大切相力计算-293.4.2 最大正应力的计算-313.4.3 主应力计算-313.5安全系数校核-323.5.1 锥柱面交接截面校核-333.5.2 键槽截面校核-343.6小结-34第4章    综合分析-344.1断裂性质分析-354.2断裂原因综合分析-364.2.1 疲劳源产生的因素-364.2.2 疲劳裂纹扩展原因分析-394.3小结-45第5章   改进措施-465.1设计改进

7、-46 5.1.1提高强度储备-465.1.2优化结构设计-465.2提高冷加工质量-485.2.1 提高表面光洁度-485.2.2 提高锥面的加工精度-495.3材料选用改进-495.4改进热处理工艺-505.4.1 工艺改进设想-505.4.2 试验方法-505.4.3 试验结果-525.4.4小结-58设计心得-58结束语-59参考文献-59 摘    要本设计主要讲述了叠翠住宅楼建筑结构的设计过程，它为七层钢筋混凝土，外加地下车库，共八层，地下层层高2.7米，其他层层高均为3米。建筑物总高度为22.1米。本住宅楼属于建筑中的公共筑类，在设计计算中参考了较多

8、的相关书目，并且严格按照建筑设计规范来完成建的。其主要分为两大部分：第一部分为建筑设计。建筑设计是在总体规划的前提下，根据任务书的要求，综合考虑基地环境，使用功能，结构施工，材料设备，建筑设计及建筑艺术问题，解决建筑物的使用功能和空间的安排。依据建筑物的概念，建筑方针的原则，完成了拟建住宅楼以下几方面的设计：建筑布局，基本户型户型确定，空间组合设计，屋面设计及建筑立面设计等等。第二部分为结构设计。结构设计由荷载计算，框架结构的受力分析，计算和设计，楼板设计，楼梯设计和基础设计等组成。该建筑的抗震设防烈度为7度，抗震等级为三级，考虑水平地震作用和风荷载对横向框架的影响，采用反弯点法计算内力。竖向

9、荷载作用下，横向框架内力计算采用分层法计算，而内力组合比较了竖向荷载组合和竖向荷载与地震力组合时对框架梁、柱产生的不利影响，取两者中较大值对框架梁、柱进行截面设计。 关键词：钢筋混凝土；框架；结构设计ABSTRACTThis thesis tell the design processes of a residental building the south.It is a reinforced concrete frame. It has eight stories, the height of the first storey is 2.70 meters, and the height

10、of other stories are all 3.0 meters. The height of the whole building is 21 meters.The residential building belong to public buildings of civil building, and finished according to the design specification of the building strictly. This design is divided into two major parts mainly:The first part is

11、the architectural design.The architectural design is on the premise of master plan, according to the request of book, considering the base environment synthetically, the function of use, the structure constructs, material equipment, architectural design and artistic question of the building , solve

12、the function of use of the building and arrangement in the space. Whether according to concept design of building, principle policy of building,the design should finish the following aspects. The overall arrangement of the building , the elementary cell is designed, the public part is designed, the

13、space is made up and designed, the roofing is designed, the elevation design of the building and building fire prevention and design etc. The second part is structural design. Structural design is consisted by calculation of wind load ,design of frame, stair design, board design with the foundation

14、designing etc. making up. Should build provide fortification against  earthquake intensity 7 , antidetonation grade for being tertiary , consider horizontal earthquake function impact on horizontal frame and apply the method of for force calculate ,Vertical to load function, horizontal frame in

15、ternal force calculate and adopt the method of to assign France, and internal force makee up vertical to is it make up and not vertical to load with earthquake strength setting a  roof beam  in  place  to  frame.Keywords: reinforced concrete, frame, the design of the structu

16、re 工程名称和背景本项目为叠翠住宅楼建筑结构设计，为七层钢筋混凝土框架结构，外加地下车库，地下层层高2.7米，其他层层高均为3米。建筑物总高度为21米。框架梁、柱、楼面、屋面板板均为现浇。建筑设计资料1、设计标高：室内设计标高±0.000,室内外高差600mm. 2、墙身做法：普通砖墙，用M5混合砂浆砌筑，内粉刷为混合砂浆底，纸筋灰面，厚20mm。外墙采用1：3水泥砂浆底厚20mm。3、楼面作法：卫生间采用2002中南地区通用建筑标准设计中楼9的做法，即：45厚陶瓷锦砖铺实拍平，水泥浆擦缝；20厚1：4干硬性水泥砂浆，面上撒素水泥；素水泥浆结合层一遍；80厚钢筋混凝土

17、楼板。其他房间采用楼10做法，即：810厚地砖铺实拍平， 水泥浆擦缝；25厚1：4干硬性水泥砂浆，面上撒素水泥；素水泥浆结合层一遍；80厚钢筋混凝土楼板。4、屋面作法：采用2002中南地区通用建筑标准设计中楼9的做法，即：40厚370×370大阶砖，1：2水泥砂浆填缝；M2.2砂浆砌120×120砖三皮，双向中距380或预排水方向砌砖带，高180中距380，砖带端部砌240×120砖三皮；4厚APP改性沥青防水卷材；刷基层处理剂一遍；20厚1：1.25水泥砂浆找平；钢筋混凝土屋面板。 5、基本风压：ωo=0.55KN/m2，主导风向东南风6、基本

18、雪压：S0=0.2KN/m2。7、抗震设防烈度：七度，场地类别为二类。8、活荷载：上人屋面活荷载2.0KN/m2，走廊楼面活荷载2.0KN/m2，楼梯活荷载2.0 KN/m2 目   录   字摘    要    I ABSTRACT    II目   录    III第一章  工程概况    11.1 工程名称和背景    11.2 建筑设计资料

19、    1第二章 结构体系确定    32.1 梁柱截面和结构计算简图的确定    32.1.1 梁柱截面的确定    32.1.2 计算单元简图    32.2 框架刚度计算    4第三章 荷载计算    63.1 恒荷载计算    63.1.1屋面框架梁线荷载标准值    63.1.2楼面框架梁线荷载标准值 &n

20、bsp;  63.1.3 屋面框架节点集中荷载标准值    73.1.4 楼面框架节点集中荷载标准值    73.1.5恒载作用下的结构计算简图    83.2 活荷载计算    83.3 风荷载计算    93.4 地震作用计算    103.4.1 重力荷载代表值的确定    103.4.2 D值法计算柱的侧向刚度    12 3.4.3 顶点

21、位移法求结构基本周期T1    143.4.4横向水平地震作用的计算    153.4.5地震作用下的水平位移的弹性验算    16第四章 框架结构设计计算    174.1 竖向恒荷载作用下的框架结构设计计算    174.1.1 恒荷载作用下的弯矩计算    174.1.2 恒荷载作用下的剪力计算    234.1.3 恒荷载作用下的轴力计算    27

22、4.2竖向活荷载作用下的框架结构设计计算    314.2.1 活荷载作用下的弯矩计算    314.2.2 活荷载作用下的剪力计算    374.2.3 活荷载作用下的轴力计算    414.3 水平地震力作用下的框架结构设计计算    424.3.1 地震力作用下的弯矩计算    424.3.2 地震力作用下的剪力计算    494.3.3 地震力作用下的轴力计算 &nbs

23、p;  514.4 水平风荷载作用下的框架结构设计计算    534.5 竖向雪荷载作用下的框架结构设计计算    58 4.6.1 各层梁截面的内力组合    60见附表1    604.6.2 各层柱截面的内力组合    60第五章  梁柱截面设计    615.1 梁截面设计    615.1.1 正截面受弯承载力计算    615

24、.2 柱截面设计    635.2.1 正截面受弯承载力计算：    635.2.2 柱斜截面承载力计算：    64第六章 基础设计    666.1 地质资料    666.2 基础设计    66结  论    68致  谢    69参考文献    70  内容简介 本工程为聚福家园高层楼设

25、计，主体结构共14层，一、二为商服，三至十四层为。建筑主体高度43.8m，建筑面积7428.74。建筑设计充分考虑了消防和疏散的要求,内部设有三部楼梯和三部电梯，。本设计由四大部分组成：建筑设计、结构设计、设计概算、施工组织设计。其中结构设计主要包括：工程概况、结构布置、刚度计算、荷载计算、水平地震作用下结构内力计算、竖向荷载作用下结构内力计算、内力组合、构件截面设计。除竖向荷载作用下结构内力计算采用PKPM完成，其余结构设计部分均由手算完成。结构形式采用剪力墙，并将剪力墙布置在楼梯间和电梯间。为增强整体刚度，在1、2层设置底部加强区。结构按7度抗震设防，采用超流态钢筋混凝土灌注桩基础，楼板及

26、屋面现浇。最后采用AutoCAD绘制建筑图，采用PKPM绘制施工图。设计严格按照国家颁布的新规范、新标准进行。施工图采用现在工程界比较流行的平面整体表示方法绘制。 结构图：结施01：一层顶板平法施工图.DWG结施02：二层顶板平法施工图 .DWG结施03：三十三层顶板平法施工图.DWG结施04：十四层顶板平法施工图.DWG结施05：一层梁配筋图.DWG结施06：二层梁配筋图.DWG结施07：三十四层梁配筋图.DWG结施08：一二层柱配筋图.DWG结施09：三十四层柱配筋图.DWG 内容简介 本次毕业设计是一幢办公楼，主要进行的是结构设计部分。结构设计简而言之就是用结构语言来表达工程师所要表达的

27、东西。结构语言就是结构师从建筑及其它专业图纸中所提炼简化出来的结构元素，包括基础、墙、柱、梁、板、楼梯、大样细部图等等。然后用这些结构元素来构成建筑物或构筑物的结构体系，包括竖向和水平的承重及抗力体系，再把各种情况产生的荷载以最简洁的方式传递至基础。结构设计的阶段大体可以分为三个阶段：一 结构方案阶段：根据建筑的重要性，建筑所在地的抗震设防烈度，工程地质勘查报告，建筑场地的类别及建筑的高度和层数来确定建筑的结构形式，本工程采用的是框架结构；二 结构计算阶段：包括荷载计算、内力计算和构件计算；三 施工图设计阶段：根据上述计算结果，来最终确定构件布置和构件配筋以及根据规范的要求来确定结构构件的构造措施。 2.4.2基础截面确定.83 3. 结  论.89 设计说明及目录 首层平面图 二至八层平面图 九层平面图 十层平面图 正立面图 左立面图 1-1剖面图   楼梯、卫生间建筑详图及门窗表 基础平面布置图 基础配筋详图 2SPAN style=FONT-FAMILY: 宋体; mso-ascii-font-family: Times New Roman; mso-hansi-font