【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 GINEER已成為一個(gè)全方位的3D產(chǎn)品開發(fā)軟件,PRO/ENGINEER很快得到業(yè)內(nèi)人士的普遍歡迎,并迅速成為當(dāng)今世界最為流行的CAD/CAE/CAM軟件之一。PRO/ENGINEER于1993年正式進(jìn)入我國(guó),已擁有相當(dāng)大的用戶,目前許多大型企業(yè)開始選用PRO/ENGNEER。同時(shí)，國(guó)內(nèi)許多大學(xué)也紛紛選用PRO/ENINEER作為其研究開發(fā)的基礎(chǔ)軟件平臺(tái)?？梢哉f(shuō)，PRO/ENGINEER為專業(yè)認(rèn)識(shí)提供了一個(gè)理想的設(shè)計(jì)環(huán)境，有力地推動(dòng)了企業(yè)的技術(shù)進(jìn)步。為進(jìn)一步推動(dòng)MDA的發(fā)展，PTC公司于20世紀(jì)末又成功推動(dòng)了PRO/ENGINEER2001系列產(chǎn)品。在該系列產(chǎn)品中，PTC公司因如了新的建模技術(shù)，此技術(shù)現(xiàn)在已成為PRO/ENGINEER的核心技術(shù)。另外，由于其個(gè)人電腦版本的推出和操作界面完全視窗化，使初學(xué)著學(xué)習(xí)更為便利?，F(xiàn)在PRO/ENGINEER已經(jīng)發(fā)展到2002002006功能越來(lái)越強(qiáng)大，現(xiàn)在正在向人性化的方向發(fā)展?，F(xiàn)在越來(lái)越多的大學(xué)生和在崗職工認(rèn)識(shí)的PRO/E在指導(dǎo)現(xiàn)代機(jī)械生產(chǎn)中的重要性，緊湖南工學(xué)院每年就有大批的學(xué)生自發(fā)的去學(xué)習(xí)PRO/E軟件，現(xiàn)在其愛(ài)學(xué)習(xí)這個(gè)軟件的隊(duì)伍在不斷的壯大，學(xué)校為了適應(yīng)這個(gè)形式也組織了有工作經(jīng)驗(yàn)的老師（如楊老師）和在一線有工作經(jīng)驗(yàn)的工人師傅來(lái)學(xué)校組織個(gè)種形式的講座，指導(dǎo)學(xué)生的軟件學(xué)習(xí)。軸幾乎是任何一種機(jī)械零件中不可缺少的重要零件之一,一切作回轉(zhuǎn)用動(dòng)的傳動(dòng)零件（例如齒輪、蝸輪），都必須安裝在軸上才能夠進(jìn)行運(yùn)動(dòng)及動(dòng)力的傳動(dòng)。因此軸的主要功能是支撐回轉(zhuǎn)零件及傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。軸的設(shè)計(jì)是根據(jù)軸上零件的安裝、定位以及軸的制造工藝等方面的要求，合理的確定軸的結(jié)構(gòu)形式和尺寸。軸的結(jié)構(gòu)不合理，會(huì)影響軸的工作能力和軸上零件的工作可靠性，還會(huì)增加軸的制造成本和軸上零件裝配的困難等。因此，軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是軸設(shè)計(jì)中的重要內(nèi)容。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。軸的工作能力計(jì)算指的是軸的強(qiáng)度、剛度和振動(dòng)穩(wěn)定性方面的計(jì)算。多數(shù)情況下，軸的工作能力主要取決于軸的強(qiáng)度。這時(shí)只需要對(duì)軸進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算，以防止斷裂或塑性變形。而對(duì)剛度要求高的軸（如車床主軸）和受力大的細(xì)長(zhǎng)軸，還應(yīng)進(jìn)行剛度計(jì)算，以防止工作時(shí)產(chǎn)生過(guò)大的彈性變形。對(duì)高速運(yùn)轉(zhuǎn)的軸，還應(yīng)進(jìn)行振動(dòng)穩(wěn)定性計(jì)算，以防止發(fā)生共振而破壞。軸在選材上也有一定的要求，材料主要是碳鋼和合金鋼。現(xiàn)在的PRO/ENGINEER里面具有相應(yīng)的功能，它能夠真實(shí)的演示每個(gè)零件的材料，在裝配零件中所要承受的各項(xiàng)載荷，它還能幫助人們進(jìn)行模擬仿真，來(lái)增加設(shè)計(jì)者的感性認(rèn)識(shí)，使設(shè)計(jì)者更合理，經(jīng)濟(jì)的設(shè)計(jì)出所需要的零件。第一章 齒輪泵概論 齒輪泵的發(fā)展歷史及國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀1892年狄賽爾發(fā)明了柴油機(jī)，柴油機(jī)用燃料裝置源于1893年魯?shù)婪颍屹悹柊l(fā)明的煤粉噴射裝置。為了獲得更好的燃油經(jīng)濟(jì)性、操縱性和乘坐舒適性，柴油機(jī)對(duì)噴射裝置提出了更高的要求。為此，人們正在研究引入電控噴油油泵。80年代出現(xiàn)了電子控制噴油裝置的柴油機(jī)。現(xiàn)在我國(guó)的油泵油嘴雖然有了較大的發(fā)展，但整體產(chǎn)品水平與國(guó)外同類產(chǎn)品相比存在較大的差異。主要表現(xiàn)在產(chǎn)品的可靠性，使用壽命低，制造工藝落后，裝備精度低，自動(dòng)化程度低等。正是出于產(chǎn)品的可靠性差，因此經(jīng)常發(fā)現(xiàn)某些零件出現(xiàn)早期失效導(dǎo)致整個(gè)油泵無(wú)法正常工作。本論文是針對(duì)這一問(wèn)題進(jìn)行研究，其目的是找出齒輪輪軸斷裂的原因并采取相應(yīng)的措施，最終解決齒輪輪軸斷裂的問(wèn)題。由于齒輪軸的受力情況比較復(fù)雜，國(guó)內(nèi)外對(duì)齒輪軸的失效分析甚少，且分析的不全面。本文將對(duì)齒輪軸的受力情況及斷裂情況運(yùn)用失效分析學(xué)作一全面的分析，以找齒輪軸的斷裂原因，從而提高產(chǎn)品質(zhì)量，保證柴油機(jī)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。 油泵的作用油泵系統(tǒng)通常由油泵、噴油器和高壓油管組成。油泵的作用是根柴油機(jī)的工況,將適量的燃油在適當(dāng)?shù)臅r(shí)間內(nèi)以適當(dāng)?shù)男问絿娙肴紵?形成適合與燃燒的混合空氣,滿足柴油機(jī)的性能要求。 油泵的作用可以概括為:（1）調(diào)節(jié)噴油量(2)調(diào)節(jié)噴油始點(diǎn)(3)形成噴舞。 油泵的組成及工作原理 油泵的基本工作原理及過(guò)程為:首先輸油泵從油箱中吸取燃油，經(jīng)燃油濾清器送入噴油泵的進(jìn)油腔,進(jìn)入油腔后的油通過(guò)進(jìn)油孔被吸入柱塞腔,由凸輪軸推動(dòng)塞上升，壓縮柱塞腔的燃油使出油閥開啟,將燃油壓入高壓油管,柱塞的上升速度很快,所以油的壓力很快上升,壓力以音速?gòu)挠捅枚藗飨驀娪妥?。噴油嘴是個(gè)自動(dòng)閥,針閥被調(diào)壓彈簧的預(yù)緊力壓緊在座面上，當(dāng)壓力上升大于調(diào)壓彈簧的預(yù)緊力時(shí)，針閥開啟，開始噴油。油泵是油泵系統(tǒng)組成的重要部分，而齒輪軸是油泵的關(guān)鍵部件。整個(gè)油泵的結(jié)構(gòu)圖如圖11所示。該齒輪油泵其結(jié)構(gòu)大體為：在泵體內(nèi)裝有二個(gè)齒輪，一個(gè)是主動(dòng)齒輪軸，另一個(gè)是從動(dòng)齒輪軸(均由泵體、泵蓋支承)，動(dòng)力通過(guò)主動(dòng)齒輪軸上的齒輪，傳遞給主動(dòng)齒輪軸，并帶動(dòng)從動(dòng)齒輪軸旋轉(zhuǎn)，使右邊吸油腔形成部分真空，潤(rùn)滑油被吸入并充滿齒槽，由于齒輪旋轉(zhuǎn)，潤(rùn)滑油沿著殼壁被帶到左邊壓油腔內(nèi)，由于齒輪嚙合使齒槽內(nèi)潤(rùn)滑油被擠壓，從而產(chǎn)生高壓油輸出。齒輪軸的斷裂是機(jī)械失效模式的一種，因此有必要對(duì)失效分析的一些機(jī)理及方法作一介紹。圖11第二章 齒輪泵零件的建模齒輪油泵主要由泵體、前后泵蓋、齒輪、主被動(dòng)軸、軸承、安全閥和軸端密封等零件組成,裝配圖如附圖21所示。齒輪油泵造型設(shè)計(jì)步驟如下。1. 箱體主體2. 生成凸緣和底座特征3. 構(gòu)建軸承座特征4. 構(gòu)建加強(qiáng)肋等附屬特征5. 建立螺紋孔、倒圓角等特征6. 分割箱體主體7. 軸的造型設(shè)計(jì)8. 齒輪的造型設(shè)計(jì)下面是各零件的建模過(guò)程。 齒輪的建模齒輪是齒輪油泵的傳動(dòng)零件，也是機(jī)械設(shè)備中最常用的傳動(dòng)零件。它的創(chuàng)建是采用參數(shù)化、關(guān)系式設(shè)計(jì)的。 參數(shù)化設(shè)計(jì)的基本原理 Pro/Program是Pro/Engineer軟件提供的一種程序化的二次開發(fā)工具。利用Pro/Engineer造型的同時(shí)，Pro/Program會(huì)產(chǎn)生特征的program，它是一個(gè)記錄文件，由類似BASIC的高級(jí)語(yǔ)言構(gòu)成，記錄著模型樹（modeltree）中每個(gè)特征的詳細(xì)信息，包括各個(gè)特征的建立過(guò)程、參數(shù)設(shè)置、尺寸以及關(guān)系式等，我們可以通過(guò)修改和添加特征的program來(lái)生成基本參數(shù)相同的一系列模型。 利用Pro/Program對(duì)Pro/Engineer軟件進(jìn)行二次開發(fā)時(shí)不需要重新撰寫設(shè)計(jì)步驟，只需加入幾個(gè)相關(guān)的語(yǔ)法指令就可以讓整個(gè)零件或組件變得彈性化與多樣化，其主要思想是利用Pro/Program模塊的功能來(lái)接收、換算和傳遞用戶輸入的有關(guān)參數(shù)，通過(guò)改變特征的尺寸及特征之間的關(guān)系來(lái)達(dá)到參數(shù)化設(shè)計(jì)的目的。這里需要注意的是，開發(fā)工作的關(guān)鍵在于確定獨(dú)立可變參數(shù)，應(yīng)盡量以最少的參數(shù)來(lái)確定整個(gè)零件的可變尺寸，并通過(guò)參數(shù)化尺寸驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)計(jì)結(jié)果的修改。 建立零件庫(kù)的步驟 1. 分析零件，提取其關(guān)鍵參數(shù)，然后設(shè)置參數(shù)，并確定驅(qū)動(dòng)參數(shù) 因?yàn)樵趨?shù)化設(shè)計(jì)時(shí)不僅要實(shí)現(xiàn)尺寸的驅(qū)動(dòng)變化，還要實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)形狀的局部變化，所