1摘要電動機(jī)的工作原理是建立在電磁感應(yīng)定律、全電流定律、電路定律和電磁力定律等基礎(chǔ)上的。三相交流異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動的原理，當(dāng)磁極沿順時針方向旋轉(zhuǎn)，磁極的磁力線切割轉(zhuǎn)子導(dǎo)條，導(dǎo)條中就感應(yīng)出電動勢。電動勢的方向由右手定則來確定。因為運(yùn)動是相對的，假如磁極不動，轉(zhuǎn)子導(dǎo)條沿逆時針方向旋轉(zhuǎn)，則導(dǎo)條中同樣也能感應(yīng)出電動勢來。在電動勢的作用下，閉合的導(dǎo)條中就產(chǎn)生電流。該電流與旋轉(zhuǎn)磁極的磁場相互作用，而使轉(zhuǎn)子導(dǎo)條受到電磁力F，電磁力的方向可用左手定則確定。由電磁力進(jìn)而產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)子就轉(zhuǎn)動起來。本文通過對電機(jī)軸化學(xué)成分、宏觀、微觀及力學(xué)性能等方面的一系列實驗，分析出該軸的斷裂原因，在此基礎(chǔ)上，利用PRO/E軟件對電機(jī)軸進(jìn)行了較全面的有限元分析及優(yōu)化設(shè)計，不但驗證了實驗分析的正確性，而且提出了合理的改進(jìn)方案。關(guān)鍵詞失效分析，斷裂，有限元，PRO/E，電機(jī)軸目錄2前言.1第1章失效分析.311失效（分析）的概念.31.2失效（分析）的發(fā)展.31.3失效分析的目的.41.4失效（斷裂）分析的方法.51.5失效分析的思路.61.6失效分析的程序.7第2章電動機(jī)輸出軸的斷裂分析.102.1宏觀分析.102.2性能檢查.112.3電機(jī)軸的性能檢查.11第3章輸出軸的有限元分析及優(yōu)化設(shè)計.153.1PRO/E建模.153.2ANSYS分析.173.3電機(jī)軸的優(yōu)化設(shè)計.19結(jié)束語.22附錄1參考文獻(xiàn).23前言隨著科技的突非猛進(jìn)系統(tǒng)和設(shè)備日益復(fù)雜，功能不斷提高，機(jī)械零件的不可靠和不安全因素增多，導(dǎo)致故障的原因也增多，因而對故障的分析研究工作亦越來越受到世界各國的關(guān)注。工業(yè)的發(fā)展、技術(shù)的進(jìn)步正是人們不斷與產(chǎn)品失效做斗爭的結(jié)果，這在航空和航天事業(yè)的發(fā)展史中表現(xiàn)尤為突出。因為即使航天飛機(jī)這么先進(jìn)的運(yùn)載工具也可能發(fā)生故障，如美國的價值12億美元的“挑戰(zhàn)者”號航天飛機(jī)，3在1986年1月28號第11次升空時突然爆炸，使7名宇航員遇難，這一慘痛悲劇再次告戒人們忽視產(chǎn)品失效問題將帶來災(zāi)難性的惡果。任何一次失效都可以看成是產(chǎn)品在服役條案件下所做的一次最真實做可靠的學(xué)實驗的結(jié)果；通過失效分析判斷失效模式，找出失效的原因和影響因素，也就找到了薄弱環(huán)節(jié)所在，從而改進(jìn)有關(guān)部門的工作。提高產(chǎn)品質(zhì)量。失效分析是可靠性工程的技術(shù)基礎(chǔ)之一；是安全工程的重要技術(shù)保障之一；是維修工程的理論基礎(chǔ)和指導(dǎo)依據(jù)；可產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。電動機(jī)是把電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能的設(shè)備。在機(jī)械、冶金、石油、煤炭、化學(xué)、航空、交通、農(nóng)業(yè)以及其他各種工業(yè)中，電動機(jī)被廣泛地應(yīng)用著。隨著工業(yè)自動化程度不斷提高，需要采用各種各樣的控制電機(jī)作為自動化系統(tǒng)的元件，人造衛(wèi)星的自動控制系統(tǒng)中，電機(jī)也是不可缺少的。此外在國防、文教、醫(yī)療及日常生活中(現(xiàn)代化的家電工業(yè)中)電動機(jī)也愈來愈廣泛地應(yīng)用起多以齒輪傳動、蝸桿傳動為主，而軸是電動機(jī)中不可缺少的重要零件之一,也是最常見的失效零件。為此，我們對電動機(jī)輸出軸的斷裂原因進(jìn)行了比較系統(tǒng)的分析：軸的宏、微觀分析和結(jié)構(gòu)分析，了解該軸的應(yīng)力分布情況，找出應(yīng)力集中部位，分析該類軸斷裂的原因。在此基礎(chǔ)上充分利用PRO/E技術(shù)進(jìn)行進(jìn)一步的應(yīng)力分析,以驗證宏、微觀分析結(jié)果,再利用PRO/E技術(shù)進(jìn)行軸的優(yōu)化設(shè)計,達(dá)到改進(jìn)軸的目的。使減速器的工作性能達(dá)到最優(yōu)。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，有很高的實用價值，而且為軸失效問題的分析可提供有效的參考資料。Pro/ENGINEE是1985年美國波士頓PTC公司開發(fā)出來的參數(shù)化建模軟件，目前已經(jīng)成為三維建模軟件的領(lǐng)頭羊。目前已經(jīng)發(fā)布了Pro/ENGINEERWILDFIRE3.O。它包括了在工業(yè)設(shè)計和機(jī)械設(shè)計等方面的多項功能，還包括對大型裝配體的管理、功能仿真、制造、產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理等等。而且Pro/ENGINEER還提供了目前所能達(dá)到的最全面、4集成最緊密的產(chǎn)品開發(fā)環(huán)境，本文所進(jìn)行軸的結(jié)構(gòu)分析就是基于Pro/ENGINEER這一軟件。第1章失效(斷裂)分析1.1失效（分析）的概念失效，按照國家標(biāo)準(zhǔn)GB3187-82可靠性基本詞術(shù)語及定義，就是：“產(chǎn)品喪失規(guī)定的功能，對可恢復(fù)產(chǎn)品通常也稱故障”。為了研究失效的原因，確定失效的模式或機(jī)理，并采