正版 机械传动装置基础件失效分析 零部件失效分析基础知识 失效分析实例 失效分析基础知识 机械传动基础件失效分析参考应用

（1）本书失效分析的对象集中在机械传动（齿轮传动、蜗杆传动等）装置基础件（齿轮、轴、轴承和紧固件等）的范围内，不涉及其他的零部件，是机械传动专业的失效分析专著。
（2）各零部件的失效分析内容可分为零部件失效分析基础知识和失效分析实例。失效分析基础知识，主要围绕机械传动基础件失效分析来论述，因此能够以较小的篇幅阐明机械传动失效分析需要的基础知识。
（3）本书中精选的28个失效分析典型案例都是作者处理过的一手资料。
（4）本书中的失效分析案例很重视背景材料的论述，因为机械零部件的失效与服役背景有很大的关系。
（5）本书精选的案例中，有些是机械传动失效的“常见病”、“多发病”，有些确是失效分析的“疑难杂症”，本书中也包含了这部分的内容，以便扩大眼界，引发读者深入探讨的兴趣。
（6）本书某些案例的研究和分析不但解决了生产中的实际问题，而且具有一定的学术深度。

本书主要论述机械传动（齿轮传动、蜗杆传动等）装置基础件（轴、齿轮、轴承、花键和紧固件等）的失效分析和预防。书中精选了28个失效分析典型案例，都是作者处理过的第一手资料。某些案例的研究和分析不但解决了生产中的实际问题，而且具有一定的学术深度，如齿轮的电蚀失效、扭转微动多冲疲劳失效等以及断口分析中遇到的裂纹动力学和瓦纳线问题等，以扩大眼界，引发读者深入探讨的兴趣。
本书适合以下人员参阅：从事机械传动装置的设计、制造、质量管理、使用、维护和现场失效分析的工程技术人员，从事材料和热处理工作和研究的技术人员，高等院校机械设计与制造专业的师生等。

第1章机件失效分析概述
Chapter1 Overview of Machine Elements Failure Analysis
1.1失效分析的目的002
1.2003机件失效的分类
1.3失效分析的步骤004
1.3.1失效现场调查和收集背景资料005
1.3.2失效机件的初步检查006
1.3.3实验室试验工作006
1.3.4确定失效类型和失效原因007
1.3.5检查试验和分析得来的证据是否充分完整008
1.3.6完成失效分析报告009
1.4失效分析的观察和试验010
1.4.1裂纹观察010
1.4.2宏观断口观察012
1.4.3微观断口观察与分析018
1.4.4断口分析在机件失效分析中的作用019
1.4.5化学成分分析020
1.4.6材料力学性能试验020
1.4.7金相检验022

第2章机件失效类型的特征
Chapter2 Characteristics of Machine Elements Failure Types
2.1过量变形失效025
2.2塑性断裂和脆性断裂026
2.2.1 塑性断裂的基本特征027
2.2.2韧性脆性转变030
2.2.3脆性断裂的基本特征和分类030
2.2.4氢脆断裂031
2.3疲劳断裂032
2.3.1疲劳裂纹形成和扩展的规律033
2.3.2疲劳失效分析的目标和方法036
2.3.3设计、制造工艺和材质对疲劳失效的影响039
2.4磨损失效041
2.4.1黏着磨损041
2.4.2磨料磨损042
2.4.3微动磨损和微动磨蚀疲劳043
2.4.4磨损失效分析的方法046
2.5胶合失效047

第3章轴的失效分析
Chapter3 Failure Analysis of the Shafts
3.1轴失效分析基本知识050
3.1.1概述050
3.1.2轴上的应力和断裂特征051
3.1.3轴的失效形式052
3.1.4疲劳失效中的局部应力057
3.1.5轴失效分析的程序063
3.2轴的失效分析实例064
3.2.1实例1高速线材预精轧机辊轴断裂失效分析064
3.2.2实例2减速机形面轴断裂失效分析068
3.2.3实例3减速机锥齿轮轴开裂失效分析083
3.2.4实例4压缩机高速齿轮轴断裂失效分析087
3.2.5实例5轴毂配合件的微动磨损引发轴的开裂失效分析102
3.2.6实例6减速机轴微动多冲疲劳断裂失效分析115
3.2.7实例7硬齿面齿轮减速机高速轴断裂失效分析124
3.2.8实例8风力发电机组主轴断裂失效分析138
3.2.9实例9曲轴断裂失效分析147
3.2.10实例10制氧厂离心压缩机断轴毁机失效分析152

第4章齿轮的失效分析
Chapter4 Failure Analysis of the Gears
4.1齿轮损伤和失效的形式175
4.2轮齿损伤和失效的形貌176
4.2.1磨料磨损和过度磨损失效176
4.2.2干涉磨损失效177
4.2.3胶合失效179
4.2.4齿面疲劳失效180
4.2.5轮齿折断失效189
4.2.6电蚀失效196
4.2.7塑性变形失效198
4.2.8化学腐蚀失效199
4.2.9齿轮裂纹失效199
4.2.10齿面烧伤失效201
4.2.11轮毂断裂失效204
4.3诱发轮齿损伤和失效的主要原因205
4.3.1设计方面的失误205
4.3.2材料和热加工方面的失误206
4.3.3机械加工方面的失误207
4.3.4装配方面的失误208
4.3.5使用和维护方面的失误208
4.4齿轮失效分析方法中的注意事项208
4.4.1齿轮失效的背景调查208
4.4.2失效齿轮的宏观观察210
4.4.3失效齿轮断口的微观观察211
4.4.4失效齿轮的承载能力计算复核213
4.5齿轮失效分析实例217
4.5.1实例1型钢轧机减速机齿轮齿面剥落原因分析217
4.5.2实例2高速线材厂精轧机增速箱齿轮损伤分析225
4.5.3实例3发电厂液力偶合器传动齿轮失效分析232
4.5.4实例4减速机锥齿轮齿面电蚀失效分析240
4.5.5实例5不同来料齿轮热处理后开裂失效分析252
4.5.6实例6制冷压缩机高速齿轮轮齿断裂失效分析258
4.5.7实例7高速线材厂预精轧机过桥齿轮断齿失效分析279
4.5.8实例8弧齿锥齿轮热处理裂纹成因分析和改进措施285
4.5.9实例9矿用减速机低速级齿轮轮齿断裂失效分析290
4.5.10实例10电梯用蜗杆减速机蜗轮磨损失效分析298

第5章轴承的失效分析
Chapter5 Failure Analysis of the Bearings
5.1滚动轴承的失效317
5.1.1滚动轴承失效模式的分类317
5.1.2接触疲劳失效317
5.1.3磨损失效319
5.1.4腐蚀失效321
5.1.5电蚀失效322
5.1.6塑性变形失效324
5.1.7断裂与开裂325
5.2套圈滚道面的磨损痕迹（滚迹）327
5.2.1向心轴承滚迹327
5.2.2推力轴承滚迹330
5.3影响轴承寿命的因素331
5.3.1轴承的工作游隙对轴承使用寿命的影响331
5.3.2安装精度对轴承使用寿命的影响332
5.3.3润滑油中水分对轴承寿命的影响332
5.3.4润滑添加剂对轴承疲劳寿命的影响332
5.3.5轴承预紧（预载荷）对轴承性能的影响332
5.4滚动轴承失效分析的方法333
5.4.1滚动轴承的调查334
5.4.2了解轴承的工作条件335
5.4.3宏观观察与测量337
5.4.4材料内在质量检查337
5.4.5失效表面和断口的微观观察338
5.4.6轴承的寿命复核338
5.4.7综合分析与结论339
5.5轴承失效分析实例339
5.5.1实例1高速线材精轧机滚动轴承失效分析339
5.5.2实例2高速线材精轧机增速箱齿轮损伤和轴承失效分析358
5.5.3实例3减速机滚动轴承高温抱轴失效分析377
5.5.4实例4变速行星齿轮传动机滑动轴承失效分析395

第6章螺纹紧固件和花键的失效分析
Chapter6 Failure Analysis of Thread Fasteners and Splines
6.1螺纹紧固件的失效分析400
6.1.1螺纹紧固件概述 400
6.1.2螺纹紧固件的失效与分析409
6.2螺纹紧固件失效分析实例414
6.2.1实例1减速机双头螺柱安装拧紧时断裂失效分析414
6.2.2实例2钢厂楔形导轨用螺钉断裂的失效分析419
6.3花键的失效分析422
6.3.1花键概述422
6.3.2花键的失效模式423
6.4花键的失效分析实例425
6.4.1实例3花键齿过度磨损原因分析和改进措施425
6.4.2实例4掘进机用减速装置花键轴断裂失效分析433

附录
Appendix
附录A复型法454
A.1前言454
A.2复型法的原理和主要操作步骤454
A.3复型法的应用457
附录B风力发电机组主轴断裂宏观断口分析459
B.1前言459
B.2风力机主轴断裂概况459
B.3断口宏观观察460
B.4分析463
B.5后续工作的建议465
附录C讨论——关于裂纹动力学和瓦纳线465
C.1曲轴断口的非正常现象465
C.2裂纹动力学简介466
C.3瓦纳线467
C.4曲轴断口的瓦纳线468
C.5小结470
附录D轴上键槽开裂有限元分析471

参考文献475
Reference

机械的失效分析是机械工程中一项重要的内容。机械零部件失效可能是正常的寿命终止，也可能是意外事故造成的。如果是后者，就需要通过分析找到失效的原因，采用相应的改进措施，避免同类事故的再次发生。
本书作者朱孝禄教授长期从事机械设计理论与方法的教学与研究工作。在一次讨论本人钢球轧机的一个零件经常失效难题时，朱教授以失效分析的视角，对零件失效原因论述了他独到的看法，并提出具体的改进措施，给我留下了深刻的印象。此后，他将近日完成撰写的《机械传动装置基础件失效分析》一书的书稿发送给本人，征求意见。看了全部书稿后，我感到有必要为本书的写作和出版说几句话。
20多年来，朱教授奔走于国内机械传动装置制造厂和使用单位，如冶金厂、矿山、核电站等，对国内外的各种失效的零部件进行失效分析、研究，撰写了一系列失效分析报告，如高速线材轧机的增速装置、型钢轧机的减速装置、矿山机械中的传动装置和压缩机中的增速传动装置等的失效分析报告。这些传动装置都是生产线上关键的设备，这些失效分析报告有的成为制造单位改进产品质量的依据，有的成为使用单位提高设备维护、管理水平的依据。这些失效分析报告经精选、加工后成为本书的基本内容。可见，本书的内容来源于生产第一线的实践，这是本书的最大特色。
朱教授退休后转攻机械失效分析20多年，取得上述成绩，是他长期努力的结果，实属不易。特别是在85岁高龄时完成本书的写作，把他多年研究失效分析的心得、资料和丰富的实践经验留下来，这无疑是一件好事。
这本书的内容只涉及轴、齿轮、轴承、紧固件和花键等机械传动装置基本构件的失效分析，作者具有深厚的机械设计理论和方法的知识功底，因此对这些基本构件失效原因的分析都比较深刻和全面。例如，对轮齿随机断裂的分析，对形面轴断裂的分析，对微动磨损引发轴开裂和断裂的分析等，书中都有作者独到的看法。
本书分析的构件都是机械工程中常用的零部件，也可以说是机械工程的基础件。作者不但对这些基础件常见失效的原因做了深入浅出的论述，而且在失效分析中提出了一些有学术价值的研究课题，例如齿轮电蚀、冲击微动疲劳和裂纹动力学等。这对开拓失效分析的范围、探索失效分析的深度大有好处。
可以预期，本书的出版，对机械传动装置的制造者通过失效分析来提高产品质量，对产品使用者利用失效分析来加强设备的维护、改善管理，必将起到良好的作用。

中国工程院院士