本書(shū)主要論述機(jī)械傳動(dòng)（齒輪傳動(dòng)、蝸桿傳動(dòng)等）裝置基礎(chǔ)件（軸、齒輪、軸承、花鍵和緊固件等）的失效分析和預(yù)防。書(shū)中精選了28個(gè)失效分析典型案例，都是作者處理過(guò)的手資料。某些案例的研究和分析不但解決了生產(chǎn)中的實(shí)際問(wèn)題，而且具有一定的學(xué)術(shù)深度，如齒輪的電蝕失效、扭轉(zhuǎn)微動(dòng)多沖疲勞失效等以及斷口分析中遇到的裂紋動(dòng)力學(xué)和瓦納線問(wèn)題等，以擴(kuò)大眼界，引發(fā)讀者深入探討的興趣。
本書(shū)適合以下人員參閱：從事機(jī)械傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)、制造、質(zhì)量管理、使用、維護(hù)和現(xiàn)場(chǎng)失效分析的工程技術(shù)人員，從事材料和熱處理工作和研究的技術(shù)人員，高等院校機(jī)械設(shè)計(jì)與制造專業(yè)的師生等。
（1）本書(shū)失效分析的對(duì)象集中在機(jī)械傳動(dòng)（齒輪傳動(dòng)、蝸桿傳動(dòng)等）裝置基礎(chǔ)件（齒輪、軸、軸承和緊固件等）的范圍內(nèi)，不涉及其他的零部件，是機(jī)械傳動(dòng)專業(yè)的失效分析專著。
（2）各零部件的失效分析內(nèi)容可分為零部件失效分析基礎(chǔ)知識(shí)和失效分析實(shí)例。失效分析基礎(chǔ)知識(shí)，主要圍繞機(jī)械傳動(dòng)基礎(chǔ)件失效分析來(lái)論述，因此能夠以較小的篇幅闡明機(jī)械傳動(dòng)失效分析需要的基礎(chǔ)知識(shí)。
（3）本書(shū)中精選的28個(gè)失效分析典型案例都是作者處理過(guò)的一手資料。
（4）本書(shū)中的失效分析案例很重視背景材料的論述，因?yàn)闄C(jī)械零部件的失效與服役背景有很大的關(guān)系。
（5）本書(shū)精選的案例中，有些是機(jī)械傳動(dòng)失效的常見(jiàn)病、多發(fā)病，有些確是失效分析的疑難雜癥，本書(shū)中也包含了這部分的內(nèi)容，以便擴(kuò)大眼界，引發(fā)讀者深入探討的興趣。
（6）本書(shū)某些案例的研究和分析不但解決了生產(chǎn)中的實(shí)際問(wèn)題，而且具有一定的學(xué)術(shù)深度。
緣起
產(chǎn)品的失效分析，在20世紀(jì)70 年代就由國(guó)外引入國(guó)內(nèi)，但在計(jì)劃經(jīng)濟(jì)的條件下，產(chǎn)品失效分析的研究和應(yīng)用并沒(méi)有得到充分的重視。產(chǎn)品失效分析工作真正得到重視和開(kāi)展是在改革開(kāi)放以后，尤其是近30年發(fā)展得很快：不少院校開(kāi)設(shè)了有關(guān)產(chǎn)品失效分析的課程，尤其開(kāi)展失效分析和預(yù)防方面的科學(xué)研究；在市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)條件下，許多產(chǎn)品制造單位為了提高產(chǎn)品的質(zhì)量，開(kāi)始重視產(chǎn)品的失效分析。有了這樣的條件，20多年來(lái)本人才能有機(jī)會(huì)為機(jī)械傳動(dòng)裝置生產(chǎn)單位處理60多個(gè)機(jī)械傳動(dòng)裝置失效分析案例和接受很多失效案例的咨詢。其中大多數(shù)案例，失效分析是為了找到產(chǎn)品失效的原因，提出改進(jìn)措施，提高產(chǎn)品的質(zhì)量；而有的失效分析案例是為索賠、仲裁提供根據(jù)。例如，本書(shū)中的一個(gè)案例涉及向國(guó)外公司索賠1000多萬(wàn)元，終索賠成功。在多年的失效分析工作中，對(duì)一些疑難的案例進(jìn)行了深入分析研究，既解決了生產(chǎn)中的實(shí)際問(wèn)題，又積累了大量失效分析的資料和經(jīng)驗(yàn)。根據(jù)這些案例的分析資料，寫(xiě)成失效分析講稿，在國(guó)內(nèi)30多個(gè)單位（主要面向工廠、企業(yè)）舉辦失效分析專題講座。本書(shū)就是依據(jù)長(zhǎng)期失效分析工作的經(jīng)驗(yàn)和已有的講稿，精選案例撰寫(xiě)的。
本書(shū)的內(nèi)容
本書(shū)的內(nèi)容共分6章：第1章和第2章是機(jī)械產(chǎn)品失效分析的基礎(chǔ)知識(shí)；第3章是軸的失效分析；第4章是齒輪的失效分析；第5 章是軸承的失效分析；第6章是螺紋緊固件和花鍵的失效分析。
本書(shū)的特色
（1）本書(shū)失效分析的對(duì)象集中在機(jī)械傳動(dòng)（齒輪傳動(dòng)、蝸桿傳動(dòng)等）裝置基礎(chǔ)件（齒輪、軸、軸承和緊固件等），不涉及其他的零部件。這與其他失效分析著作有很大的不同，可以說(shuō)是機(jī)械傳動(dòng)裝置失效分析的專著。
（2）各零部件的失效分析內(nèi)容可分為失效分析基礎(chǔ)知識(shí)和失效分析實(shí)例兩大部分。失效分析基礎(chǔ)知識(shí)主要圍繞機(jī)械傳動(dòng)裝置基礎(chǔ)件失效分析來(lái)論述，因此能夠以較小的篇幅闡明需要的基礎(chǔ)知識(shí)。
（3）本書(shū)中精選的28個(gè)失效分析典型案例（軸10個(gè)案例、齒輪10個(gè)案例、軸承4個(gè)案例，其他4個(gè)案例），都是作者親自處理過(guò)的，且為手資料，全書(shū)未選用其他著作和參考文獻(xiàn)上的案例。
（4）本書(shū)中的失效分析案例很重視背景材料的論述，因?yàn)闄C(jī)械零部件的失效與服役背景有很大的關(guān)系，例如，本書(shū)中的一個(gè)扭轉(zhuǎn)微動(dòng)多沖疲勞失效案例，就是在詳細(xì)研究了服役背景后得出結(jié)論。這種案例往往具有挑戰(zhàn)性。
（5）本書(shū)精選的案例中，有些是機(jī)械傳動(dòng)裝置失效的常見(jiàn)病多發(fā)病，如軸的一般性斷裂、輪齒齒面的點(diǎn)蝕等，失效分析工作通常比較順利。但是有時(shí)也會(huì)遇到失效分析的疑難雜癥，如上述的扭轉(zhuǎn)微動(dòng)多沖疲勞失效，至今已知其失效的原因，但不知其失效的機(jī)理。再如斷口分析中遇到的裂紋動(dòng)力學(xué)和瓦納線問(wèn)題等，本書(shū)中也包含了這部分的內(nèi)容，以便擴(kuò)大眼界，引發(fā)讀者深入探討的興趣。
（6）本書(shū)某些案例的研究和分析不但解決了生產(chǎn)中的實(shí)際問(wèn)題，而且具有一定的學(xué)術(shù)深度，例如，齒輪的電蝕失效案例就是與重慶大學(xué)機(jī)械傳動(dòng)國(guó)家實(shí)驗(yàn)室合作的，成功申請(qǐng)了國(guó)家自然科學(xué)基金，還為兩名博士生提供了論文選題。
（7）本人編寫(xiě)的失效分析PPT講稿是本書(shū)主要的參考依據(jù)，因此本書(shū)的行文、自繪的插圖等都具有PPT講稿的特色。
合作、鳴謝
眾所周知，產(chǎn)品的失效分析涉及的面很寬，往往工作量很大，因此有時(shí)需要多人合作才能完成。本人借此機(jī)會(huì)向本書(shū)中案例的失效分析合作者和參與者（鐘群鵬、王仁智、鐘培道、錢友榮、王鐵、張瑞亮、邊新孝、羅銘、潘紫微等）表示衷心的感謝！本書(shū)的寫(xiě)作得到了沃德傳動(dòng)（天津）股份有限公司的大力支持。公司負(fù)責(zé)人胡煒先生十分重視產(chǎn)品的質(zhì)量和產(chǎn)品的失效分析，在公司內(nèi)成立失效分析小組，對(duì)國(guó)內(nèi)外數(shù)百臺(tái)失效的減速機(jī)（其中很大部分是國(guó)外品牌產(chǎn)品）開(kāi)展深入細(xì)致的失效分析工作，并參與失效分析報(bào)告的撰寫(xiě)。7年內(nèi)，失效分析小組共撰寫(xiě)了40多篇失效分析報(bào)告（有12篇入選本書(shū)），發(fā)表了10多篇失效分析論文，為提高減速機(jī)產(chǎn)品的質(zhì)量和高端減速機(jī)產(chǎn)品國(guó)產(chǎn)化提供了技術(shù)支持。在本書(shū)的寫(xiě)作中，胡煒先生大力促成失效分析小組成員給予全力的技術(shù)支持和協(xié)助。借此機(jī)會(huì)，對(duì)本書(shū)合著者胡煒先生、沃德失效分析小組成員和其他有關(guān)人員：薄文麗、李東武、孫洪利、馬愛(ài)俠、王永慧、馮勝利等表示衷心的感謝！同時(shí)也對(duì)中航工業(yè)失效分析中心的相關(guān)人員劉德林、劉洲、張兵和北京科技大學(xué)機(jī)械工程實(shí)驗(yàn)室的相關(guān)人員崔興山、史鐵軍表示衷心的感謝！
中國(guó)工程院院士胡正寰教授在百忙之中，看了全部書(shū)稿，并為本書(shū)寫(xiě)序言，對(duì)此表示衷心的感謝！
本書(shū)預(yù)期讀者
本書(shū)適合以下人員參閱：從事機(jī)械傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)、制造、使用、維護(hù)的工程技術(shù)人員；質(zhì)量管理和現(xiàn)場(chǎng)失效分析人員；從事材料和熱處理工作的技術(shù)人員；高等院校機(jī)械設(shè)計(jì)與制造專業(yè)的師生等。
本書(shū)大部分案例的失效分析工作都是在工廠里完成的，受限于條件和技術(shù)水平，有一些圖片的質(zhì)量（如取景的角度、視距、清晰度等）不能令人滿意。在個(gè)別案例中，金相組織分析方面也可能有不夠深入之處�？傊�，由于本人的水平有限，書(shū)中疏漏之處在所難免，歡迎讀者不吝批評(píng)、指正。
北京科技大學(xué)教授 朱孝祿
第1章機(jī)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機(jī)件失效的分類
1.3失效分析的步驟004
1.3.1失效現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查和收集背景資料005
1.3.2失效機(jī)件的初步檢查006
1.3.3實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)工作006
1.3.4確定失效類型和失效原因007
1.3.5檢查試驗(yàn)和分析得來(lái)的證據(jù)是否充分完整008
1.3.6完成失效分析報(bào)告009
1.4失效分析的觀察和試驗(yàn)010
1.4.1裂紋觀察010
1.4.2宏觀斷口觀察012
1.4.3微觀斷口觀察與分析018
1.4.4斷口分析在機(jī)件失效分析中的作用019
1.4.5化學(xué)成分分析020
1.4.6材料力學(xué)性能試驗(yàn)020
1.4.7金相檢驗(yàn)022
第2章機(jī)件失效類型的特征
Chapter2 Characteristics of Machine Elements Failure Types
2.1過(guò)量變形失效025
2.2塑性斷裂和脆性斷裂026
2.2.1 塑性斷裂的基本特征027
2.2.2韌性脆性轉(zhuǎn)變030
2.2.3脆性斷裂的基本特征和分類030
2.2.4氫脆斷裂031
2.3疲勞斷裂032
2.3.1疲勞裂紋形成和擴(kuò)展的規(guī)律033
2.3.2疲勞失效分析的目標(biāo)和方法036
2.3.3設(shè)計(jì)、制造工藝和材質(zhì)對(duì)疲勞失效的影響039
2.4磨損失效041
2.4.1黏著磨損041
2.4.2磨料磨損042
2.4.3微動(dòng)磨損和微動(dòng)磨蝕疲勞043
2.4.4磨損失效分析的方法046
2.5膠合失效047
第3章軸的失效分析
Chapter3 Failure Analysis of the Shafts
3.1軸失效分析基本知識(shí)050
3.1.1概述050
3.1.2軸上的應(yīng)力和斷裂特征051
3.1.3軸的失效形式052
3.1.4疲勞失效中的局部應(yīng)力057
3.1.5軸失效分析的程序063
3.2軸的失效分析實(shí)例064
3.2.1實(shí)例1高速線材預(yù)精軋機(jī)輥軸斷裂失效分析064
3.2.2實(shí)例2減速機(jī)形面軸斷裂失效分析068
3.2.3實(shí)例3減速機(jī)錐齒輪軸開(kāi)裂失效分析083
3.2.4實(shí)例4壓縮機(jī)高速齒輪軸斷裂失效分析087
3.2.5實(shí)例5軸轂配合件的微動(dòng)磨損引發(fā)軸的開(kāi)裂失效分析102
3.2.6實(shí)例6減速機(jī)軸微動(dòng)多沖疲勞斷裂失效分析115
3.2.7實(shí)例7硬齒面齒輪減速機(jī)高速軸斷裂失效分析124
3.2.8實(shí)例8風(fēng)力發(fā)電機(jī)組主軸斷裂失效分析138
3.2.9實(shí)例9曲軸斷裂失效分析147
3.2.10實(shí)例10制氧廠離心壓縮機(jī)斷軸毀機(jī)失效分析152
第4章齒輪的失效分析
Chapter4 Failure Analysis of the Gears
4.1齒輪損傷和失效的形式175
4.2輪齒損傷和失效的形貌176
4.2.1磨料磨損和過(guò)度磨損失效176
4.2.2干涉磨損失效177
4.2.3膠合失效179
4.2.4齒面疲勞失效180
4.2.5輪齒折斷失效189
4.2.6電蝕失效196
4.2.7塑性變形失效198
4.2.8化學(xué)腐蝕失效199
4.2.9齒輪裂紋失效199
4.2.10齒面燒傷失效201
4.2.11輪轂斷裂失效204
4.3誘發(fā)輪齒損傷和失效的主要原因205
4.3.1設(shè)計(jì)方面的失誤205
4.3.2材料和熱加工方面的失誤206
4.3.3機(jī)械加工方面的失誤207
4.3.4裝配方面的失誤208
4.3.5使用和維護(hù)方面的失誤208
4.4齒輪失效分析方法中的注意事項(xiàng)208
4.4.1齒輪失效的背景調(diào)查208
4.4.2失效齒輪的宏觀觀察210
4.4.3失效齒輪斷口的微觀觀察211
4.4.4失效齒輪的承載能力計(jì)算復(fù)核213
4.5齒輪失效分析實(shí)例217
4.5.1實(shí)例1型鋼軋機(jī)減速機(jī)齒輪齒面剝落原因分析217
4.5.2實(shí)例2高速線材廠精軋機(jī)增速箱齒輪損傷分析225
4.5.3實(shí)例3發(fā)電廠液力偶合器傳動(dòng)齒輪失效分析232
4.5.4實(shí)例4減速機(jī)錐齒輪齒面電蝕失效分析240
4.5.5實(shí)例5不同來(lái)料齒輪熱處理后開(kāi)裂失效分析252
4.5.6實(shí)例6制冷壓縮機(jī)高速齒輪輪齒斷裂失效分析258
4.5.7實(shí)例7高速線材廠預(yù)精軋機(jī)過(guò)橋齒輪斷齒失效分析279
4.5.8實(shí)例8弧齒錐齒輪熱處理裂紋成因分析和改進(jìn)措施285
4.5.9實(shí)例9礦用減速機(jī)低速級(jí)齒輪輪齒斷裂失效分析290
4.5.10實(shí)例10電梯用蝸桿減速機(jī)蝸輪磨損失效分析298
第5章軸承的失效分析
Chapter5 Failure Analysis of the Bearings
5.1滾動(dòng)軸承的失效317
5.1.1滾動(dòng)軸承失效模式的分類317
5.1.2接觸疲勞失效317
5.1.3磨損失效319
5.1.4腐蝕失效321
5.1.5電蝕失效322
5.1.6塑性變形失效324
5.1.7斷裂與開(kāi)裂325
5.2套圈滾道面的磨損痕跡（滾跡）327
5.2.1向心軸承滾跡327
5.2.2推力軸承滾跡330
5.3影響軸承壽命的因素331
5.3.1軸承的工作游隙對(duì)軸承使用壽命的影響331
5.3.2安裝精度對(duì)軸承使用壽命的影響332
5.3.3潤(rùn)滑油中水分對(duì)軸承壽命的影響332
5.3.4潤(rùn)滑添加劑對(duì)軸承疲勞壽命的影響332
5.3.5軸承預(yù)緊（預(yù)載荷）對(duì)軸承性能的影響332
5.4滾動(dòng)軸承失效分析的方法333
5.4.1滾動(dòng)軸承的調(diào)查334
5.4.2了解軸承的工作條件335
5.4.3宏觀觀察與測(cè)量337
5.4.4材料內(nèi)在質(zhì)量檢查337
5.4.5失效表面和斷口的微觀觀察338
5.4.6軸承的壽命復(fù)核338
5.4.7綜合分析與結(jié)論339
5.5軸承失效分析實(shí)例339
5.5.1實(shí)例1高速線材精軋機(jī)滾動(dòng)軸承失效分析339
5.5.2實(shí)例2高速線材精軋機(jī)增速箱齒輪損傷和軸承失效分析358
5.5.3實(shí)例3減速機(jī)滾動(dòng)軸承高溫抱軸失效分析377
5.5.4實(shí)例4變速行星齒輪傳動(dòng)機(jī)滑動(dòng)軸承失效分析395
第6章螺紋緊固件和花鍵的失效分析
Chapter6 Failure Analysis of Thread Fasteners and Splines
6.1螺紋緊固件的失效分析400
6.1.1螺紋緊固件概述 400
6.1.2螺紋緊固件的失效與分析409
6.2螺紋緊固件失效分析實(shí)例414
6.2.1實(shí)例1減速機(jī)雙頭螺柱安裝擰緊時(shí)斷裂失效分析414
6.2.2實(shí)例2鋼廠楔形導(dǎo)軌用螺釘斷裂的失效分析419
6.3花鍵的失效分析422
6.3.1花鍵概述422
6.3.2花鍵的失效模式423
6.4花鍵的失效分析實(shí)例425
6.4.1實(shí)例3花鍵齒過(guò)度磨損原因分析和改進(jìn)措施425
6.4.2實(shí)例4掘進(jìn)機(jī)用減速裝置花鍵軸斷裂失效分析433
附錄
Appendix
附錄A復(fù)型法454
A.1前言454
A.2復(fù)型法的原理和主要操作步驟454
A.3復(fù)型法的應(yīng)用457
附錄B風(fēng)力發(fā)電機(jī)組主軸斷裂宏觀斷口分析459
B.1前言459
B.2風(fēng)力機(jī)主軸斷裂概況459
B.3斷口宏觀觀察460
B.4分析463
B.5后續(xù)工作的建議465
附錄C討論關(guān)于裂紋動(dòng)力學(xué)和瓦納線465
C.1曲軸斷口的非正�，F(xiàn)象465
C.2裂紋動(dòng)力學(xué)簡(jiǎn)介466
C.3瓦納線467
C.4曲軸斷口的瓦納線468
C.5小結(jié)470
附錄D軸上鍵槽開(kāi)裂有限元分析471
參考文獻(xiàn)475
Reference
書(shū)單推薦
