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1. 设计的意义及国内外状况
1.1设计的意义
齿轮油泵轴是在工业应用中运用极其广泛的重要装置之一，尤其是在液压传动与控制技术中占有很大的比重，它具有结构简单、体积小、重量轻、自吸性能好、耐污染、使用可靠、寿命较长、制造容易、维修方便、价格便宜等特点。但同时齿轮油泵轴也还存在一些不足，如困油现象比较严重、流量和压力脉动较大、径向力不平衡、泄漏大、噪声高及易产生气穴等缺点，这些特性和缺点都直接影响着齿轮油泵轴的质量。随着齿轮油泵轴在高温、高压、大排量、低流量脉动、低噪音等方面发展及应用，对齿轮油泵轴的特性研究及提高齿轮油泵轴的安全和效率已成为国内外深入研究的课题。
通过本课题，可以培养我们综合运用所学的基础理论、基本知识和基本技能来分析、解决实际问题的能力和初步进行科学研究的；培养我们独立工作的能力、创新能力以及理论联系实际和严谨求实的工作作风的重要途径。
1.2国内外研究现状
(1) 国内发展状况
我国的齿轮油泵轴工业起步较世界上其他先进国家晚得多。1908年广州均和安机器厂制造出的8HP单卧式煤气机为我国第一台齿轮油泵轴，1915年广州协同和机器厂制造出我国第一台柴油机。在1949年以前我国的齿轮油泵轴发展缓慢，没有形成一个完整的生产体系。经过50多年的建设，齿轮油泵轴行业迅速发展，柴油机制造厂遍布全国，产品应用到汽车、拖拉机、工程机械、船舶等各行各业。油泵油嘴相应地得到了迅速的发展，主要的专业生产企业有100多家以上，组成了一个行业。其中威孚集团公司就是国内生产规模最大，生产品种最齐全的专业生产厂。
(2) 国外发展现状
1892年狄赛尔发明了柴油机，一个世纪以来，经过几代人的努力，柴油机已经发展成为一个庞大的家族。在今天的世界上，凡是有人类活动的地方都有柴油机在运转。柴油机的心脏就是燃油喷射装置，即通常所说的油泵油嘴。
柴油机用燃油装置源于1893年鲁道夫.狄赛尔发明的煤粉喷射装置。开始时试用煤粉作燃料，其后改用石油燃料。1910年英国维克尔斯(Vickers)公司的佳姆斯.麦克辛(James Mckechnie)发明无气喷射装置.
1922年德国Bosch公司开始研制柴油喷射装置，1927年开始成批生产，并不断发展建立了完整的产品体系，成为世界上历史最悠久，规模最大的油泵油嘴生产集团。
随后日本杰克赛尔公司和电装公司，多次从德国Bosch公司购买油泵油嘴制造技术，消化吸收并不断创新，逐步建立起自身的产品体系，成为世界上最大的油泵油嘴生产集团之一。
近几年来从齿轮油泵轴的发展品种来说，大中型齿轮油泵轴都转向以经济性良好的直喷式为主流。与非直喷式柴油机相比，直喷式柴油机的燃烧室大，所以，喷射压力要求高。另一方面，为了改善喷雾质量，喷油压力也有进一步提高的趋势。现在许多国外厂家正在致力于开发能承受更高喷油压力的喷油泵和高压共轨燃油喷射装置。
为了获得更好的燃油经济性、操纵性和乘坐舒适性，柴油机对燃油喷射装置提出了更高的要求。为此，人们正在研究引入电控喷油泵。80年代出现了电子控制喷油装置的柴油机。
2. 主要研究内容
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。
3. 设计方案以及研究步骤
3.1 研究方案
本课题研究中采用失效分析鱼骨图即特征要因图的方法。对齿轮油泵轴的断裂原因的分析主要从以下几方面考虑:原材料、设计、冷热加工工艺、装配及使用等。具体的失效分析的鱼骨图如图所示。根据测试分析结果，消去不存在因素，留下来的因素即为齿轮油泵轴断裂失效的原因。
3.2 设计步骤
(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,防止轴断裂现象的发生。
4. 论文提纲
第1章 文献综述
第3章 齿轮油泵轴应力分析
第4章 齿轮油泵轴断裂疲劳的原因分析
第5章 提高齿轮油泵轴强度机优化
结束语
致谢
参考文献
5. 工作进度
第1—5周，仔细阅读相关书籍，熟悉齿轮油泵轴的相关设计过程，根据给定的齿轮油泵轴件制定设计方案，形成开题报告。
第6—11周，完成主要零部件的相关设计计算，包括应力分析计算、疲劳分析等。
第12—15周，完成装配图和主要零件图的绘制。
第16周，整理计算说明书。
6. 存在的问题及拟采取的解决措施
6.1 存在的问题
怎么才能确定断裂的性质、失效的类型、引起失效的原因提供充分的证据，判断齿轮油泵轴的断裂情况。
6.2 采取的解决措施
(1).宏观断口分析:用肉眼或借助放大倍数约10倍的放大镜进行。通过宏观断口分析，进一步确定主断口，判断断口的性质，寻找裂纹源等，为其它分析作准备。
(2).金相检验:用以进行裂纹分析和材料的组织分析，确定引起齿轮油泵轴断裂失效的内部原因。
(3)化学分析:确定断裂齿轮油泵轴的实际化学成分是否合格。
(4)机械性能分析:用以测定断裂齿轮轴的实际机械性能是否符合设计要求。
(5)扫描电镜分析:用以确定断口的微观断裂机制。
(6)应力分析:采用理论计算确定齿轮轴所受应力的大小，并进行强度校核。
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