某厂电机转轴焊接结构在运行一年左右会在轴与筋板端面结合的焊趾处开裂,严重的影响了电动机的正常使用。针对这一问题,本文运用焊接力学理论、有限元数值模拟技术并结合断裂力学理论进行了深入的结构受力分析和疲劳强度计算,提出了电机转轴的筋板封头焊接方案,结果证明此方法可以有效减缓筋板端头处的应力集中。在此工作的基础上,以提高生产效率为目的进一步提出了减小原始焊缝尺寸的优化方案,并以大量计算分析数据为依据进行了优化方案的对比评价。借助于大型工程软件MSC.Marc,将此结构所承受的载荷看成是由某个不变的平均应力(静载—恒定应力部分)和应力振幅(交变应力部分)的组合。首先假定筋板端面的焊趾处存在0.5mm深的椭圆形片状裂纹,分析表明,使转轴沿径向疲劳破坏的Ⅰ型裂纹静载荷为焊趾附近的纵向残余应力,Ⅰ型裂纹载荷的交变部分为重力引起的正交变化的轴向应力;使转轴沿径向疲劳破坏的Ⅲ型裂纹静载荷为焊趾附近的横向残余应力,Ⅲ型裂纹载荷的交变应力是受冲击扭矩作用产生的。比较寿命计算结果可以看出,无论是负载端还是自由端,重力和焊接应力叠加形成的Ⅰ型裂纹载荷在电机转轴的疲劳破坏中起到的作用,远远超过冲击扭矩产生的Ⅲ型裂纹动载荷的作用。可以断定,电机转轴的疲劳失效主要是由于自由端的轴承距离筋板端部较远,重力引起的局部应力集中过大所致。为了提高电机转轴的使用期限,减小断轴几率,采用在原结构基础上筋板端部直封头焊接的优化方案。两种方案的剩余寿命比较表明,采用封头焊接方案可以使更容易发生破坏的自由端的疲劳寿命比原结构延长2.32~3.35年,即提高54%~121%。从负载端和自由端的寿命比较来看,负载端相对安全许多,所以封头焊接方案切实可行。同样的工作条件下减小焊缝尺寸的优化方案,重力和焊接应力联合作用下容易发生破坏的自由端的疲劳寿命与原始结构相比可以延长0.81~1.29年,但不及采用原始尺寸焊缝+封头的方案。