材料力学课程设计168

精品文档---下载后可任意编辑 设计题目： 传动轴的静强度、变形 及疲劳强度的计算 学院班级： 汽车学院发动机12班 姓名学号： 王富强（168） 42101203 指导老师:李峰 目录 1．材料力学课程设计的目的…………………………3 2．材料力学课程设计的任务和要求……………………………3 3．材料力学课程设计的题目……………………………………3 3－1 设计题目…………………………………………………3 3—2传动轴的零件图……………4 3—3设计数据……………4 …………………………….4 4—1绘出传动轴的受力简图………………………………………4 4—2 作扭矩图及弯矩图…………………………………………6 4—3根据强度条件设计等直轴的直径……………………………8 4—4计算齿轮处轴的挠度（均按直径Φ1的等直杆计算）…………11 4—5对阶梯传动轴进行疲劳强度计算（若不满足，实行改进措施 使其满足疲劳强度）……………………………………………13 4—6对所取数据的理论根据作必要的说明………………………20 4—7设计所使用软件名称……………………………………….20 附录：本题所编写的C程序…………………………………….20 参考文献…………………………………………………………30 材料力学课程设计的体会和收获………………………………30 2024年 9月21 日 1．材料力学课程设计的目的 本课程设计的目的是在于系统学完材料力学之后，能结合工程中的实际问题，运用材料力学的基本理论和计算方法，独立地计算工程中的典型零部件，以达到综合运用材料力学的知识解决工程实际问题之目的。同时，可以使学生将材料力学的理论和现代计算方法及手段融为一体。既从整体上掌握了基本理论和现代的计算方法，又提高了分析问题，解决问题的能力；既把以前所学的知识（高等数学、工程图学、理论力学、算法语言、计算机和材料力学等）综合运用，又为后继课程（机械设计、专业课等）打下基础，并初步掌握工程中的设计思想和设计方法，对实际工作能力有所提高。具体的有以下六项： 1．使学生的材料力学知识系统化、完整化； 2．在系统全面复习的基础上，运用材料力学知识解决工程中的实际问题； 3．由于选题力求结合专业实际，因而课程设计可以把材料力学知识和专业需要结 合起来； 4．综合运用了以前所学的个门课程的知识（高数、制图、理力、算法语言、计算机等等）使相关学科的知识有机地联系起来； 5．初步了解和掌握工程实践中的设计思想和设计方法； 6．为后继课程的教学打下基础。 2．材料力学课程设计的任务和要求 要求参加设计者，要系统地复习材料力学的全部基本理论和方法，独立分析、推断、设计题目的已知条件和所求问题。画出受力分析计算简图和内力图，列出理论依据和导出计算公式，独立编制计算程序，通过计算机给出计算结果，并完成设计计算说明书。 3．材料力学课程设计的题目 传动轴的强度、变形及疲劳强度计算 3－1 设计题目 传动轴的材料为优质碳素结构钢（牌号45），许用应力[σ]=80MPa，经高频淬火处理，其σb=650MPa，σ-1=300MPa,τ-1=155MPa,磨削轴的表面，键槽均为端铣加工，阶梯轴过渡圆弧r均为2，疲劳安全系数n=2，要求： 1） 绘出传动轴的受力简图; 2） 作扭矩图及弯矩图； 3） 根据强度条件设计等直轴的直径； 4） 计算齿轮处轴的挠度；（按直径Φ1的等直杆计算） 5） 对阶梯传动轴进行疲劳强度计算；（若不满足，实行改进措施使其满足疲劳强度）； 6） 对所取数据的理论根据作必要的说明。 说明 ： a) 坐标的选取均按下图所示； b) 齿轮上的力F与节圆相切； c) 数据表中为直径D的皮带轮传递的功率，为直径为D1的皮带轮传递的功率。 3—2传动轴的零件图 Φ1 为静强度条件所确定的轴径，尺寸最后一位数准确到mm，并取偶数。 设 图号如下： 3—3设计数据 本次课程设计采纳第16组数据，如下： P/kW /kW n/(r/min) D/mm /mm /mm /N /N a/mm a(º) 1500 900 300 220 960 250 300 25 4—1绘出传动轴的受力简图 分析传动轴的零件图（下图）和受力图（右图），为直径D的皮带轮传递的功率，所以直径D的皮带轮传递的力矩M=9549=Nm , 为直径为D1的皮带轮传递的功率，所以直径D2的皮带轮传递的力矩M1=9549=Nm。 精品文档---下载后可任意编辑 在传动轴旋转方向上由力矩守衡可得平衡方程 F×D2/2+(2F1-F1)×D1/2+(F2-2F2)×D2/2=0 其中 M=(2F2-F2)D/2 , M1=(2F1-F1)D1/2 故可解得F=2(M-M1)/D2=N 传动轴的受力图： 精品文档---下载后可任意编辑 传动轴的零件图： 现绘出传动轴的受力简图（如下图所示）： 4—2 作扭矩图及弯矩图 由传动轴的受力简图可求支反力得 Fy1=(4Fcos+2G1+6F1+G2)/5=N Fz1=(4Fsin+3F2)/5=N Fy2=(Fcos+3G1+9F1+4G2)/5=N Fz2=(4Fsin+12F2)/5=N 并作出传动轴各截面的内力图： 沿y轴方向的剪力图： 沿z轴方向的剪力图： 扭矩图： 沿y轴方向的弯矩图： 沿z轴方向的弯矩图： 4—3根据强度条件设计等直轴的直径 I．由于传动轴的材料为优质碳素结构钢（牌号45），因此需要选用第三强度理论进行强度计算。 根据第三强度理论= 其中 由扭矩图与弯矩图可确定危险截面在D截面右侧与E截面左侧。 在D截面右侧，，，则有在E截面左侧，，，则有 ，所以等直轴只需要满足D截面右侧即可。因此 解得，取。由得 ，取； ，取； ，取； II．校核是否满足静强度条件。 此时需对U截面左侧进行校核。其中； 在U截面左侧，，，则有 因此 解得，所以不满足静强度条件。 取，由得 ，取； ，取； ，取. III．校核是否满足静强度条件。 此时需对Q截面左侧，V截面右侧和E截面左侧进行校核。很明显，其中。 在V截面左侧，，，则有 在E截面左侧，，，则有 ，因此 解得，所以不满足静强度条件。 取，由得 ，取； ，取； ，取。 IV．校核是否满足静强度条件。 由III.