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1、. . . .材料力学课程设计 题目传动轴静强度、变形及疲劳强度 姓名 吴嘉圣 学院 汽车工程学院 班级 421002 学号 42100210 日期 2012年9 月 11日 参考目 录一、材料力学课程设计的目的1二、材料力学课程设计的任务和要求1三、设计题目（传动轴静强度、变形及疲劳强度计算）2四、受力简图及轴径选择3五、挠度计算5六、疲劳校核6七、心得体会10八、参考文献10九、附：计算程序10. . . .一、材料力学课程设计的目的本课程设计是在系统学完材料力学课程之后，结合工程实际中的问题，运用材料力学的基本理论和计算方法，独立的计算工程中的典型零部件，以达到综合利用材料力学知识解决工
2、程实际问题的目的。同时，可以是同学将材料力学的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；既是对以前所学知识（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）的综合应用，又为后续课程（机械设计、专业课等）的学习打下基础，并初步掌握工程设计思想和设计方法，使实际工作能力有所提高。具体有以下六项：1. 使所学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，运用材料力学解决工程实际中的问题。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与专业需要结合起来。4. 综合运用以前所学的各门课程知识（高等数学、工程图学、理论力学、算法语言、计算机等），使相
3、关学科的知识有机的联系起来。5. 初步了解和掌握工程实践中的设计思想和设计方法。6. 为后续课程的教学打下基础。二、材料力学课程设计的任务和要求参加设计者要系统复习材料力学课程的全部的基本理论和方法，独立分析、判断设计题目的已知条件和所求问题，画出受力分析简图和内力图，列出理论依据并导出计算公式，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。三、设计题目（传动轴静强度、变形及疲劳强度计算）1) 设计题目（7.6.1）传动轴的材料均为优质碳素结构钢（牌号45），许用应力，经高频淬火处理，。磨削轴的表面，键槽断面均为端铣加工，阶梯轴过渡圆弧均为，疲劳安全系数。要求：1. 绘出传动
4、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。4. 计算齿轮处轴的挠度（均按直径的等直杆计算）。5. 对阶梯传动轴进行疲劳强度计算。（若不满足，采取改进措施使其满足疲劳强度要求）。6. 对所取数据的理论根据作必要的说明。说明：（1） 齿轮上的力均与节圆相切。（2） 为直径为的带轮传递的功率，为直径的带轮传递的功率。为小带轮的重量，为大带轮的重量。 图1- 1传动轴力学简图 图1- 2传动轴零件图为静强度条件所确定的轴径，以为单位，并取偶数。设2) 设计计算数据四、受力简图及轴径选择yxzFyFzMeMe1Me2G1+3F13F2G2D 图1- 3受力简图3a5aMx290
5、.562401.058x 而，所以，故可得弯矩图1-4因此， 对于平面单独作用时如图1-5单独作用时如图1-6 单独作用时如图1-7 图1- 44a5aMFcosx1354.953a 图1- 53a5aMG1+3F1x1756.944a4a 图1- 64a5aMG2x420.00a 图1- 7MFsinx782.282a4a对于平面单独作用时如图1-8单独作用时如图1-9合力矩和方向分别如图1-10、图1-11故危险点为点 ,（4a点处）对于等直轴，由第三强度理论知故有所以 故等直轴直径取。 图1- 85aM3F2x2406.348a4a 图1- 93a5aMzx1756.944a4a1354
6、.953420 图1- 105aMyx2406.348a4a782.282 图1- 11五、挠度计算(图层法)挠度计算在面内 图1- 12 图1- 13在平面内所以合挠度 图1- 14 图1- 15六、疲劳校核1) 校核的相关数据，过渡圆弧，安全系数。2) 校核类型的确定校核的轴有键槽、轴肩，这些部位易引起应力集中，故易形成疲劳裂纹，故需要校核。共七处。aa2aa123456756.261.86851.151.1 图1- 16由传动轴的工作特点知，其处于弯扭组合的交变应力状态，其中弯曲正应力按对称循环变化，切应力按脉动循环变化。对于弯曲正应力 交变扭转切应力及其循环特征 有效应力集中系数（材料
7、力学第二版）点值系数12345671.761.801.601.761.651.921.761.541.351.211.541.241.471.540.880.840.840.840.840.840.880.810.810.780.780.780.780.812.52.52.52.52.52.52.53) 相关计算公式弯曲对称循环：扭转脉动循环：弯扭组合交变应力下的安全系数：4) 各点校核对于点，（查表所得）该点不受弯曲正应力，只受扭转切应力。因此为扭转脉动循环。故满足疲劳条件。对于点，该点受弯曲正应力和扭转切应力。（2点在a处故满足疲劳条件。对于点，该点受弯曲正应力和扭转切应力。故满足疲劳条件
8、。对于点，（查表所得）该点受弯曲正应力和扭转切应力。故满足疲劳条件。对于点，该点受弯曲正应力和扭转切应力。故满足疲劳条件。对于点，该点受弯曲正应力和扭转切应力。 故满足疲劳条件。对于点，（查表所得）该点不受弯曲正应力，只受扭转切应力。因此为扭转脉动循环。 故满足疲劳条件。综上所述，该轴满足疲劳强度要求。七、心得体会通过本次的材料力学设计，我充分的认识到了自己知识点的不足，以及对于实际应用的缺陷。这次课程设计很好的锻炼了我的实践能力，并且将C语言和传统的解题方法相结合，可以大大的提高解题效率和避免无意义的重复运算。通过这次的设计，更加认识到对于知识点融会贯通的重要性以及对于新技术新方法善于接纳。
9、八、参考文献材料力学 聂毓琴 孟广伟 机械工业出版社 2004.2材料力学实验与课程设计 聂毓琴 吴宏 机械工业出版社 2006.6C程序设计（第四版） 谭浩强 清华大学出版社 2010.10九、附：计算程序#include#includemain()float P,P1,n,D,D1,D2,G2,G1,a,ang,xu;float Me2,Me1,Me;float F2,F1,F;float Mfcos,Mg13f1,Mg2,Mfsin,M3F2,Md,Mdx,d;long double E,I,fay,faz,fa;int d0,d1,d2,d3,d4,number;float t1,k2
10、,e2,b,ta,u,wp1;float q1,tm,n2,e1,k1,n1,n12,w,q;printf(input P=);scanf(%f,&P);printf(input P1=);scanf(%f,&P1);printf(input n=);scanf(%f,&n);printf(input D=);scanf(%f,&D);printf(input D1=);scanf(%f,&D1);printf(input D2=);scanf(%f,&D2);printf(input G2=);scanf(%f,&G2);printf(input G1=);scanf(%f,&G1);pri
