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1、 吉林大学材料力学课程设计 吉林大学材料力学课程设计题目：7.6 （b） 数据：第 10 组学号： 姓名： 吉林大学材料力学课程设计 第 2 页 共 17 页目录题目.3传动轴的受力简图.4扭矩图及弯矩图.4强度条件设计等直轴直径.8计算齿轮轴的挠度.10阶梯传动轴疲劳强度计算.12C 语言程序.15 吉林大学材料力学课程设计 第 3 页 共 17 页设计题目 7.6B题目：传动轴的材料均为优质碳素钢结构（牌号 45），需用应力=80MPa,经高频淬火处理， =650MPa， =300MPa， =155MPa。磨削轴的表面，键槽均b1-1-为端铣加工，阶梯轴过渡圆弧 r 均为 2mm，疲劳安全
2、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。 4. 计算齿轮处轴的挠度（均按直径 的等直杆计算）。 15. 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）坐标的选取均按图 7-10a 所示 。（2）齿轮上的力 F，除图 7-10a 中与节圆不相切，其余各图均节圆相切。（3）表 7-11 中 P 为直径为 D 的带轮传递的功率，P1 为直径 D1 的带轮传递的功率。G1 为小带轮的重量，G2 为大带轮的重量。3-2 传动轴的零件图为静强度条件所确定
3、的轴径，尺寸最后一位数准确到 mm，并1取偶数。 吉林大学材料力学课程设计 第 4 页 共 17 页设 。1.4321本次课程设计采用第 10 组数据：名称 P P1 n D D1 D2 G2 G1 a 单位 kW kW r/min mm mm mm N N mm 数值 19.1 11.0 700 600 300 150 600 200 600 80传动轴的受力简图：扭矩图及弯矩图：由已知条件可以求出: mNnPM06.157.954.2.1得： N.021.扭矩图： 吉林大学材料力学课程设计 第 5 页 共 17 页F1=M12/D1=1000.40 N F=M22/D2=1473.20 N
4、F2=M2/D=868.50 N(1)在 xoy 面上传动轴受力简图：由受力平衡关系，可列平衡方程:M=03F1aG1aFcosaFby3aG4a=0F=03F1F ayFbyG1FcosG2=0得：Fay=-3764.38 N Fby=1819.00 N 吉林大学材料力学课程设计 第 6 页 共 17 页(2)在 xoz 面上，传动轴的受力简图：由受力平衡关系，可列平衡方程:M=0Fsina3F2 4a Fbz3a=0F=0FazF bzFsin3F2=0得：Faz=-98.71 N Fbz=3957.61 N2.剪力图 吉林大学材料力学课程设计 第 7 页 共 17 页3.弯矩图： 吉林大
5、学材料力学课程设计 第 8 页 共 17 页强度条件设计等直轴的直径：（1）确定危险截面比较截面 A、B 、C 的合成弯矩的大小： m23.1604.5360821.9M782B NNC扭矩：A 截面 Mx=150.06 NmC 截面 Mx=260.55 Nm 吉林大学材料力学课程设计 第 9 页 共 17 页A 截面 mNMxA41.6872C 截面 C5所以危险截面在 A 截面。（2）根据强度条件设计直径传动轴为弯扭组合变形，适用第三强度理论。m9.532123rAXAdWM因为 取整数，所以半径 。1 m6060d1，A（3）校核 的强度2左端最大弯矩 840.36 Nm，扭矩 150.
6、06 Nm，Nm65.830.156.8422右端最大弯矩 802.11 Nm,扭矩 260.55 Nm，mN7.4.2.所以取左端mdWMX73.42132r根据 =54.5547.73 满足，1.22取偶数 =54mm所以 =60mm, =54mm12 吉林大学材料力学课程设计 第 10 页 共 17 页计算齿轮轴的挠度(1)Y 方向的挠度在齿轮处加沿 Y 方向的单位力，运用图乘法计算挠度：PaEdIEIMIiYYi941026wx代入数据进行计算 吉林大学材料力学课程设计 第 11 页 共 17 页m38.2 640.120312360)81.46230()1.46201( 8.8.4.
7、9a.57w 9i aaEIMZYi（2）Z 方向的挠度PaEdIEIMIiYYi941026wx 吉林大学材料力学课程设计 第 12 页 共 17 页代入数据进行计算 m85.0 640.120312.15632316. a32)15.9(2.59.659a.9w9iz aaEIMYi）（3）将 Y、Z 方向的挠度合成得：m53.22ZY所以齿轮处的挠度为 2.53mm阶梯传动轴疲劳强度计算由零件图可知，需要对其轴肩处和键槽处进行疲劳强度校核,共8 处。该传动轴受到弯扭组合交变应力作用，由于转动，故弯曲正应力按对称循环变化；当轴正常工作时扭转切应力基本不变，但是由于机器时开时停，所以扭转切应
8、力时有时无，故扭转切应力可视为脉动循环变化。查表可得：校核点初始应力集中系数尺寸系数表面质量系数敏感系数计算所用直径X= K d（mm）0 1.82 1.62 0.81 0.76 2.4 0.1 540.5a 1.73 1.42 0.81 0.76 2.4 0.1 541.5a 1.80 1.52 0.81 0.76 2.4 0.1 60 吉林大学材料力学课程设计 第 13 页 共 17 页2a 1.82 1.62 0.78 0.74 2.4 0.1 662.5a 1.84 1.48 0.78 0.74 2.4 0.1 633.5a 1.80 1.52 0.81 0.76 2.4 0.1 60
9、4.5a 1.73 1.42 0.81 0.76 2.4 0.1 545a 1.82 1.62 0.81 0.76 2.4 0.1 54校核点My（Nm）Mz（Nm）M（ Nm）Mx（ Nm）0 0 0 0 150.060.5a 0 840.36 840.36 150.061.5a 29.21 1391.77 1392.08 150.062a 59.21 1102.81 1104.40 260.552.5a -346.42 737.11 814.46 260.553.5a -1157.69 5.70 1157.70 260.554.5a 781.66 180.00 802.12 260.555
10、a 0 0 0 260.55弯曲正应力计算公式： 吉林大学材料力学课程设计 第 14 页 共 17 页扭转切应力计算公式：计算弯曲工作安全系数：弯扭组合交变应力下轴的工作安全系数：校核 8 个点的疲劳强度及其安全系数，结果记录如下：校核点 (MPa) (MPa) n n n0 0 4.86 64.55 64.550.5a 54.39 4.86 6.20 72.67 6.181.5a 65.68 3.54 4.93 93.83 4.922a 39.15 4.62 7.88 66.29 7.82 吉林大学材料力学课程设计 第 15 页 共 17 页2.5a 33.19 5.31 9.20 62.5
11、5 9.103.5a 54.62 6.14 5.93 54.09 5.894.5a 51.91 8.43 6.49 41.86 6.415a 0 8.43 37.21 37.21疲劳安全系数 n=2，所以均符合要求。C 语言程序：#include #include #define PI 3.14 void main() float a,b,c,d,e,f,M,W,Mx,Wp,x,g,h,i,n1,n2,n12,j,k,n=2,Z1,Q1; Z1=300e6,Q1=155e6; printf(输入校核面坐标n); scanf(%f, printf(输入对应轴直径（mm）:n); scanf(%f, printf(输入该截面弯矩（kNm）n); scanf(%f, printf(输入该截面扭矩（kNm）n); scanf(%f, 吉林大学材料力学课程设计 第 16 页 共 17 页printf(输入 K1n); scanf(%f, printf(输入 K2n);scanf(%f,printf(输入 ch1n ); scanf(%f, printf(输入 ch2n); scanf(%f, printf(输入 bmn); scanf(%f, printf(输入 mgn); scanf(%f, W=PI*d*d*d/(32e9); Wp=PI*d*d*d/(16e
