《吉林大学材料力学课程设计五种传动轴的静强度、变形及疲劳强度的计算》由会员分享，可在线阅读，更多相关《吉林大学材料力学课程设计五种传动轴的静强度、变形及疲劳强度的计算（13页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、-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，运用材料力学的根本理论和计算方法，独立地计算工程中的典型零部件，以到达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。既从整体上掌握了根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、专业课等打下根底，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
2、全面复习的根底上，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根底。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根本理论和方法，独立分析、判断、设计题目的条件和所求问题。画出受力分析计算简图和力图，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材料力学课程设计题目传动轴
3、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构造钢牌号45，许用应力=80MPa，经高频淬火处理，其=650MPa,=300MPa, =155MPa,磨削轴的外表，键槽均为端铣加工，阶梯轴过渡圆弧r均为2，疲劳平安系数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1的等直杆计算5) 对阶梯传动轴进展疲劳强度计算；假设不满足，采取改良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：1) 坐标的选取均按下列图61所示；2) 齿轮上的力F与节圆相切；3) 数据表中为直径D的
4、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1 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。本次课程设计采用第8组数据。PkWkWnr/minDmmmmmmNNmm16.110.3440650300200650400400504.材料力学课程设计的具体设计方案4-1绘出传动轴的受力简图首先对如下图传动轴进展受力分析，轴共受7个力作用，分别为皮带轮D对传动轴的力和，皮带轮对传动轴的力和2，齿轮对传动轴的力F，还有皮带轮D的重力和皮带轮的重力，由受力分析可知，支座A，B处受到两个方向上的约束反力。受力简图如下列图所示:4-2作弯矩图和扭矩图1.求支
5、反力1)在*OY面上传动轴受力简图如下:由己知条件可以求出:=9549=9549 = 349.41 Nm=9549=9549 = 223.53Nm (方向与相反)根据扭矩平衡可知: M+ = 0可得:=125.88 Nm又有: = 求出: =1490.2N =1075.11N =1258.8N根据受力平衡关系，可列平衡方程:联立两式，可得:=5104.71N =2493.25N2)在*OZ面上，传动轴的受力简图如下:根据受力平衡，可列平衡方程:联立两式，可得：= 432.24N，= 4621.87N2.弯矩图和扭矩图4-3.根据强度条件设计等直轴的直径1.确定危险截面比拟截而I、II、III的
6、合成弯矩大小:=1628.24Nm=1226.8Nm=1316.07N.m由计算可知III截面的合成弯矩最大，根据扭矩图可知III截面的扭矩也是最大，所以传动轴的危险截面在III截面。2.根据强度条件设计直径此题为圆轴弯扭组合变形，而传动轴的材料是碳素钢，是塑性材料，则适用第三强度理论。第三强度理论公式：=349.41Nm =1290.13 Nm =260 Nm由上述子式可以得出：mm因为必须取整数，所以半径=60mm,=60mm3.校核传动轴不同直径各段的强度;校核的强度由1.1得则校核左端最大弯矩为 =814.12Nm，扭矩为223.53Nm，则=844.25 Nm右端最大弯矩为 =658
7、.04Nm，扭矩为349.41Nm则=745.05 Nm取左端根据第三强度理论则=80MPa即=54mm 满足强度条件。所以，=60mm，=54mm。4-4 计算齿轮处的挠度1.求Y方向的挠度在轮处加一沿Y方向的单位力F，并绘制出单位力F作用下的弯矩图如下：将上述两个图对应图乘:E=210Pa代入数据进展计算=(1628.24-1214.60)+1214.60+=1.11mm2.求Z方向的挠度将上述两个图对应图乘E=210Pa代入数据进展计算=+ /_D_Dd_=0.48mm3.将Y, Z方向的挠度进展合成传动轴总挠度是: _/_与*OY面得夹角为4-5 阶梯传动轴疲劳强度的计算疲劳强度校核共
8、需校核如下图1、2、3、4、5、6、7、8一共八个点，校核的根本方法和原理如下：首先计算轴的工作应力，对于此题除去1、8两点无正应力外，其他各点均看作对称循环，弯曲正应力、和循环特征r计算公式如下:而此题中所涉及的剪切力看作是脉动循环，计算交变扭转剪应力及其循环特征的计算公式如下:r=0再综合所计算得的数值并结合所给出的数值通过查表，确定各点有效应力集中系数：、，尺寸系数:、，外表质量系数:，敏感系数:，所查结果在下表中。接下来就是计算弯曲工作平安系数:计算弯扭组合交变应力下轴的工作平安系数此外还要控制构件的静载荷强度，此时屈服强度条件为:式中为按最大剪应力强度理论计算得。查表得:=353Mp
9、a如果和均大于n，我们就认为轴是平安的。各校核截面参数参数校核点初始应力集中系数尺寸系数外表质量系数敏感系数计算所用直径d(mm)11.821.630.810.762.40.15421.751.430.810.762.40.15431.801.450.810.762.40.16041.821.630.780.742.40.16651.851.470.780.742.40.16461.801.450.810.762.40.16071.751.430.810.762.40.15481.821.630.810.762.40.154各校核截面弯矩校核点(Nm)(Nm)(Nm)(Nm)1000223.5
10、32814.120814.12223.5331421.4286.451425.05223.5341214.60172.901226.84349.415845.95452.21959.23349.416108.651010.821016.64349.417130645.07658.04349.418000349.41校核八个点的疲劳强度及其平安系数，将结果记录如下校核点(Mpa)(Mpa)107.2343.1343.1324.40252.697.236.3248.486.276.46367.245.284.8265.664.815.19443.496.197.1049.187.027.81537
11、.296.798.1449.208.038.89647.978.246.7542.026.676.96742.5911.317.8331.017.597.328011.3127.5927.5915.61由于疲劳平安系数n=2，所以均符合要求。5.C语言程序就疲劳强度局部的校核通过C语言完成*define PI 3.14*include*includevoid main()int d;float a8;float t8;float Na8;float Nt8;float Nat8;float Nat28;float s=353;float beita=2.4;float Fai=0.1;floa
12、t sigema=300;float tao=155;float Ka8=1.82,1.75,1.80,1.82,1.85,1.80,1.75,1.72;float Kt8=1.63,1.43,1.45,1.63,1.47,1.45,1.43,1.63;float Ea8=0.81,0.81,0.81,0.78,0.78,0.81,0.81,0.81;float Et8=0.76,0.76,0.76,0.74,0.74,0.76,0.76,0.76;float M*y8=0,814.12,1425.05,1226.84,959.23,1016.64,658.04,0;float M*8=223
13、.53,223.53,223.63,349.41,349.41,349.41,349.41,349.41;int i,j;for(i=0;i8;i+)printf(输入被校核截面序号及直径:); scanf(%d%d,&j,&d); aj-1=32*M*yj-1*1000/(PI*pow(d,3); printf(ama*%d=%4.2fn,j,aj-1); tj-1=16*M*j-1*1000/(PI*pow(d,3); printf(tma*%d=%4.2fn,j,tj-1); if(tj-1!=0&aj-1!=0) Naj-1=sigema*Eaj-1*beita/(Kaj-1*aj-1); Ntj-1=2*tao/(Ktj-1*tj-1/(Etj-1*beita)+Fai*tj-1); Natj-1=Naj-1*Ntj-1/sqrt(Naj-1*Naj-1+Ntj-1*Ntj-1); printf(Na%d=%4.2fn,j,Na
