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.docx

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 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、判断、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=80MPa，经高频淬火处理，其=650MPa,=300MPa, =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1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）； 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1.1 4 3 3 2 2 1= = = 。 本次课程设计采用第8组数据。 P kW kW n r/min D mm mm mm N N mm °16.1 10.3 440 650 300 200 650 400 400 50 4.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 首先对如图所示传动轴进行受力分析，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。受力简图如下图所示: 4-2作弯矩图和扭矩图 1.求支反力 1)在XOY面上传动轴受力简图如下: 由己知条件可以求出: =9549=9549 = 349.41 N·m =9549=9549 = 223.53N·m (方向与相反) 根据扭矩平衡可知: M+= 0 可得:=125.88 N·m 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 =2493.25N 2)在XOZ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，= 4621.87N 2.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