吉林大学材料力学课程设计..docx
吉林大学吉林大学材料力学课程设计材料力学课程设计题目：题目：7.6（b）数据：数据：第第 10 组组学号：学号：姓名：姓名：目录目录题目.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设计题目设计题目 7.6B题目：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，b=650MPa，1-=300MPa，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 2mm，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。4.计算齿轮处轴的挠度（均按直径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1.1433221。本次课程设计采用第 10 组数据：名称PP1nDD1D2G2G1a单位kWkWr/minmmmmmmNNmm数值19.111.070060030015060020060080传动轴的受力简图：传动轴的受力简图：扭矩图及弯矩图：扭矩图及弯矩图：由已知条件可以求出:mNnPMmNnPM06.1507000.119549954955.2607001.19954995491得：mNM49.11021.扭矩图：F1=M12/D1=1000.40 NF=M22/D2=1473.20 NF2=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=03F1FayFbyG1FcosG2=0得：Fay=-3764.38 NFby=1819.00 N(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=0Fsina3F24aFbz3a=0F=0FazFbzFsin3F2=0得：Faz=-98.71 NFbz=3957.61 N2.剪力图3.弯矩图：强度条件设计等直轴的直径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：m23.160432.1563360m40.110481.110221.59Mm72.16802222BNMNNMCA扭矩：A 截面 Mx=150.06 NmC 截面Mx=260.55 NmA 截面mNMMxA41.168722C 截面mNMMC25.16252x2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。mm9.593213223rAXAddWMMW因为1取整数，所以半径mm60mm60d1，A。（3）校核2的强度左端最大弯矩 840.36 Nm，扭矩 150.06 Nm，65.85306.15036.84022Nm右端最大弯矩 802.11 Nm,扭矩 260.55 Nm，mN 37.84355.26011.80222所以取左端mmdWMMWX73.4732123223r根据1.1212=54.5547.73 满足，取偶数2=54mm所以1=60mm,2=54mm计算齿轮轴的挠度计算齿轮轴的挠度(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：PaEdIEIMEIMMiYYYi94i1020064wdx代入数据进行计算mm38.26406.01020013231213602)81.1462360(32)81.146281.1102311(2181.1102281.146281.11023181.110292a91.57721w492iaaaaaaaEIMiZYi（2）Z 方向的挠度PaEdIEIMEIMMiYYYi94i1020064wdx代入数据进行计算mm85.06406.010200132312132.1563253.162232.1563a32)3153.162221.591(2121.59253.162221.59a32a21.5921w492izaaaEIMiYi）（3）将 Y、Z 方向的挠度合成得：mm53.222ZY所以齿轮处的挠度为 2.53mm阶梯传动轴疲劳强度计算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=Kd（mm）01.821.620.810.762.40.1540.5a1.731.420.810.762.40.1541.5a1.801.520.810.762.40.1602a1.821.620.780.742.40.1662.5a1.841.480.780.742.40.1633.5a1.801.520.810.762.40.1604.5a1.731.420.810.762.40.1545a1.821.620.810.762.40.154校核点My（Nm）Mz（Nm）M（Nm）Mx（Nm）0000150.060.5a0840.36840.36150.061.5a29.211391.771392.08150.062a59.211102.811104.40260.552.5a-346.42737.11814.46260.553.5a-1157.695.701157.70260.554.5a781.66180.00802.12260.555a000260.55弯曲正应力计算公式：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)nnn004.8664.5564.550.5a54.394.866.2072.676.181.5a65.683.544.9393.834.922a39.154.627.8866.297.822.5a33.195.319.2062.559.103.5a54.626.145.9354.095.894.5a51.918.436.4941.866.415a08.4337.2137.21疲劳安全系数 n=2，所以均符合要求。C 语言程序：语言程序：#include#include#define PI 3.14void 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,&x);printf(输入对应轴直径（mm）:n);scanf(%f,&d);printf(输入该截面弯矩（kNm）n);scanf(%f,&M);printf(输入该截面扭矩（kNm）n);scanf(%f,&Mx);printf(输入 K1n);scanf(%f,&a);printf(输入 K2n);scanf(%f,&b);printf(输入 ch1n);scanf(%f,&c);printf(输入 ch2n);scanf(%f,&e);printf(输入 bmn);scanf(%f,&i);printf(输入 mgn);scanf(%f,&f);W=PI*d*d*d/(32e9);Wp=PI*d*d*d/(16e9);g=M/W;h=Mx/Wp;printf(%f%fn,g,h);n1=(Z1*c*i)/(g*a);j=0.5*h*b/(e*i)+0.5*h*f;n2=Q1/j;printf(n1=%fn2=%fn,n1,n2);k=sqrt(n1*n1+n2*n2);n12=n1*n2/k;printf(n12=%fn,n12);if(n12=n)printf(该截面满足疲劳强度要求n);elseprintf(该截面不满足疲劳强度要求n);运行得到的结果如下：
