材料力学课程设计方案传动轴c.docVIP

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 学号日期 2012年9 月 11日  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： 使所学的材料力学知识系统化、完整化。 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。 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。 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），使相关学科的知识有机的联系起来。 初步了解和掌握工程实践中的设计思想和设计方法。 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） 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： 作扭矩图及弯矩图。 计算齿轮处轴的挠度（均按直径的等直杆计算）。 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）。 对所取数据的理论根据作必要的说明。 说明： 均与节圆相切。 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 设计计算数据  四、受力简图及轴径选择 4.1 传动轴的受力简图 4.2 扭矩图、弯矩图的求解 4.2.1 扭矩求解 由题中所给条件可得： 由计算结果可得弯矩图1.4： 4.2.2 弯矩求解 利用上面求得的扭矩值可得传动轴所受的外力大小： 2）通过列方程组可分别求解出各个外力单独的作用在传动轴上时，传动轴在面xoy及面xoz在两固定铰链处的受力大小，然后根据具体的受力可得到各外力作用的弯矩图以及合弯矩图： ①对于xoy面的弯矩图如下： ②对于xoz面的弯矩图如下： 4.3 等直轴轴径的设计 由图1.8、图2.1以及图图1.4可知，点D（图1.3所示）即为轴的危险点，且，由第三强度理论得， 根据圆整取偶准则，取轴径； 齿轮处轴的挠度计算 该问题的解题思路是采用图乘法进行计算并得出具体的计算结果： 5.1 xoy面： 首先在齿轮处沿y轴作用一个竖直向下的作用力（如图2.2所示）： 分析计算可得单位力的弯矩图（如图2.3）： 已知E=200GPa，I=，联立图1.5、图1.6、图1.7、图1.8、2.3，根据图乘法计算齿轮处轴的挠度： 5.2 xoz面 首先在齿轮处沿z轴负方向作用一个单位作用力（如图2.4所示）： 分析计算可得单位力的弯矩图（如图2.5）： 联立图1.9、图2.0以及图2.5根据图乘法计算齿轮处轴的挠度： 则合挠度为： 传动轴的疲劳强度校核 疲劳强度校核的相关数据如下： ，，，过渡圆弧，安全系数。 6.1 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，故需要校核的部位共七处（如图2.6）。 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 6.2 影响构件持久极限的因素参数值 下表是各疲劳校核点（图2.6中点1～7处）所对应的有效应力集中系数、尺寸系