吉林大学材料力学课设,五种传动轴.doc

材料力学课程设计 五种传动轴静强度、变形及疲劳强度计算 (第6道题、第12组数据) 姓 名 王琛 所在学院 汽车工程学院 专业班级 能源与动力（421415班） 学 号 指导教师 郭桂凯 日 期 2016年9 月 23日 目录 一 设计目的…………………………………………2 二 材料力学课程设计任务和要求…………………2 三 设计题目…………………………………………3 四 设计内容…………………………………………5 （1）绘出传动轴的受力简图………………………5 （2）传动轴扭矩图和弯矩图………………………6 （3）设计等直轴的直径……………………………8 （4）设计D2轮轴处的挠度…………………………10 （5）对传动轴进行强度校核………………………14 五 程序计算…………………………………………19 六 设计感想…………………………………………24 七 参考文献…………………………………………25 一.设计目的： 本课程设计的目的是在于系统学习完材料力学之后，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，独立的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实际问题的目的。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，又为后继课程（零件、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与专业需要结合起来； 4. 综合运用以前所学习的各门课程的知识，使相关学科的只是有机的联系起来； 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，通过计算机给出输出结果，并完成设计计算说明书。 三．设计题目： 传动轴的材料均为优质碳素结构钢（牌号45），许用应力[σ] =80MPa,经高频淬火处理，σb =650MPa,σ-1 =300MPa，τ-1 =155MPa。磨削面的表面，键槽均为端铣加工，阶梯轴过度圆弧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. 作出扭矩图和弯矩图； 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（均按直径Φ1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. 对所采取数据的理论根据作必要的说明。 说明： 1.坐标的选取按图1所示。 2.齿轮上的力F与节圆相切。 3.表中P为直径为D的带轮的传递的功率，P1为直径为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； 4. Φ1为静强度条件所确定的轴径，以mm为单位，并取偶数。设Φ1/Φ2=Φ3/Φ4=Φ2/Φ3=1.1 图一：转动轴力学图 表一：设计计算数据表 组数 P/KW P1/KW n/(r/min) D/㎜ D1/㎜ D2/㎜ G2/N G1/N a/㎜ α/° 12+ 20.6 8.8 1400 700 250 180 700 400 700 15 图二：传动轴零件图 三．设计内容 （1）绘出传动轴的受力简图： 此传动轴为弯扭组合变形，将各力分解得到上图。 由力矩与功率关系式：Me=9549·得， Mx=F2·=9549·=140.51(N·m) F2=401.46N Mx1= F1·=9549·=60.02 F1=480.16N Mx2=F·= Mx- Mx1=-78.7 F=-874.44N X-Y平面受力分析： 在x=a处列弯矩方程，得3F1·a -G1·a-Fy2·3a+F·cosα·a+G2·4a=0 解得：Fy2=998.61N 由Y方向受力平衡得，3F1 +Fy2-Fy1-G1 -G2 -F·cosα=0 解得，Fy1=2183.73N X-Z平面受力分析： 在x=a处列弯矩方程得， F·sinα·a+3F2·4a-F