曲柄轴强度设计,疲劳校核及刚度计算课程设计刘晨.docx

材料力学课程设计 PAGE \* MERGEFORMAT- 6 - 材料力学课程设计 班级：机械工程系铁道车辆1班 作者：刘晨（2014120892） 题目：曲轴的强度设计、疲劳强度校核及刚度计算 指导老师：任小平老师 2016年6月9日 目录 一、?课程设计的目的2 二、?课程设计的任务和要求3 三、?设计计算说明书的要求3 四、?分析讨论及说明部分的要求4 五、?程序计算部分的要求4 六、?设计题目4 七、设计内容5 （一）画出曲柄轴的内力图6??? （二）设计曲柄颈直径d，主轴颈直径D7? （三）校核曲柄臂的强度8? （四）校核主轴颈的疲劳强度11? （五）用能量法计算A截面的转角12? 计算机程序14 八、设计的改进措施及方法18? 九、设计体会19?? 十、参考文献20? 一、课程设计的目的 材料力学课程设计的目的是在于系统学习材料力学后，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，可以使我们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；既能对以前所学的知识（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）的综合应用，又为后继课程（机械设计、专业课等）得学习打下基础，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。 通过课程设计实践,使学生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，运用材料力学知识解决工程中的实际问题； 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和专业需要结合起来； 综合运用了先修各门课的知识（高等数学，工程图学，理论力学，算法语言，计算机等课程）使相关单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； 为后续课程的教学和毕业设计打下坚实的基础。 二、课程设计的任务和要求 要系统复习材料力学课程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、设计计算说明书的要求 设计计算说明书是该题目设计思想, 设计方法和设计结果的说明。 要求书写工整, 语言简练, 条理清楚, 明确, 表达完整。 具体内容应包括: （1）设计题目的已知条件、 所求及零件图； （2）画出构件的受力分析计算简图, 按比例标明尺寸、 载荷及 支座等； （3）静不定结构要画出构件的基本静定系统及与之相应的全部 求解过程； （4）画出全部內力图, 并标明可能的各危险截面； （5）危险截面上各种应力的分布规律图及由此而判定各危险点 的应力状态图； （6）各危险点的主应力大小及主平面位置； （7）选择强度理论并建立强度条件； （8）列出全部计算过程的理论根据，公式推导过程以及必要的 说明； （9）对变形及刚度分析要写明所用的能量法计算过程及必要的 内力图和单位力图； （10）疲劳强度计算部分要说明循环特征、最大应力、最小应力、 平均应力、应力幅的计算，所查k、ε、β各系数的依据 并绘出该构件的持久极限曲线，疲劳强度校核过程及结果。 四、分析讨论及说明部分的要求 1、分析计算结果是否合理，并分析其原因，改进措施； 2、提高改进设计的初步方案及设想； 3、提高强度、刚度及稳定性的措施及建议。 五、程序计算部分的要求 1、程序框图； 2、计算机程序（含必要的语言说明及标识符说明）； 3、打印结果（结果数据要填写到设计计算说明书上）。 六、?设计题目 某柴油机柄轴材料为球墨铸铁（QT400-10），[σ]=120MPa，曲柄臂抽象为矩形（如图），h=1.2D，b/h=2/3（左、右臂尺寸相同），l=1.5e，l4=0.5l。 一）要求： 画出曲轴的内力图。 按照强度条件设计主轴颈D和曲轴颈的直径d。 校核曲柄臂的强度。 安装飞轮处为键槽，校核主轴颈的疲劳强度，取疲劳安全系数n=2。键槽为端铣加工，轴颈表面为车削加工，τ-1=160MPa,,。 用能量法计算A端截面的转角,。 二）设计数据（表7-12中第7组数据） F/kN W/kN l1/mm l2/mm l3/mm e/mm α(°) 15 7.1 360 240 130 100 13 七、设计内容 外力分析 在XOY平面内： ∑MB=0 FAy ==2888N（下） ∑MA