吉林大学材料力学课程设计7.6 d d轴设计 24.docVIP

材料力学课程设计说明书 PAGE PAGE 25 材 料 力 学　 课 程 设 计 说 明 书 机械科学与工程学院工业工程 指导老师： 设计题目 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各门课程的知识（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内力图，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．材料力学课程设计的题目 传动轴的强度、变形及疲劳强度计算 6－1 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[σ]=80MPa，经高频淬火处理，其σb=650MPa，σ-1=300MPa,τ-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2，疲劳安全系数n=2，要求： 绘出传动轴的受力简图; 作扭矩图及弯矩图； 根据强度条件设计等直轴的直径； 计算齿轮处轴的挠度；（按直径Φ1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）； 对所取数据的理论根据作必要的说明。 说明 ： a) 坐标的选取均按下图6—1所示； b) 齿轮上的力F与节圆相切； c) 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。 6—2传动轴的零件图 Φ1 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 图号 6-4 本次课程设计采用第24组数据。P=10.3kW , P1=11.0kW , n=800r/min , D=600mm , D1=280mm , D2=180mm , G2=700N , G1=800N , a=500mm , =35°。 4.材料力学课程设计的具体设计方案 绘出传动轴的受力简图 分析传动轴的零件图（下图）和受力图（右图），为直径D的皮带轮传递的功率，所以直径D的皮带轮传递的力矩M=9549=122.943Nm , 为直径为D1的皮带轮传递的功率，所以直径D2的皮带轮传递的力矩M1=9549=131.299Nm。 在传动轴旋转方向上由力矩守衡可得平衡方程 ，即 故可解得F==-92.884N =937.850N =409.810N 传动轴的受力图： 传动轴的零件图： 现绘出传动轴的受力简图（如下图所示）： （二）作扭矩图及弯矩图 由传动轴的受力简图可求支反力得 =1236.577N =2712.919N =940.941N =385.9N 并作出传动轴各截面的内力图： 沿y轴方向的剪力图： Fy1=1236.577NFy2=2712.919N Fy1=1236.577N Fy2=2712.919N Fy2-G2=2012.919NNN Fy1-F*cosα=1312.630N Fy1=1236.577N 沿z轴方向的剪力图： Fz2=940.941N Fz2=940.941N Fz1=203.283N Fz1-F*sinα=256.536N 扭矩图： F*D2/2= F*D2/2=-8.356Nm F2*D/2=122.943Nm 沿y轴方向的弯矩图： Fy2*a=1356.460 Fy2*a=1356.460Nm Fy1*a=618.289Nm 3a*(Fy1-F*cosα）+Fy1*a=2587.234Nm 沿z轴方向的弯矩图： Fz2*a=470.471NmFz Fz2*a=470.471Nm Fz1*a=1