文档介绍：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
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…………………………………………3
(1)绘出传动轴的受力简图………………………3
(2)传动轴扭矩图和弯矩图………………………4
(3)设计等直轴的直径……………………………6
(4)设计D2轮轴处的挠度…………………………7
(5)对传动轴进行强度校核………………………1
五程序计算…………………………………………14
六改进措施…………………………………………17
七设计体会…………………………………………18
八参考文献…………………………………………18
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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。
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。
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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:
。
。
,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=
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/°
22
900
700
280
250
650
300
400
30
图二:传动轴零件图
(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·=(N·m) F2=
Mx1= F1·=9549·= F1=
Mx2=F·= Mx- Mx1=- F=-
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=
由Y方向受力平衡得,3F1 +Fy2-Fy1-G1 G2 -F·cosα2=0
解得,Fy1=
X-Z平面受力分析:
在x=a处列弯矩方程得,
F·sinα·a+3F2·4a-Fz2·3a=0 解得:Fz2=
由沿z方向受力平衡得,
Fz1+F·sinα+3F2- Fz2 =0 解得:Fz1=
(2)作扭矩图和弯矩图:
扭矩图:
剪力图:
弯矩图:
(3)根据强度条件