文档介绍：材料力学课程设计学号:41091307姓名:吴茂坤题目:单缸柴油机曲轴强度设计及刚度计算、疲劳强度校核指导老师:·······························2课程设计任务与要求·························2设计题目·····································3设计过程·····································4画出曲轴内力图··························4设计曲轴颈直径d与主轴颈直径D············6校核曲柄臂强度··························7校核主轴颈H-H截面处疲劳强度············9用能量法计算A-A截面转角,············9设计改进措施及方法·························13程序计算部分·································13设计体会····································15参考文献····································15一、课程设计目材料力学课程设计目是在于系统学****材料力学后,能结合工程中实际问题,运用材料力学基本理论与计算方法,独立地计算工程中典型零部件,以达到综合运用材料力学知识解决工程实际问题之目。同时,可以使我们将材料力学理论与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与现代计算方法,又提高了剖析问题,解决问题能力;既把以前所学知识综合应用,又为后继课程打下基础,并初步掌握工程中设计思想与设计方法,对实际工作能力有所提高。1)使所学材料力学知识系统化,完整化。让我们在系统全面复****基础上,运用材料力学知识解决工程实际问题。2)综合运用以前所学各门课程知识(高等数学、工程图学、理论力学、算法语言、计算机等),使相关学科知识有机地联系起来。3)使我们初步了解与掌握工程实践中设计思想与设计方法,为后续课程学****打下基础。二、课程设计任务与要求要系统复****材料力学课程全部基本理论与方法,独立剖析、判断设计题目已知所求问题,画出受力剖析计算简图与内力图,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、设计题目某柴油机曲轴可以简化为下图所示结构,材料为球墨铸铁(QT450-5)弹性常数为E、μ,许用应力为[σ],G处输入转矩为,曲轴颈中点受切向力、径向力作用,且=。曲柄臂简化为矩形截面,≤≤,≤≤4,=,已知数据如下表:。设计曲轴颈直径d,主轴颈直径D。校核曲柄臂强度。校核主轴颈H-H截面处疲劳强度,取疲劳安全系数n=2。键槽为端铣加工,主轴颈表面为车削加工。用能量法计算A-A截面转角,。四、设计过程1、画出曲轴内力图(1)外力剖析画出曲轴计算简图,计算外力偶矩Me=9549=9549*=1003==16717N==8358N再由平衡条件计算反力在XOY平面内:==5188N==3170N在XOZ平面内:==10376N==6341N(2)内力剖析①主轴颈以EF左端(1-1)截面最危险,受扭转与两向弯曲=Me=1003=*(–)=913=*(–)=456②曲柄臂以DE段下端(2-2)截面最危险,受扭转、两向弯曲与压缩=Me=1003=*(–)=913=*(–)=456==3170N③曲轴颈以CD段中间截面(3-3)最危险,受扭转与两向弯曲=*r=623=*=1141=*=571内力图如下图(由可知,与梁长度关系总是比与梁长度关系高一个数量级。当(梁跨度与截面高度之比)较大时,不需要对弯曲切应力进行强度校核,因此在内力图里没画出剪力图。弯矩图画在受压侧):(单位:力—N力矩—)2、设计曲轴颈直径d与主轴颈直径D(1)主轴颈危险截面为EF最左端,受扭转与两向弯曲根据主轴颈受力状态,可用第三强度理论计算=≤[]其中=得D≥=50mm(2)曲轴颈CD属于圆轴弯扭组合变形,由第三强度理论,在危险截面1-1中:得故取3、校核曲柄臂强度(1)(具体求解通过C语言可得,见六、程序计算部分)由程序得h,b最优值取为,。查《材料力学》[1]表3-1,利用插入法得,(2)曲柄臂强度计算曲柄臂危险截面为矩形截面,且受扭转、两向弯曲及轴力作用(不计剪力),曲柄臂上危险截面2-2应力分布图如下图:根据应力分布图可判定出可能危险点为,,。点:点处于单向应力状态所以点满足强度条件。点:点处于二向应力状态,存在扭转切应力点正应力为轴向力与绕