1、材料力学课程设计材料力学课程设计 目录目录 一 设计目的2 二 设计题目2 三 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 四 程序计算14 五 改进措施17 六 设计体会18 七 参考文献18 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
2、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。 二设计题目： 传动轴的材料均为优质碳素结构钢
3、（牌号45） ， 许用应力 =80MPa,经高频淬火处理，b b =650MPa,-1 =300MPa，-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1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
4、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. 1为静强度条件所确定的轴径，以mm为单位，并取偶数。设 1/2=3/4=2/3=1.1 图一：转动轴力学图 表一：设计计算数据表 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。 （2）作扭矩图和弯矩图： 由力矩与功率关系式：Me=9549 n P 得， Mx=F2 2 D =9549 440 1.16 F2=1075.10N Mx1= F1 2 1D =9549 440 3.10 F1=1490.22N Mx2=F 2 2D = Mx- Mx
5、1 F=1258.73N 扭矩图： Mx= axa axa ax 54,0 42,40.349 20,53.223 X-Y 平面受力分析： 在 x=a 处列力矩方程， 得 Fy23a+G1 a=Fcos a+G2 4a+F1a 解得：Fy2=1499.77N 由 Y 方向受力平衡得，F1 +Fy2=G1+Fcos+G2+Fy1 解得，Fy1=1130.89N 剪力图： 弯矩图： Mz= axax axax axax axx 54,1300650 42,64.1099775.849 2,36.452675.40 0,22.1090 X-Z 平面受力分析： 在 x=a 处列弯矩方程得， Fsina+3F24a=Fz23a 解得：Fz2=4621.81N 由沿 z 方向受力平衡得， Fz1+Fsin+3F2= Fz2 解得：Fz1=432.27N 剪力图： 弯矩图： My= axax axax axax axa 54,6.64503.3225 42,3.9445125.1396 2,91.172275.432 2,0 （3）根据强度条件设计等直轴的直径 ： 由弯矩图及扭矩图可以看出
