1、 材料材料力学课程设计力学课程设计 题目：题目：曲柄轴的强度设计及变形计算 单单 位位： 理理 学学 院院 班班 级：级： 力力 学学 1111- -1 1 姓姓 名：名： 指导教师：指导教师： 目录 一、绪论 二、力学模型与内力分析 三、强度分析。 四、变形计算与刚度分析。 五、总结。 一、一、绪绪 论论 1.1、课程设计课程设计目的目的意义意义： 材料力学课程设计是材料力学课程的重要实践性环节。 通过结合工程实际，自行设计结构形式，并对杆件结构进行内力、应力变形 位移计算等，校核杆件结构的强度和刚度、稳定性，并对结构进行改进。进一步 巩固和加深材料力学课程中的基本理论知识，初步掌握对材料力
2、学中分析、计算 的步骤和方法， 培养和提高独立分析问题和运用所学理论知识解决实际问题的能 力、通过自由设计结构、锻炼创新思维能力。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；既是对以前所学知识的综合 运用，又为后续课程的学习打下基础，并初步掌握工程设计思想和设计方法，使 实际工作能力有所提高。具体有以下几方面： 1、对之前学过的相关力学知识的全面复习，使学生的力学知识系统化、完整 化； 2、综合运用力学理论知识解决工程中的实际问题。 3、本课程设计是在系统学完材料力学课程之后，结合工程实际中的问题， 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
3、件，以 达到综合运用材料力学知识解决工程实际问题的目的。 4、由于选题力求结合专业实际，因而课程设计可以为学生后续的毕业设计打 下基础，进行提前锻炼。 5、初步了解和掌握工程实践中的分析思想和计算方法。 1.2、结构结构的工程应用背景简介的工程应用背景简介： （简单的介绍你所设计的结构在工程的使用，比如哪些领域，有何作 用） 1.3、课程设计的主要课程设计的主要任务任务内容内容： 参加设计者要系统复习材料力学课程的全部基本理论和方法，根据给出题 目，搜集相关资料，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，并校核强度和刚度，对 结构进
4、行优化和改进分析并完成设计报告。 1、本次课程设计要求依据所学材料力学基本理论，分析内力和应力、变形， 从强度、刚度的安全因素出发，设计相应几何尺寸、并进行计算分析。 2、原则上各班同学必须独立完成，每名同学所采用的原始数据不能重复。 3、本次课程设计要求最终上交一份课程设计报告。 4、要求每名同学完成题目的结构设计和力学分析，绘制必需的图、表，并 最终撰写课程设计报告一份。 基本内容包括：基本内容包括： 了解结构工程背景或在工程中应用，确定材料参数 作出结构杆件的内力分布图 设计结构杆件的几何尺寸或结构杆件的截面 进行应力状态分析 利用强度理论进行校核 变形计算 结构杆件的优化和改进分析 二
5、、二、力学模型力学模型、内力分析内力分析 2.1、力学模型力学模型简介简介 （介绍你所问题的几何结构，要求有结构图；约束情况；材料属 性参数等） 7、题目：曲柄轴的强度设计及变形计算 1）题目内容： 材料为球墨铸铁 QT400-10，MPa120，曲柄臂抽象为矩形，如下图示。 Dh2.1， 3 2 h b ，el5.1，ll5.0 4 。 2）设计要求与技术指标： 安全系数 n=2、需设计曲柄颈直径、主轴颈直径；校核强度；计算 A 截 面转角 y ， z 。 2）参考 设计参数 F/kN W/kN l1 l2 l3 e/mm a() 第 15 组 20 8.2 400 240 130 100
6、12 2.2、载荷简化载荷简化： 2.3、内力分析内力分析 内力分布图： 内力分析： 主轴颈 FB 段左端 1-1 截面为危险截面。 曲柄颈 CD 段中间 2-2 截面为危险截面。 曲柄臂以 DF 段下端 3-3 截面为危险截面。 三、三、强度强度分析分析 3.1、强度理论简述强度理论简述 由零件图可知，键槽处有扭转切应力，无弯曲正应力。由于机器时开时停， 可以视作脉动循环变化。因主轴颈处于两向弯曲于扭转的组合变形，可用第三强 度理论计算 第三强度理论 对于象低碳钢这一类的塑性材料,在单向拉伸试验时材料就是沿斜截面发生滑 移而出现明显的屈服现象的。 这时试件在横截面上的正应力就是材料的屈服极限 ss，而在试件斜截面上的最大剪应力(即 45斜截面上的剪应力)等于横截面上 正应力的一半。于是，对于这一类材料，就可以从单向拉伸试验中得到材料的极 限值 xy xy =ss/2 按此理论的观点，屈服破坏条件是 m a x 2 xy ssc 由公式(1-5
