1、 材料力学课程设计材料力学课程设计 专业：专业： 班级班级： 作者：作者： 题目：单缸柴油机曲轴的强度设计及刚度计算、疲劳强度校核题目：单缸柴油机曲轴的强度设计及刚度计算、疲劳强度校核 指导老师：指导老师： 班级 姓名 1 一、一、 课程设计的目的课程设计的目的 材料力学课程设计的目的是在于系统学习材料力学后， 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，可以使我们将 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
2、；既把以前所学的知识综 合应用，又为后继课程打下基础，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。 1）使所学的材料力学知识系统化，完整化。让我们在系统全面复习的基础 上，运用材料力学知识解决工程实际问题。 2）综合运用以前所学的各门课程的知识（高等数学、工程图学、理论力学、 算法语言、计算机等） ，使相关学科的知识有机地联系起来。 3）使我们初步了解和掌握工程实践中的设计思想和设计方法，为后续课程 的学习打下基础。 二、二、 课程设计的任务和要求课程设计的任务和要求 要系统复习材料力学课程的全部基本理论和方法，独立分析、判断设计题目 的已知所求问题，画出受力分析计算简图和
3、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、三、 设计题目设计题目 某柴油机曲轴可以简化为下图所示的结构，材料为球墨铸铁(QT450-5)弹性 常数为 E、，许用应力为，G 处输入转矩为eM，曲轴颈中点受切向力tF、 班级 姓名 2 径向力 rF的作用，且rF= 2 tF 。曲柄臂简化为矩形截面，1.4 h D 1.6，2.5 h b 4, 3l=1.2r,已知数据如下表： 1 /lm 2 /lm /EG pa / M pa 1 / M pa 0.11 0.18 150 0.27 120 180 /PkW /(/ m in)nr
4、/rm 0.05 0.78 15.5 280 0.06 (一) 画出曲轴的内力图。 (二) 设计曲轴颈直径 d，主轴颈直径 D。 (三) 校核曲柄臂的强度。 (四) 校核主轴颈 H-H 截面处的疲劳强度，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。 (五) 用能量法计算 A-A 截面的转角 y , z 。 班级 姓名 3 1、 画出曲轴的内力图画出曲轴的内力图 （1） 外力分析外力分析 画出曲轴的计算简图，计算外力偶矩 Me=9549 p n =9549* 10.5 100 =1003Nm tF= eM r =16717N rF= 2 tF =8358N 计算反力 在 XO
5、Y 平面内：AyF= 2 12 rF l ll =5188N FyF= 1 12 rF l ll =3170N 在 XOE 平面内：AzF= 2 12 tF l ll =10376N FzF= 1 12 tF l ll =6341N （2） 内力分析内力分析 主轴颈的 EG 左端（1-1）截面最危险，受扭转和两向弯曲 1 XM=m=1003Nm 1YM=FzF*（2l 3 2 l ）=913Nm 1ZM= FyF*（2l 3 2 l ）=456Nm 曲柄臂 DE 段下端（2-2）截面最危险，受扭转、两向弯曲和压缩 2 XM=m=1003Nm 2YM=FzF*（2l 3 2 l ）=913Nm
6、2 ZM= FyF*（2l 3 2 l ）=456Nm 班级 姓名 4 2NF=FyF=3170N 曲柄颈 CD 段中间截面（3-3）最危险，受扭转和两向弯曲 3 XM= AzF*r=623Nm 3YM= AzF*1l=1141Nm 3 ZM=AyF*1l=571Nm （2） 图如下图（不计内力弯曲切应力，弯矩图画在受压侧） ： （单位： 力N 力矩Nm） y x M 768 768 1141 913 913 M 623 1003 1003 班级 姓名 5 NF 5188 3170 zM 384 384 571 456 456 2、 设计曲轴颈直径设计曲轴颈直径 d 和主轴颈直径和主轴颈直径 D （1）主轴颈的危险截面为 EF 的最左端，受扭转和两向弯曲 根据主轴颈的受力状态，可用第三强度理论计算 3r= 1 1 2222 111 ()MxMyMz 其中 1 1 = 3 32 D 得 D49.5mm
