材料力学课程设计---单缸柴油机曲轴的强度设计

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1、 材料力学课程设计材料力学课程设计 设计计算说明书设计计算说明书 设计题目设计题目: : 单缸柴油机曲轴的强度设计单缸柴油机曲轴的强度设计 及刚度计算、疲劳强度校核及刚度计算、疲劳强度校核 题号题号: : 学院：机械学院学院：机械学院 班级：班级： 教学号教学号: : 姓名姓名: : 指导教师指导教师: : 时间时间: 2011.10: 2011.10 成绩成绩: : 目录目录 一一. .材料力学课程设计目的材料力学课程设计目的 二二.设计题目设计题目 三三. 曲轴曲轴受力简图、受力分析及受力简图、受力分析及内力图内力图 四四. . 设计曲柄颈直径设计曲柄颈直径 d,d,设计主轴颈直径设计主轴

2、颈直径 D D 五五. .校核曲校核曲柄臂的强度柄臂的强度 六六. .校核主轴颈校核主轴颈 H HH H 截面处的疲劳强度截面处的疲劳强度 七七. .用能量法计算用能量法计算 A AA A 截面的转角截面的转角 八八. .计算机程序计算机程序 九九. .设计改进措施及方法设计改进措施及方法 十十. . 设计总结设计总结 十十一一 . .参考文献参考文献 一、材料力学课程设计的目的一、材料力学课程设计的目的 本课程设计的目的是在于系统学完材料力学之后， 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

3、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；既把以前所学的知识（高等数学、工程 图学、理论力学、算法语言、计算机和材料力学等）综合运用，又为 后继课程（机械设计、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，使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.在系统全面复习的基础上， 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 和专业需要结合起来； 4综合运用了以前所学的个门课程

4、的知识（高数、制图、理力、 算法语言、计算机等等）使相关学科的知识有机地联系起来； 5.初步了解和掌握工程实践中的设计思想和设计方法； 6.为后继课程的教学打下基础 二设计题目二设计题目 某柴油机曲轴可以简化为如图所示结构，材料为球墨铸铁（QT450-5） ，弹 性强度为E，许用应力为,G处输入转矩为 e M，曲轴颈中点收切向力 t F、 颈 向 力 r F的 作 用，且 r F= t F/2.曲 柄 臂 简 化 为 矩 形 截 面， 1.4h/D1.6,2.5h/b4, 3 l=1.2r,有关数据见表 1。 表表 1.1.固定数据表固定数据表 1 /lm 2 /lm /EG Pa / M P

5、 a 1 / M Pa 0.11 0.18 150 0.27 120 180 0.05 0.78 要求要求： 1.画出曲轴内力图。 2.设计曲轴颈直径d，主轴颈直径D。 3.校核曲柄臂的强度。 4.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。 5.用能量法 A-A 截面的转角 y ， z 。 表表 2.设计计算数据表设计计算数据表 /PkW / (/ m in)nr /rm 10.1 140 0.06 图图 1. 单缸柴油机曲轴单缸柴油机曲轴力学模型力学模型 1 1- -曲轴颈曲轴颈 2 2- -曲柄臂曲柄臂 3 3- -主轴颈主轴颈 三

6、三. 曲轴曲轴受力简图、受力分析及受力简图、受力分析及内力图内力图 图图 2.受力简图受力简图 1.外力分析，画出曲轴的计算简图，计算外力偶矩： 1 0 . 1 9 5 4 99 5 4 96 8 8 . 8 9 140 e P MNmNm n 计算切向力，径向力 6 8 8 . 8 9 1 1 4 8 1 . 5 0 . 0 6 5 7 4 0 . 7 5 2 e t t r M FNN r F FN 再由平衡条件计算反力 在 XOY 平面上 2 12 1 12 3563.22 2177.53 Ayr Fyr l FFN ll l FFN ll 在 XOZ 平面上 2 12 1 12 7126.45 4355.05 Azt Fzt l FFN ll l FFN ll x M图 y M图 z M图