材料力学课程设计---曲柄轴的强度设计、疲劳强度校核及刚度计算

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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：曲柄轴的强度设计、疲劳强度校核及刚度计算 目录目录 1 1、设计目的设计目的 2 2、设计任务和要求设计任务和要求 2.1 设计计算说明书的要求 2.2 分析讨论及说明部分的要求 2.3 程序计算部分的要求 2.4 材料力学实际的过程 3 3、设计题目设计题目 3.1 画出曲柄轴的内力图 3.2 设计计算主轴颈 D 和曲柄颈的直径 d 3.3 校核曲柄臂的强度 3.4 校核主轴颈的疲劳强度 3.5 用能量法计算 A 截面的转角y、z 4 4、设计的改进措施及方法设计的改进措施及方法 5 5、设计体会设计体会 6 6、C

2、 C 程序程序 7 7、参考文献参考文献 1.1.材料力学课程设计的目的材料力学课程设计的目的 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设计方法，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知 识解决工程实际问题的目的。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，既从整体上掌握了 基本理论和现代计算方法，又提高了分析问题、解决问题的 能力；既是对以前所学知识（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）的综合运用，又为后 续课程（机械设计、专业课等）的学习打下基础，并初步掌 握工程设计思想和设计方法

3、，使实际工作能力有所提高。具 体有以下六项： 使所学的材料力学知识系统化、完整化。 在系统全面复习的基础上，运用材料力学知识解决工 程实际中的问题。 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。 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。 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。 2.2.材材料力学课程设计的任务和要求料力学课程设计的任务和要求 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，独立分析、判断设计题目的已知条件和所求问题，

4、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，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。 2.12.1 设计计算说明书的要求设计计算说明书的要求 设计计算说明书是该题目设计思想、设计方法和设计结 果的说明，要求书写工整，语言简练，条理清晰-、明确， 表达完整。具体内容应包括： 设计题目的已知条件、所求及零件图。 画出构件的受力分析计算简图，按比例标明尺寸、载 荷及支座等。 静不定结构要画出所选择的基本静定系统及与之相 应的全部求解过程。 画出全部内力图，并表面可能的各危险截面。 各危险截面上各种应力的分布规律图及由此判定各 危险点处的应力状态图。 各危险点

5、的主应力大小及主平面的位置。 选择强度理论并建立强度条件。 列出全部计算过程的理论依据、公式推导过程及必要 的说明。 对变形及刚度分析要写明所用的能量法计算过程及 必要的内力图和单位力图。 疲劳强度计算部分要说明循环特征，max，min， r，m，a 的计算，所查各系数的，,，依据，疲劳 强度校核过程及结果，并绘出构件的持久曲线。 2.22.2 分析讨论及说明部分的要求分析讨论及说明部分的要求 分析计算结果是否合理，并讨论其原因、改进措施。 提出改进设计的初步方案及设想。 提高强度、刚度及稳定性的措施及建议。 2.32.3 程序计算部分的要求程序计算部分的要求 程序框图。 计算机程序（含必要的

6、说明语言及标识符说明） 。 打印结果（数据结果要填写到设计计算说明书上） 。 3 3、设计题目设计题目 某曲轴材料为球墨铸铁（QT400-10） ，=120MPa，曲 柄臂抽象为矩形，h=1.2D，b/h=2/3（左、右臂尺寸相同） ， L=1.5e，L4=0.5L，有关数据查数据表。 （1）画出曲柄轴的内力图； （2）按强度条件设计主轴颈 D 和曲柄颈的直径 d； （3）校核曲柄臂的强度； （4）安装飞轮处为键槽，校核主轴颈的疲劳强度，取疲 劳安全系数 n=2，键槽为端铣加工，表面为车削， -1=160MPa，=0.05，=0.76； （5）用能量法计算 A 端截面的转角y、z。 设计计算数据设计计算数据 F/kN P/kN L1/mm L2/mm L3/mm e/mm ( ) 19 5.3 360 220 100 90 12 受受力简图力简图 四、改进措施四、改进措施 根据疲劳破坏的分析，裂纹源通常是在有应力集中的部 位产生，而且构件