材料力学课程设计--五种传动轴的静强度、变形及疲劳强度的计算

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1、 设计题目设计题目 五种传动轴的静强度五种传动轴的静强度、变形及疲劳强度的计算变形及疲劳强度的计算 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

2、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，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。 2材料力学课程设计的任务和要求材料力学课程设计的任务和要求 要求参加设计者，要系统地复习材料力学的全部基本理

3、论和方法，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， 列出理论依据和导出计 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。 3材料力学课程设计的题目材料力学课程设计的题目 传动轴的强度、变形及疲劳强度计算传动轴的强度、变形及疲劳强度计算 61 设计题目 传动轴的材料为优质碳素结构钢 （牌号 45） ， 许用应力=80MPa， 经高频淬火处理， 其b=650MPa，-1=300MPa,-1=155MPa,磨削轴的表面，键槽均为端铣加工，阶梯轴过渡圆 弧 r 均为 2，疲劳安全系数 n=2，要求： 1）绘出传动轴的受力简图; 2）作扭

4、矩图及弯矩图； 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； （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） ； 6）对所取数据的理论根据作必要的说明。 材料力学课程设计说明书 2 说明 ： a) 坐标的选取均按下图 61 所示； b) 齿轮上的力 F 与节圆相切； c) 数据表中P为直径 D 的皮带轮传递的功率， 1 P为直径为 D1的皮带轮传递的功率。 62 传动轴的零件图 1 为静强度条件所确定的轴径，尺寸最后一位数准确到 mm，并取偶数。 设1.1 4 3 3 2 2 1 图号 6-4 本次课程设计采用第 14

5、组数据。P=21.3kW , P1=8.1kW , n=1200r/min , D=750mm , D1=400mm , D2=250mm , G2=750N , G1=350N , a=600mm , =25。 4.材料力学课程设计的具体设计方案材料力学课程设计的具体设计方案 （一）（一） 绘出传动轴的受力简图绘出传动轴的受力简图 分析传动轴的零件图（下图）和受力图（右图） ，P为直径 D 的皮带轮传递的功率，所 以直径 D 的皮带轮传递的力矩 M=9549 n P =169.495Nm , 1 P为直径为 D1 的皮带轮传递的功 率，所以直径 D2 的皮带轮传递的力矩 M1=9549 n

6、P1 =64.456Nm。 在传动轴旋转方向上由力矩守衡可得平衡方程 FD2/2+(2F1-F1)D1/2+(F2-2F2)D2/2=0 其中 材料力学课程设计说明书 3 M=(2F2-F2)D/2 , M1=(2F1-F1)D1/2 故可解得 F=2(M-M1)/D2=840.312N 传动轴的受力图： 传动轴的零件图： 现绘出传动轴的受力简图（如下图所示） ：现绘出传动轴的受力简图（如下图所示） ： （二）作扭矩图及弯矩图（二）作扭矩图及弯矩图 材料力学课程设计说明书 4 由传动轴的受力简图可求支反力得 Fy1=(4Fcos+2G1+6F1+G2)/5=1286.000N Fz1=(4Fsin+3F2)/5=555.297N Fy2=(Fcos+3G1+9F1+4G2)/5=1542.418N Fz2=(4Fsin+12F2)/5=1368.871N 并作出传动轴各截面的内力图： 沿沿 y y 轴方向的剪力图：轴方向的剪力图： 沿沿 z z 轴方向的剪力图：轴方向的剪力图：