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、 1 作业号：作业号： 材料力学课程设计材料力学课程设计 汽车工程学院工业设计汽车工程学院工业设计 题目：单缸柴油机曲轴的强度设计题目：单缸柴油机曲轴的强度设计 及刚度计算、疲劳强度校核及刚度计算、疲劳强度校核 2011 年年 10 月月 18 号号 2 目录目录 一材料力学课程设计的目的，任务，要求3 二设计题目4 三曲轴的内力图6 四设计曲轴颈直径 d，主轴颈直径 D10 五校核曲柄臂的强度11 六校核主轴颈 H-H 处的疲劳强度13 七能量法计算 A-A 截面的转角y，z14 八设计体会18 九附录19 3 一 课程设计目的，任务，要求 目的目的 材料力学课程设计的目的在于系统学习材料力

2、学后， 能结合工程中实 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 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综合应用， 又为后续课程打下 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。 任务任务 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工程。 2）综合运用以前所学的各门课程（高数，工图，理论力学，C 语言 等）使相关学科的知识有机的联系起来。 3）是我们初步了解和掌握工程

3、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。 要求要求 要系统复习材料力学课程的全部理论和方法，独立分析， 判断设计题 目的已知所求问题，画出受力分析图和内力图，列出理论依据，导出 计算公式，独立编制计算程序，通过计算给出计算结果，并完成计算 说明书。 4 二 设计题目 7.2.1 单缸柴油机曲轴的强度设计及刚度计算，疲劳强度校核 某柴油机曲轴可以简化为图 72所示结构， 材料为球墨铸铁 （QJ450 5） ，弹性常数 E、，许用应力为，G 处输入转矩为 Me，曲轴 颈中点受切向力 Ft，径向力 Fr 的作用，且 Fr=Ft/2。曲柄臂简化 为矩形截面，1.4 h D 1.6，2.

4、5 h b 4，3l=1.2r,已知数据如下表。 表 7-3 固定数据 1 /lm 2 /lm /EGpa / M pa 1 / M pa 0.11 0.18 150 0.27 120 180 /PkW /(/ min)nr /rm 0.05 0.78 14 380 0.07 要求： 1）画出曲轴受力图。 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）用能量法计算 A-A 截面的转角y，z。 5 6 三 曲轴的内力图 （1） 外力分析：如图 7-3 由公式 Me=

5、9549*P/n 得 Me=9549*14/380=351.81N.m 由外力矩M 外=0 得 Ft*r=Me Ft=351.81/0.07=5025.79N Fr=Ft/2=2512.89N 计算支反力 在 XOY 面内 对 F 处求矩 FAy(l1+l2)=Fr*l2 FAy=1559.73N 对 A 处求矩 FFy(l1+l2)=Fr*l1 FFy=953.17N 在 XOZ 面内 对 F 处求矩 FAz(l1+l2)=Ft*l2 FAz=3119.45N 对 A 处求矩 FFz(l1+l2)=Ft*l1 FFz=1906.034N （2） 内力分析 1） 分析 Mx a：对于主轴颈左端 Mx=0，右端 Mx=351.81N.m b：对于曲柄臂来说 Mx=Me=351.8N.m C：对于主轴颈来说 Mx=FAz*r=218.36N.m 7 2) 分析 My a 主轴颈右 My=FFz(l2-l3/2)=263.07N.m 左 My=FFz(l1-l3/2)=212.12N.m b 曲柄臂 My=FFz(l2-l3/2)=263.07N.m C 曲轴颈 My=FAz*l1=343.14N.m 8 3) 分析 Mz a 主轴颈左 Mz=FAy(l1-l3/2)=106.06N.m 右 Mz=FFy（l2-l