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、材料力材料力学课程设计学课程设计 设计题目 五种传动轴的静强度、变形及疲劳强度的计算 材料力学课程设计 2 1课程设计的目的课程设计的目的 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；既把以前所学的知识综合运用，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

2、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综合运用了以前所学的各门课程的知识（高数、制图、理力、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，为后继课程的教学打下基 础。 2课程设计的任务和要求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课程设计的课程设计

3、的题目题目 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

4、。 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。 材料力学课程设计 3 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 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.课程设计的课

5、程设计的具体设计方案具体设计方案 （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 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 M=(2F2-F2)D/2 , M1=(2F1-F1)D1/2 故可解得 F=2(M-M1)/D2=8

6、40.312N 传动轴的受力图： 材料力学课程设计 4 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 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： 材料力学课程设计 5 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： 扭矩图：扭矩图： 材料力学课程设计 6 沿沿 y y 轴方向的弯矩图：轴方向的弯矩图： 沿沿 z z 轴方向的弯矩图：轴方向的弯矩图： （三）根据强度条件设计等直轴的直径（三）根据强度条件设计等直轴的直径 I I由于传动轴的材料为优质碳素结构钢（牌号