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、 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 目录目录 1、 课程设计的目的课程设计的目的.2 2、 课程设计的任务和要求课程设计的任务和要求.2 3、 设计题目设计题目.3 4、 画出曲轴的计算简图及内外力分析画出曲轴的计算简图及内外力分析.4 5、 设计曲轴颈直径设计曲轴颈直径 d 和主轴颈直径和主轴颈直径 D.7 6、 设计曲柄臂的尺寸设计曲柄臂的尺寸.8 7、 校核主轴颈校核主轴颈 H-H 截面处的疲劳强度截面处的疲劳强度10 8、 用能量法计算用能量法计算 A-A 截截面的转面的转角角 y , z .11 9、 设计

2、和计算的合理性，优缺点及改进意见和措施设计和计算的合理性，优缺点及改进意见和措施13 10、 设计体会设计体会13 11、 参考文献参考文献14 12、 附录附录.15 班级 姓名 1 一、一、 课程设计的目的课程设计的目的 材料力学课程设计的目的是在于系统学习材料力学后， 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 合应用，又为后

3、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）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。 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，为后续课程 的学习打下基础。 二、二、 课程设计的任务和要求课程设计的任务和要求 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 的已知所求问题，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，

4、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。 班级 姓名 2 三、三、 设计题目设计题目 某柴油机曲轴可以简化为下图所示的结构，材料为球墨铸铁(QT450-5)弹性 常数为 E、，许用应力为，G 处输入转矩为eM，曲轴颈中点受切向力tF、 径向力 rF的作用，且rF= 2 tF 。曲柄臂简化为矩形截面，1.4 h D 1.6，2.5 h b 4, 3l=1.2r,已知数据如下表： 1 /lm 2 /lm /EG pa / M pa 1 / M pa 0.11 0.18 150 0.27 120 180 /PkW /(/ m in)nr /rm 0.05 0.78 14.4

5、420 0.06 (一) 画出曲轴的内力图。 (二) 设计曲轴颈直径 d，主轴颈直径 D。 (三) 校核曲柄臂的强度。 (四) 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。 (五) 用能量法计算 A-A 截面的转角 y , z 。 班级 姓名 3 四、四、 曲轴的曲轴的计算简图计算简图 （1） 外力分析外力分析 计算外力偶矩 Me=9549 p n =9549* 14.4 420 =327Nm tF= eM r =5457N rF= 2 tF =2728N 利用平衡条件计算支座反力 班级 姓名 4 在 XOY 平面内：AyF= 2 12 rF l ll =1693N By F= 1 12 rF l ll =1035N 在 XOZ 平面内： AzF= 2 12 tF l ll =3387N Bz F= 1 12 tF l ll =2070N （2） 内力分析内力分析 不计弯曲切应力（故未画出剪力图） ，弯矩图画在纤维受压的一侧，根据内力图确定危 险截面。 主轴颈 EB左端截面最危险，受扭转和两向弯曲 1 XM=Me=327 1 yM= Bz F*（2l 3 2 l ）=298Nm 1ZM= By F*（2l 3 2 l ）=149Nm