材料力學課程設計五種傳動軸設計（c軸）

1、材料力學課程設計題目五種傳動軸設計（C軸）姓名所在學院汽車工程學院專業(yè)班級能源與動力工程（421413班）學號序號:318指導教師日期 2016年9月 22日目錄: = 1 * CHINESENUM3 一、材料力學課程設計的目的 = 2 * CHINESENUM3 二、材料力學課程設計的任務和要求 = 3 * CHINESENUM3 三、設計題目（傳動軸靜強度、變形及疲勞強度計算） = 4 * CHINESENUM3 四、受力簡圖及軸徑選擇 = 5 * CHINESENUM3 五、撓度計算 = 6 * CHINESENUM3 六、疲勞校核 = 7 * CHINESENUM3 七、心得體會八、計

2、算程序 = 1 * CHINESENUM3 一、材料力學課程設計的目的本課程設計是在系統(tǒng)學完材料力學課程之后，結(jié)合工程實際中的問題，運用材料力學的基本理論和計算方法，獨立的計算工程中的典型零部件，以達到綜合利用材料力學知識解決工程實際問題的目的。同時，可以是同學將材料力學的理論和現(xiàn)代的計算方法，又提高了分析問題、解決問題的能力；既是對以前所學知識（高等數(shù)學、工程圖學、理論力學、算法語言、計算機和材料力學等）的綜合應用，又為后續(xù)課程（機械設計、專業(yè)課等）的學習打下基礎，并初步掌握工程設計思想和設計方法，使實際工作能力有所提高。具體有以下六項：使所學的材料力學知識系統(tǒng)化、完整化。在系統(tǒng)全面復習的基

3、礎上，運用材料力學解決工程實際中的問題。由于選題力求結(jié)合專業(yè)實際，因而課程設計可以把材料力學知識與專業(yè)需要結(jié)合起來。綜合運用以前所學的各門課程知識（高等數(shù)學、工程圖學、理論力學、算法語言、計算機等），使相關(guān)學科的知識有機的聯(lián)系起來。初步了解和掌握工程實踐中的設計思想和設計方法。為后續(xù)課程的教學打下基礎。 = 2 * CHINESENUM3 二、材料力學課程設計的任務和要求參加設計者要系統(tǒng)復習材料力學課程的全部的基本理論和方法，獨立分析、判斷設計題目的已知條件和所求問題，畫出受力分析簡圖和內(nèi)力圖，列出理論依據(jù)并導出計算公式，獨立編制計算程序，通過計算機給出計算結(jié)果，并完成設計計算說明書。 = 3

4、 * CHINESENUM3 三、設計題目（傳動軸靜強度、變形及疲勞強度計算）設計題目（c軸）傳動軸的材料均為優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼（牌號45），許用應力，經(jīng)高頻淬火處理，。磨削軸的表面，鍵槽斷面均為端銑加工，階梯軸過渡圓弧均為，疲勞安全系數(shù)。要求：繪出傳動軸的受力簡圖。作扭矩圖及彎矩圖。根據(jù)強度條件設計等直軸。計算齒輪處軸的撓度（均按直徑的等直桿計算）。對階梯傳動軸進行疲勞強度計算。（若不滿足，采取改進措施使其滿足疲勞強度要求）。對所取數(shù)據(jù)的理論根據(jù)作必要的說明。說明：齒輪上的力均與節(jié)圓相切。為直徑為的帶輪傳遞的功率，為直徑的帶輪傳遞的功率。為小帶輪的重量，為大帶輪的重量。傳動軸力學簡圖傳動軸零件圖

5、為靜強度條件所確定的軸徑，以為單位，并取偶數(shù)。設設計計算數(shù)據(jù)P/kWP1/kWn/(r/min)D/mmD1/mmD2/mmG2/NG1/Na/mma ()20080026024080030050075 = 4 * CHINESENUM3 四、受力簡圖及軸徑選擇受力簡圖Me1=9549*P1/n= N*m Me2=9549*P/n= N*mMe2=Me1+Me所以Me=Me2-Me1= N*mMx/Nm可得彎矩圖F=Me/(D2/2)=NF1=Me1/(D1/2)= NF2=Me2/(D/2)= N所以對于平面單獨作用時如圖MFcos單獨作用時如圖MG1+3F1111單獨作用時如圖420MG2

6、對于平面MFsina單獨作用時如圖1-8單獨作用時如圖1-9M3F2Mz合力矩和方向分別如圖400My故最危險點為3a處Mc=sqrt（Mcy2+Mcz2）=MMcx=N*M等直軸由第三強度理論得故= )/(3.14*80*106)1/3取66mm 1=66mm2=60mm 3=mm 4mm = 5 * CHINESENUM3 五、撓度計算撓度計算在面內(nèi)=（1/2a2/3a+1/23a2/3a-1/23a1/2a+1/24003a1/3a）/EImm在平面內(nèi)=(1/2a2/3a+1/23a2/3a+1/23a1/3a)/EI=a2/EI=mm = 6 * CHINESENUM3 六、疲勞校核校

7、核的相關(guān)數(shù)據(jù)，過渡圓弧，安全系數(shù)。校核類型的確定校核的軸有鍵槽、軸肩，這些部位易引起應力集中，故易形成疲勞裂紋，故需要校核。共七處。aa2aa23456760661由傳動軸的工作特點知，其處于彎扭組合的交變應力狀態(tài)，其中彎曲正應力按對稱循環(huán)變化，切應力按脈動循環(huán)變化。對于彎曲正應力交變扭轉(zhuǎn)切應力及其循環(huán)特征查表得數(shù)系值點12345671.91.801.91.91.41.411.631.451.44411140.780.7866640.78相關(guān)計算公式彎曲對稱循環(huán)：扭轉(zhuǎn)脈動循環(huán)：彎扭組合交變應力下的安全系數(shù)：各點校核對于1點，Wz=d3/32=cm3,Wp=23.94cm3該點受彎曲正應力和扭轉(zhuǎn)

8、切應力。max=Mx,max/Wp=/=Mpamin=0r=0m=(max+min)/2=Mpaa=(max-min)/2=Mpa故滿足疲勞條件。對于2點，在a=1/2a處，Wz=cm3,Wp=cm3該點受彎曲正應力和扭轉(zhuǎn)切應力。=sqrt(2+2)/=Mpa=Mpa=Mpa=Mpa=22)1/22故滿足疲勞條件。對于3點，Wz=cm3,Wp=cm3該點受彎曲正應力和扭轉(zhuǎn)切應力。故滿足疲勞條件。=45Mpa=Mpa=Mpa=Mpa=22)1/22故滿足疲勞條件。對于4點，Wz=cm3,Wpcm3該點受彎曲正應力和扭轉(zhuǎn)切應力。故滿足疲勞條件。=sqrt(2+2)/)=106Mpa=Mpa=Mpa

9、=130*3.184/(13022)1/2=3.1832故此處滿足疲勞強度條件。對于5點，Wz=cm3,Wp=cm3該點受彎曲正應力和扭轉(zhuǎn)切應力。故滿足疲勞條件。=sqrt(2+12792)/)=MpaMpa=Mpa=Mpa=2故此處滿足疲勞強度條件。對于6點，Wzcm3,Wp=cm3該點受彎曲正應力和扭轉(zhuǎn)切應力。故滿足疲勞條件。=MPa=Mpa=Mpa=Mpa=2故滿足疲勞條件。對于7點，Wz=cm3,Wp=cm3該點不受彎曲正應力，只受扭轉(zhuǎn)切應力。因此為扭轉(zhuǎn)脈動循環(huán)。max=Mx,max/Wp=Mpamin=0r=0m=(max+min)/2=Mpaa=(max-min)/2=Mpa故滿足

10、疲勞條件。綜上，該軸滿足疲勞強度條件。 = 7 * CHINESENUM3 七、心得體會通過本次課程設計，讓我對材料力學知識有了更深入的認識，并且有了一定的提高，同時，也在完成的過程中了解到了一般零件的設計校核過程。在設計過程中，使用了autocad，excel，matlab等軟件，使自己對這些軟件更加熟練，也發(fā)現(xiàn)了自己這方面的不足，今后需要進一步努力。在設計過程中，自己查閱了一些機械方面的資料，擴展了自己的視野，同時也培養(yǎng)了自己對機械專業(yè)的興趣。也為自己后續(xù)相關(guān)課程的學習奠定了基礎。八、計算程序clear;clc;Pi=3.1415926;%P=8.1 ; %kWn); P1=5.9; %_

11、kWn);n=200 ; %_r/minn);D=800 ; %_mmn);D1=0.260; %_mmn);D2=0.240; %_mmn);G2=800;%_Nn);G1=300;%:_Nn);a=0.500;%:_mmn);Alpha_deg=75;%:_degreesn); Alpha=Alpha_deg*Pi/180; M=9549*P/n; M1=9549*P1/n; F=2*(M-M1)/D2;F1=2*M1/D1;F2=2*M/D;fprintf(M=%0.3fNm,M1=%0.3fNm,F=%0.3fN,F1=%0.3fN,F2=%0.3fNn,M,M1,F,F1,F2);

12、Fy2=(G2*4-cos(Alpha)*F+(3*F+G1)*2)/3; Fy1=G2+cos(Alpha)*F-Fy2+G1+3*F1; Fz2=(4*(3*F2)-sin(Alpha)*F)/3;Fz1=-Fz2+3*F2+sin(Alpha)*F;fprintf(Fy1=%0.3fN,Fz1=%0.3fN,Fy2=%0.3fN,Fz2=%0.3fNnn,Fy1,Fz1,Fy2,Fz2); MxE=M; MxD=M-M1; MxB=MxD;fprintf(MxB=%0.3fNm,MxD=%0.3fNm,MxE=%0.3fNmn,MxB,MxD,MxE); MzB=F*sin(Alpha)

13、*a; MzD= F*sin(Alpha)*3*a-Fz1*a*2; MzE=-(3*F2)*a; MyB=F*cos(Alpha)*a;MyD=-2*a*G2+Fy2*a;MyE=-G2*a;fprintf(MzB=%0.3fNm,MzD=%0.3fNm,MzE=%0.3fNmn,MzB,MzD,MzE);fprintf(MyB=%0.3fNm,MyD=%0.3fNm,MyE=%0.3fNmnn,MyB,MyD,MyE); M_B=Mmax(MxB,MyB,MzB); M_D=Mmax(MxD,MyD,MzD);M_E=Mmax(MxE,MyE,MzE);fprintf(MmaxB=%0.3fNm,MmaxD=%0.3fNm,MmaxE=%0.3fNmn,M_B,M_D,M_E); d1=qd(M_E); d2=qd(M_D);d3=qd(M_B);fprintf(d1=%0.3fmm,d2=%0.3fmm,d3=%0.3fmmn,d1,d2,d3); if d1d2; d1=d2;endif d1d3; d1=d3;endfprintf(Safe diameter:n); i=d1+2;j=i