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.pdf
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1、材料力学课程设计 - 1 - 1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
2、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 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
3、算程序,通过计算机给出计算结果,并完 成设计计算说明书。 材料力学课程设计 - 2 - 3材料力学课程设计题目 传动轴的强度、变形及疲劳强度计算 3-1 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 ? ? =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
4、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。 说明 : 1) 坐标的选取均按下图61 所示; 2) 齿轮上的力 F 与节圆相切; 3) 数据表中为直径 D的皮带轮传递的功率,为直径为 D1的皮带轮传递 的功率。 材料力学课程设计 - 3 - 3-2 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 。 本次课程设计采用第8 组数据。 P kW ? 1 kW n r/min D mm ? 1 mm ? 2 mm ? 2 N ? 1 N ? mm ? 16.1 10.3 440 65
5、0 300 200 650 400 400 50 4. 材料力学课程设计的具体设计方案 4-1 绘出传动轴的受力简图 首先对如图所示传动轴进行受力分析,轴共受7 个力作用,分别为皮带轮D 对传动轴的力 ? 2和2?2, 皮带轮?1对传动轴的力 ?1和 2?1, 齿轮?2对传动轴的力 F, 材料力学课程设计 - 4 - 还有皮带轮 D 的重力? 2 和皮带轮 ? 1的重力G1,由受力分析可知, 支座 A,B 处受 到两个方向上的约束反力。受力简图如下图所示: 4-2 作弯矩图和扭矩图 1.求支反力 1)在 XOY 面上传动轴受力简图如下: 由己知条件可以求出 : M2=9549 ? ?=9549
6、 16.1 440 = 349.41 Nm ? 1=9549 ? ?=9549 10.3 440 = 223.53Nm (方向 M1与M2相反) 材料力学课程设计 - 5 - 根据扭矩平衡可知 : M+? 1+?2 = 0 可得: M=125.88 Nm 又有: ? 2= ?2 ? ? 2 ? 1 = ? 1 ? 1 2 M = ? ? 2 2 求出: ? 1=1490.2N ? 2=1075.11N ? =1258.8N 根据受力平衡关系,可列平衡方程: ? ? = 0 - 3? 1 ? + ? 1 ? - ? cos? ? + ? BY ?3? - ? 2 ?4? = 0 ? ?= 0 3
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- 材料力学 课程设计 _ 传动轴 强度 变形 疲劳强度 计算
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