材料力学课程设计
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
1.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.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
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.课程设计的题目
传动轴的强度、变形及疲劳强度计算
6-1 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[σ]=80MPa,经高频淬火处理,其σb=650MPa,σ-1=300MPa,τ-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Φ1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。
说明 :
a) 坐标的选取均按下图6—1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,P1为直径为D1的皮带轮传递的功率。
2
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6—2传动轴的零件图
Φ1 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?2?3???1.1 ?2?3?4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.课程设计的具体设计方案
(一) 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
P=169.495Nm , P1为直径为D1的皮带轮传递的功nP1率,所以直径D2的皮带轮传递的力矩M1=9549=64.456Nm。
n以直径D的皮带轮传递的力矩M=9549
在传动轴旋转方向上由力矩守衡可得平衡方程 F×D2/2+(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=840.312N
传动轴的受力图:
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传动轴的零件图:
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
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:
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沿y轴方向的剪力图:
沿z轴方向的剪力图:
扭矩图:
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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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