材料力学课程设计说明书
材 料 力 学
课 程 设 计 说 明 书
设计题目 五种传动轴的静强度、变形及疲劳强度的计算
学院 专业 班
设计者
学号
题号 7﹣6﹣e﹣22
指导教师
2012 年 10 月 18 日
目录
一 材料力学课程设计的目的……………………………3
二 材料力学课程设计的任务和要求………………………4
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材料力学课程设计说明书
三 材料力学课程设计的题目 ……………………………4
四 设计内容………………………………………………6
1.传动轴的受力简图 …………………6 2.作扭矩图和弯矩图 …………………7 3.根据强度条件设计等直轴的直径 …8 4.计算D2轮处轴的挠度 ……………9 5.阶梯轴疲劳强度的计算 …………11 6.C语言流程图 ……………………17
7.（附）C语言程序 ……………………18
8. 设计总结及体会 …………………………………21 9. 参考文献 …………………………………………22 一．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。
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材料力学课程设计说明书
二．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，独立编制计算程序，通过计算机给出计算结果，并完成设计计算说明书。
三．材料力学课程设计的题目
7.6传动轴的强度、变形及疲劳强度计算 7.6.1 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：
（1）坐标的选取均按图7﹣10a所示。 （2）齿轮上的力F均与节圆相切。 （3）表中P为直径为D的带轮传递的功率，?? EMBED Equation.KSEE3 \\* MERGEFORMAT ??????为直径为?? EMBED Equation.KSEE3 \\* MERGEFORMAT ??????的带轮传递的功率。 （4）?? EMBED Equation.KSEE3 \\* MERGEFORMAT ??????为静强度条件所确定的轴径，以mm为单位，并取偶数。
设?? EMBED Equation.KSEE3 \\* MERGEFORMAT ????
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6—2传动轴的力学简图
本次课程设计采用第22组数据。P=9.6 kW , P1=19.1kW , n=900r/min , D=700mm , D1=280mm , D2=250mm , G2=650N , G1=300N , a=400mm , EMBED Equation.3 =30°。
传动轴零件图
四、设计内容 1、传动轴的受力简图
求支反力：
由MB=F2D/2=9549×P/n=9549×9.6/900=101.856N·m ∴F2=291.02N
由ME=F1D1/2=9549×P1/n=9549×19.1/900=202.651N·m ∴F1=1447.51N
由∑Mx=0 MB－MC－ME=0 ∴ MC=MB－ME=﹣100.795N·m 又Mc=FD2/2， ∴ F=2Mc/D2=﹣806.36N 求支反力：
在xoy平面内
?? EMBED Equation.3 ??????
?? EMBED Equation.3 ??????
求得?? EMBED Equation.KSEE3 \\* MERGEFORMAT ??????=5441.92N，?? EMBED Equation.KSEE3 \\* MERGEFORMAT ??????=﹣847.72N 在xoz平面内
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?? EMBED Equation.3 ????
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?? EMBED Equation.3 ????
求得FDz=520.65N FAz=755.59N 2、作扭矩图和弯矩图：
XOY面 ： INCLUDEPICTURE \桌
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剪力图
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弯矩图
XOZ 面 ： ??
剪力图?? 弯矩图 ??
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扭矩图
3、根据强度条件设计等直轴的直径 比较B(右侧)、C（左侧）、D三个截面的受力情况。 B（右侧）截面：
MB= EMBED Equation.3 ?? = EMBED Equation.KSEE3 \\* MERGEFORMAT
=N·m
MC = EMBED Equation.3 ?? = ?? EMBED Equation.KSEE3 \\* MERGEFORMAT
??????=1564.487N·m
MD = EMBED Equation.3 ?? = EMBED Equation.KSEE3 \\* MERGEFORMAT
=1868.055N·m
可知D截面为危险截面
由第三强度理论：σr3 = EMBED Equation.KSEE3 \\* MERGEFORMAT
∴d>=61.95mm ∴d取62mm 即Φ1=62mm 4、计算D2轮处轴的挠度
∵等直轴为圆轴，∴EIY=EIZ=EI
EI = E· EMBED Equation.3 ?? =200×10^9· EMBED Equation.3 ??=1.45×10^5
以下用图乘法求出挠度
⑴在xoy平面内，在C处加上单位力1，简图如下
对应的内力图
为对比方便将原内力图重画于此、
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五种传动轴的静强度、变形及疲劳强度的计算
