傳動軸課程設計

1、材料力學課程設計學院：機械科學與工程班級：機械三班學號：4211223 目錄1. 材料力學課程設計的目的12.材料力學課程設計的任務和要求2 2.1設計計算說明書的要求2 2.2分析討論及說明部分的要求3 2.3程序計算部分的要求33.設計題目34.設計過程5 4.1繪制傳動軸的受力簡圖5 4.2傳動軸內(nèi)力圖6 4.3根據(jù)強度條件設計傳動軸直徑75.計算齒輪處軸的撓度8 5.1 y方向撓度8 5.2 z方向撓度106.階梯傳動軸疲勞強度計算127.個人感想308.參考文獻301.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，結合工程實際中的問題，運用材料力學的基本理論和設計方

2、法，獨立地計算工程中的典型零部件，以達到綜合運用材料力學知識解決工程實際問題的目的。同時，可以使學生將材料力學的理論和現(xiàn)代計算方法及手段融為一體，既從整體上掌握了基本理論和現(xiàn)代計算方法，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）的綜合運用，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)全面復習的基礎上，運用材料力學知識解決工程實際中的問題。由于選題力求結合專業(yè)實際，因而課程設計可以把材料力學知識與專業(yè)需要

3、結合起來。綜合運用以前所學的各門課程的知識（高等數(shù)學、工程圖學、理論力學、算法語言、計算機等），使相關學科的知識有機地聯(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)課程的學習打下基礎。2.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，畫出受力分析計算簡圖和內(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果，并完成設計計算說明書。2.1設計計算說明書的要求設計計算說明書是該題目設計思想、設計方法和設計結果的說明，要求書寫工整，語言簡練，條理清晰-、明確，表達完整。具體內(nèi)容應包

4、括：設計題目的已知條件、所求及零件圖。畫出構件的受力分析計算簡圖，按比例標明尺寸、載荷及支座等。靜不定結構要畫出所選擇的基本靜定系統(tǒng)及與之相應的全部求解過程。畫出全部內(nèi)力圖，并表面可能的各危險截面。各危險截面上各種應力的分布規(guī)律圖及由此判定各危險點處的應力狀態(tài)圖。各危險點的主應力大小及主平面的位置。選擇強度理論并建立強度條件。列出全部計算過程的理論依據(jù)、公式推導過程及必要的說明。對變形及剛度分析要寫明所用的能量法計算過程及必要的內(nèi)力圖和單位力圖。疲勞強度計算部分要說明循環(huán)特征，max，min，r，m，a的計算，所查各系數(shù)的，,，依據(jù)，疲勞強度校核過程及結果，并繪出構件的持久曲線。2.2分析討論

5、及說明部分的要求分析計算結果是否合理，并討論其原因、改進措施。提出改進設計的初步方案及設想。提高強度、剛度及穩(wěn)定性的措施及建議。2.3程序計算部分的要求程序框圖。計算機程序（含必要的說明語言及標識符說明）。打印結果（數(shù)據(jù)結果要填寫到設計計算說明書上）。3. 設計題目傳動軸的材料均為優(yōu)質碳素結構鋼（牌號45），許用應力=80mpa，經(jīng)高頻淬火處理，b=650mpa，-1=300mpa，-1=155mpa。磨削軸的表面，鍵槽均為端銑加工，階梯軸過度圓弧r均為2mm，疲勞安全系數(shù)n=2。1.傳動軸力學簡圖2.傳動軸零件圖3.設計計算數(shù)據(jù)p/kwp1/kwn/（r/min）d/mmd1/mmd2/mm

6、g2/ng1/n/mm()11.84.460090040023085035030060要求：1. 繪出傳動軸的受力簡圖。2. 作扭矩圖及彎矩圖。3. 根據(jù)強度條件設計等直軸的直徑。4. 計算齒輪處軸的撓度。5. 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）。6. 對所選數(shù)據(jù)的理論依據(jù)作必要的說明。4. 設計過程4.1繪制傳動軸的受力簡圖根據(jù)已知條件，將軸受力情況進行簡化，如下圖示： 傳動軸受力簡圖其中， me3=f2=9549p/n me2=f1=9549p1/n me1+me2=me3 me1=fy1 fy1=fcos fz1=fsin由上式可解得：f =204

7、8.2nfy1=1023.1nfz1=1773.8nf1=350nf2=417.3nme1=117.8nmme2=70nmme3=187.8nm4.2傳動軸內(nèi)力圖1. 求支座反力fyb=1724.6nfya=1548.5nfza=1669.4nfzb=1356.4n2.作內(nèi)力圖彎矩圖1 彎矩圖2扭矩圖4.3根據(jù)強度條件設計傳動軸直徑由傳動軸內(nèi)力圖可知，傳動軸上可能的危險截面為c、d截面右截面，e截面左截面，所以以三個截面出發(fā)設計軸的直徑。.c截面右截面w=r3=由上解得：344.5mm.d截面右截面w=r3=由上解得：148.8mm.e截面左截面w=r3=由上解得：344.3mm又由1/2=2

8、/3得：153.8mm故可取1=54mm5. 計算齒輪處軸的撓度5.1 y方向撓度1. 畫出傳動軸在單個力作用下的內(nèi)力圖（1）fy1單獨作用下的內(nèi)力圖（2）3f1+g1單獨作用下的內(nèi)力圖（3）g2單獨作用下的內(nèi)力圖2.加單位力后軸的內(nèi)力圖3.計算過程 （圖乘法）e=200gpa i=fcy=（fy1+4fy1+（3f1+g1）+2（3f1+g1）+2（3f1+g1）+2（3f1+g1）+g2+3g2+g23）=fy13+(3f1+g1)3+g23=1.17 104m=1.17 mm5.2 z方向撓度1.畫出傳動軸在單個力作用下的內(nèi)力圖（1）fz1單獨作用下的內(nèi)力圖（2）3f2單獨作用下的內(nèi)力圖

9、2.加單位力后軸的內(nèi)力圖6.階梯傳動軸疲勞強度計算開始根據(jù)提示輸入各參數(shù)是否進行疲勞強度校核？me是否為零？是否結束否由于疲勞強度校核需校核多個截面，故可利用利用c語言程序進行疲勞強度計算，程序框圖如下： 是計算n、n、n、n計算n、n判斷是否滿足疲勞強度，并輸出詢問是否進行下一疲勞強度校核程序如下：#include#include /*全局變量*/#define pi 3.14 /*宏定義*/ void main() /*主函數(shù)*/float d1,m,w,zylmax,zylmin,r1,me,wp,qylmax,qylmin,qyla,qylm,r2,kzyl,kqyl,ezyl,eqy

10、l,ccxs,yqyl;float zyl,qyl,n1,n2,n12,n3, zyls, zylr3,n;char key;float x; /*定義變量*/printf(是否進行疲勞強度校核？輸入y/nn);scanf(%c,&key);while(key=y|key=y) /*循環(huán)，判斷條件*/printf(輸入需校核平面距y軸距離為a的倍數(shù)n);scanf(%f,&x);printf(輸入該截面對應軸的直徑(單位cm)n);scanf(%f,&d1);printf(輸入該截面的彎矩：n);scanf(%f,&m);printf(輸入改截面的扭矩：n);scanf(%f,&me);pri

11、ntf(輸入k,k：n);scanf(%f,&kzyl);scanf(%f,&kqyl);printf(輸入,：n);scanf(%f,&ezyl);scanf(%f,&eqyl);printf(輸入：n);scanf(%f,&ccxs);printf(輸入：n);scanf(%f,&yqyl);printf(輸入-1：n);scanf(%f,&zyl);printf(輸入-1：n);scanf(%f,&qyl);printf(輸入屈服強度s：n);scanf(%f,&zyls);printf(輸入n：n);scanf(%f,&n); if(me!=0) /*扭矩不為零時*/ w=pi*d1*

12、d1*d1/32;zylmax=m/w;zylmin=0-zylmax;r1=-1;wp=pi*d1*d1*d1/16;qylmax=me/wp;qylmin=0;r2=0;qyla=qylm=qylmax/2;n1=zyl/(kzyl*zylmax); n1= n1*ezyl*ccxs; /*計算n*/n2=qyl/(kqyl*qyla/(eqyl*ccxs)+yqyl*qylm); /*計算n*/n12=n1*n2/sqrt(n1*n1+n2*n2); /*計算n*/zylr3=sqrt(zylmax*zylmax+4*qylmax*qylmax);n3=zyls/zylr3; /*計算n

13、*/printf(n=%fn,n1);printf(n=%fn,n2);printf(n=%fn,n12);printf(n=%fn,n3);if(n12n)printf(nnn);printf(該截面(x=%2.1fa)滿足疲勞強度要求n,x);else if (n12n)printf(nn)printf(nnn);printf(該截面(x=%2.1fa)滿足靜強度要求n,x);else if (n3n)printf(n=n&n3=n)printf(該截面(x=%2.1fa)滿足強度要求n,x);else printf(該截面(x=%2.1fa)不滿足強度要求n,x);printf(n);e

14、lse /*扭矩為零時*/ w=pi*d1*d1*d1/32;zylmax=m/w;zylmin=0-zylmax;r1=-1;n1=zyl/(kzyl*zylmax);n1= n1*ezyl*ccxs;printf(n=%2.1fn,n1);if(n1=n)printf(nnn);printf(該截面(x=%2.1fa)滿足疲勞強度要求n,x);elseprintf(nnn);printf(該截面(x=%2.1fa)不滿足疲勞強度要求n,x);printf(n);printf(n);printf(n);printf(是否進行疲勞強度校核？輸入y/nn); /*是否進行下一校核*/ scanf

15、(%c,&key); scanf(%c,&key); 傳動軸零件圖由題知，需要校核的截面有，（x=）、（x=1.5）、（x=2.5）、（x=3）、（x=3.5）。本題中，s取355mpa。各截面參數(shù)如下：截面（x=）直徑d=8.8cmk=1.8， k=1.6；表面質量系數(shù)=2.5，=0.07；尺寸系數(shù)=0.73，=0.72；m=801.0nm；me=188.9；截面（x=1.5）直徑d=8.80cmk=2.00， k=1.5；表面質量系數(shù)=2.5，=0.07；尺寸系數(shù)=0.73，=0.72；m=960.2nm；me=188.9nm；截面（x=2.5）直徑d=9.70cmk=1.9， k=1.5

16、；表面質量系數(shù)=2.5，=0.07；尺寸系數(shù)=0.73，=0.72；m=1280nm；me=188.9nm；截面（x=3）直徑d=10.7cmk=1.8， k=1.6；表面質量系數(shù)=2.5，=0.07；尺寸系數(shù)=0.70，=0.70；m=1440nm；me=297.1nm；截面（x=3.5）直徑d=8.8cmk=2.6， k=1.7；表面質量系數(shù)=2.5，=0.07；尺寸系數(shù)=0.73，=0.72；m=1296.2nm；me=297.1nm；程序運行結果如下：截面（x=）截面（x=1.5）截面（x=2.5）截面（x=3）截面（x=3.5）由上可知，傳動軸各截面均滿足疲勞強度要求，傳動軸安全。7.個人感想通過本次課程設計，很好地復習了上學期的課程，在設計過程中，以設計題目為核心，系統(tǒng)地應用所學知識，全面地考慮問題，完成了改傳動軸的設計。該過程在雖然遇到了一些困難，但是最終圓滿完成了任務。另外也進一步熟練使用word/cad /microsof