材料力學(xué)課程設(shè)計(jì)五種傳動(dòng)軸設(shè)計(jì)

1、材料力學(xué)課程設(shè)計(jì)題 目 五種傳動(dòng)軸設(shè)計(jì)C軸 姓 名 張浩 所在學(xué)院 汽車(chē)工程學(xué)院 專(zhuān)業(yè)班級(jí) 車(chē)輛工程（421004班） 學(xué) 號(hào) 42100413 指導(dǎo)教師 魏媛 日 期 2012年9 月 12日 目 錄一、材料力學(xué)課程設(shè)計(jì)的目的1二、材料力學(xué)課程設(shè)計(jì)的任務(wù)和要求1三、設(shè)計(jì)題目（傳動(dòng)軸靜強(qiáng)度、變形及疲勞強(qiáng)度計(jì)算）11)設(shè)計(jì)題目（）22)設(shè)計(jì)計(jì)算數(shù)據(jù)2四、受力簡(jiǎn)圖及軸徑選擇3五、撓度計(jì)算5六、疲勞校核61)校核的相關(guān)數(shù)據(jù)62)校核類(lèi)型的確定73)相關(guān)計(jì)算公式74)各點(diǎn)校核8-12七、心得體會(huì)1八、參考文獻(xiàn)1九、附：計(jì)算程序1一、材料力學(xué)課程設(shè)計(jì)的目的本課程設(shè)計(jì)是在系統(tǒng)學(xué)完材料力學(xué)課程之后，結(jié)合工程

2、實(shí)際中的問(wèn)題，運(yùn)用材料力學(xué)的基本理論和計(jì)算方法，獨(dú)立的計(jì)算工程中的典型零部件，以達(dá)到綜合利用材料力學(xué)知識(shí)解決工程實(shí)際問(wèn)題的目的。同時(shí)，可以是同學(xué)將材料力學(xué)的理論和現(xiàn)代的計(jì)算方法，又提高了分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力；既是對(duì)以前所學(xué)知識(shí)（高等數(shù)學(xué)、工程圖學(xué)、理論力學(xué)、算法語(yǔ)言、計(jì)算機(jī)和材料力學(xué)等）的綜合應(yīng)用，又為后續(xù)課程（機(jī)械設(shè)計(jì)、專(zhuān)業(yè)課等）的學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)，并初步掌握工程設(shè)計(jì)思想和設(shè)計(jì)方法，使實(shí)際工作能力有所提高。具體有以下六項(xiàng)：1. 使所學(xué)的材料力學(xué)知識(shí)系統(tǒng)化、完整化。2. 在系統(tǒng)全面復(fù)習(xí)的基礎(chǔ)上，運(yùn)用材料力學(xué)解決工程實(shí)際中的問(wèn)題。3. 由于選題力求結(jié)合專(zhuān)業(yè)實(shí)際，因而課程設(shè)計(jì)可以把材料力學(xué)知識(shí)與專(zhuān)

3、業(yè)需要結(jié)合起來(lái)。4. 綜合運(yùn)用以前所學(xué)的各門(mén)課程知識(shí)（高等數(shù)學(xué)、工程圖學(xué)、理論力學(xué)、算法語(yǔ)言、計(jì)算機(jī)等），使相關(guān)學(xué)科的知識(shí)有機(jī)的聯(lián)系起來(lái)。5. 初步了解和掌握工程實(shí)踐中的設(shè)計(jì)思想和設(shè)計(jì)方法。6. 為后續(xù)課程的教學(xué)打下基礎(chǔ)。二、材料力學(xué)課程設(shè)計(jì)的任務(wù)和要求參加設(shè)計(jì)者要系統(tǒng)復(fù)習(xí)材料力學(xué)課程的全部的基本理論和方法，獨(dú)立分析、判斷設(shè)計(jì)題目的已知條件和所求問(wèn)題，畫(huà)出受力分析簡(jiǎn)圖和內(nèi)力圖，列出理論依據(jù)并導(dǎo)出計(jì)算公式，獨(dú)立編制計(jì)算程序，通過(guò)計(jì)算機(jī)給出計(jì)算結(jié)果，并完成設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)。三、設(shè)計(jì)題目（傳動(dòng)軸靜強(qiáng)度、變形及疲勞強(qiáng)度計(jì)算）1) 設(shè)計(jì)題目（）傳動(dòng)軸的材料均為優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼（牌號(hào)45），許用應(yīng)力，經(jīng)高頻淬

4、火處理，。磨削軸的表面，鍵槽斷面均為端銑加工，階梯軸過(guò)渡圓弧均為，疲勞安全系數(shù)。要求：1. 繪出傳動(dòng)軸的受力簡(jiǎn)圖。2. 作扭矩圖及彎矩圖。3. 根據(jù)強(qiáng)度條件設(shè)計(jì)等直軸。4. 計(jì)算齒輪處軸的撓度（均按直徑的等直桿計(jì)算）。5. 對(duì)階梯傳動(dòng)軸進(jìn)行疲勞強(qiáng)度計(jì)算。（若不滿(mǎn)足，采取改進(jìn)措施使其滿(mǎn)足疲勞強(qiáng)度要求）。6. 對(duì)所取數(shù)據(jù)的理論根據(jù)作必要的說(shuō)明。說(shuō)明：（1） 齒輪上的力均與節(jié)圓相切。（2） 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。 圖1- 1傳動(dòng)軸力學(xué)簡(jiǎn)圖 圖1- 2傳動(dòng)軸零件圖為靜強(qiáng)度條件所確定的軸徑，以為單位，并取偶數(shù)。設(shè)2) 設(shè)計(jì)計(jì)算數(shù)據(jù) P=11.8

5、KwP1=4.4Kwn=600r/min D=900 D1=400 D2=230G2=850G1=350a=300a=60四、受力簡(jiǎn)圖及軸徑選擇 圖1- 3受力簡(jiǎn)圖 而，所以，故可得彎矩圖1-4因此， 對(duì)于平面單獨(dú)作用時(shí)如圖1-5單獨(dú)作用時(shí)如圖1-6 單獨(dú)作用時(shí)如圖1-7 圖1- 4 圖1- 5 圖1- 6 圖1- 7對(duì)于平面單獨(dú)作用時(shí)如圖1-8單獨(dú)作用時(shí)如圖1-9合力矩和方向分別如圖1-10、圖1-11故危險(xiǎn)點(diǎn)為點(diǎn) 對(duì)于等直軸，由第三強(qiáng)度理論知故有所以 故等直軸直徑取。 圖1- 8 圖1- 9 圖1- 10 圖1- 11五、撓度計(jì)算撓度計(jì)算在面內(nèi) 圖1- 12 圖1- 13在平面內(nèi)所以合撓度

6、 圖1- 14 圖1- 15六、疲勞校核1) 校核的相關(guān)數(shù)據(jù)，過(guò)渡圓弧，安全系數(shù)。2) 校核類(lèi)型的確定校核的軸有鍵槽、軸肩，這些部位易引起應(yīng)力集中，故易形成疲勞裂紋，故需要校核。共七處。 圖1- 16由傳動(dòng)軸的工作特點(diǎn)知，其處于彎扭組合的交變應(yīng)力狀態(tài)，其中彎曲正應(yīng)力按對(duì)稱(chēng)循環(huán)變化，切應(yīng)力按脈動(dòng)循環(huán)變化。對(duì)于彎曲正應(yīng)力 交變扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力及其循環(huán)特征 有效應(yīng)力集中系數(shù)（查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)得）數(shù)系值點(diǎn)12345671.761.801.601.761.651.921.761.541.351.211.541.241.471.540.880.840.840.840.840.840.880.810.810.780

7、.780.780.780.812.52.52.52.52.52.52.53) 相關(guān)計(jì)算公式彎曲對(duì)稱(chēng)循環(huán)：扭轉(zhuǎn)脈動(dòng)循環(huán)：彎扭組合交變應(yīng)力下的安全系數(shù)：4) 各點(diǎn)校核對(duì)于點(diǎn)，（查表所得）該點(diǎn)不受彎曲正應(yīng)力，只受扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力。因此為扭轉(zhuǎn)脈動(dòng)循環(huán)。故滿(mǎn)足疲勞條件。對(duì)于點(diǎn)，該點(diǎn)受彎曲正應(yīng)力和扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力。故滿(mǎn)足疲勞條件。對(duì)于點(diǎn)，該點(diǎn)受彎曲正應(yīng)力和扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力。故滿(mǎn)足疲勞條件。對(duì)于點(diǎn)，（查表所得）該點(diǎn)受彎曲正應(yīng)力和扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力。故滿(mǎn)足疲勞條件。對(duì)于點(diǎn)，該點(diǎn)受彎曲正應(yīng)力和扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力。故滿(mǎn)足疲勞條件。對(duì)于點(diǎn)，該點(diǎn)受彎曲正應(yīng)力和扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力。 故滿(mǎn)足疲勞條件。對(duì)于點(diǎn)，（查表所得）該點(diǎn)不受彎曲正應(yīng)力，只受扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力。因此為

8、扭轉(zhuǎn)脈動(dòng)循環(huán)。 故滿(mǎn)足疲勞條件。綜上所述，該軸滿(mǎn)足疲勞強(qiáng)度要求。七、心得體會(huì)通過(guò)本次課程設(shè)計(jì)，讓我對(duì)材料力學(xué)知識(shí)有了重新的認(rèn)識(shí)，并且有了進(jìn)一步的提高，同時(shí)，也在完成的過(guò)程中了解到了一般零件的設(shè)計(jì)校核過(guò)程，使自己對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)有了更加深刻的認(rèn)識(shí)。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，使用了多種軟件，如autocad，office，visualc+等，使自己的計(jì)算機(jī)水平有所提高，也發(fā)現(xiàn)了自己這方面的不足，為日后學(xué)習(xí)指明了方向。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，自己查閱了一些機(jī)械方面的資料，擴(kuò)展了自己的視野，同時(shí)也培養(yǎng)了自己對(duì)機(jī)械專(zhuān)業(yè)的興趣。也為自己后續(xù)相關(guān)課程的學(xué)習(xí)奠定了基礎(chǔ)。八、參考文獻(xiàn)材料力學(xué) 聶毓琴 孟廣偉 機(jī)械工業(yè)出版社 2004.2材

9、料力學(xué)實(shí)驗(yàn)與課程設(shè)計(jì) 聶毓琴 吳宏 機(jī)械工業(yè)出版社 2006.6機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)（第二版） 徐 灝 機(jī)械工業(yè)出版社 機(jī)械設(shè)計(jì)師手冊(cè) 王少懷 機(jī)械工業(yè)出版社九、附：計(jì)算程序#include<stdio.h>#include<math.h>main()float P,P1,n,D,D1,D2,G2,G1,a,ang,xu;float Me2,Me1,Me;float F2,F1,F;float Mfcos,Mg13f1,Mg2,Mfsin,M3F2,Md,Mdx,d;long double E,I,fay,faz,fa;int d0,d1,d2,d3,d4,number;flo

10、at t1,k2,e2,b,ta,u,wp1;float q1,tm,n2,e1,k1,n1,n12,w,q;printf("input P=");scanf("%f",&P);printf("input P1=");scanf("%f",&P1);printf("input n=");scanf("%f",&n);printf("input D=");scanf("%f",&D);printf(&quo

11、t;input D1=");scanf("%f",&D1);printf("input D2=");scanf("%f",&D2);printf("input G2=");scanf("%f",&G2);printf("input G1=");scanf("%f",&G1);printf("input a=");scanf("%f",&a);printf("

12、input ang=");scanf("%f",&ang);printf("input xu=");scanf("%f",&xu);printf("%f,%f,%f,%f,%f,%f,%f,%f,%f,%fn",P,P1,n,D,D1,D2,G2,G1,a,ang);Me1=9549*P1/n;Me2=9549*P/n;Me=Me2-Me1;F=Me/D2*2*1000;F1=Me1/D1*2*1000;F2=Me2/D*2*1000;printf("%f,%f,%f,%f,%f

13、,%fn",Me2,Me1,Me,F2,F1,F);Mfcos=a/1000*F*cos(ang/180*3.1415926);Mg13f1=0.666666667*(G1+3*F1)*a/1000;Mg2=G2*a/1000;Mfsin=(F*a/1000)*sin(15.0/180.0*3.1415926);M3F2=3*F2*a/1000;Md=sqrt(Mg2*Mg2+M3F2*M3F2);Mdx=Me1+Me;d=pow(32/3.1415926/xu/1000/1000*sqrt(Md*Md+Mdx*Mdx),0.33333333333);d0=d;d2=d0/1.21;

14、d3=d0/1.1;d4=d0/1.21/1.1;printf("the available d is d0=%dn",d0);printf("d=%fn",d);E=200.00*1000*1000*1000;I=3.1415926*d*d*d*d/64.000;fay=(0.5*(a/1000)*(a/1000)*Mfcos*0.66666667+Mfcos*(a/1000)*(a/1000)-0.75*(a/1000)*( a/1000)*Mg13f1+0.5*(a/1000)*(a/1000)*Mg2)/(E*I);printf("fa

15、y=%fn",fay);faz=(a/1000.0)*(a/1000.0)*0.33333333*Mfsin+(a/1000.0)*(a/1000.0)*Mfsin+(a/1000.0)*(a /1000)*0.5*M3F2)/(E*I);printf("faz=%fn",faz);fa=sqrt(fay*fay+faz*faz);printf("fa=%fn",fa);printf("please put in the point's number ");scanf("%f",&numb

16、er);if(number=1|number=7) printf("input t1=");scanf("%f",&t1);printf("input k2=");scanf("%f",&k2);printf("input e2=");scanf("%f",&e2);printf("input b=");scanf("%f",&b);printf("input ta=");scanf(

17、"%f",&ta);printf("input u=");scanf("%f",&u);printf("input wp1=");scanf("%f",&wp1);tm=0.5*(Me/wp1);n2=t1/(k2/e2/b*ta+u*tm)if(n2>=2.000) printf("it is safe");else printf("it is not safe");elseswitch(number)case'2&

18、#39;: wp1=3.1415926*(d2)*(d2)*(d2)/16.0;w=wp1/2.0;q=0.5*sqrt(Mfcos*Mfcos/4.0+Mfsin*Mfsin/4.0)/w;tm=0.5*(Me/wp1);break; case'3': wp1=3.1415926*(d3)*(d3)*(d3)/16.0; w=wp1/2.0;q=sqrt(370.821*370.821+275.525*275.525)/w;tm=0.5*(Me/wp1);break; case'4': wp1=17.7;w=8.18;q=sqrt(330.693*330.69

19、3+616.046*616.046)/w;tm=0.5*(Me+Me1)/wp1);break; case'5': wp1=3.1415926*d0*d0*d0/16.0;w=wp1/2.0;q=sqrt(79.635*79.635+729.535*729.535)/w;tm=0.5*(Me+Me1)/wp1);break; case'6': wp1=3.1415926*d0*d0*d0/16.0;w=wp1/2.0;q=sqrt(245*245+421.53*421.53)/w;tm=0.5*(Me+Me1)/wp1);break;printf("i

20、nput q1=");scanf("%f",&q1);printf("input e1=");scanf("%f",&e1);printf("input k1=");scanf("%f",&k1);printf("input t1=");scanf("%f",&t1);printf("input k2=");scanf("%f",&k2);printf("input e2=&quo