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)(題7.6、 a圖、第7組數(shù)據(jù))姓名： 所在學(xué)院： 專業(yè)班級(jí)： 學(xué)號(hào)： 指導(dǎo)教師： 目錄： TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc401001225一、材料力學(xué)課程設(shè)計(jì)的目的 PAGEREF _Toc401001225 h 3HYPERLINK l _Toc401001226二、材料力學(xué)課程設(shè)計(jì)的任務(wù)和要求 PAGEREF _Toc401001226 h 3HYPERLINK l _Toc401001227三、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） PAGEREF _Toc401001227 h 3HYPERLINK l

2、_Toc401001228設(shè)計(jì)題目（）、a圖、7號(hào)數(shù)據(jù) PAGEREF _Toc401001228 h 3HYPERLINK l _Toc401001229四、分析計(jì)算過(guò)程 PAGEREF _Toc401001229 h 5HYPERLINK l _Toc4010012301、傳動(dòng)軸受力簡(jiǎn)圖： PAGEREF _Toc401001230 h 5HYPERLINK l _Toc4010012312、作出扭矩圖及彎矩圖。 PAGEREF _Toc401001231 h 5HYPERLINK l _Toc4010012323、根據(jù)強(qiáng)度條件設(shè)計(jì)等直軸的直徑。 PAGEREF _Toc401001232

3、 h 8HYPERLINK l _Toc4010012334、計(jì)算齒輪處軸的撓度（均按直徑的等直桿計(jì)算）。 PAGEREF _Toc401001233 h 9HYPERLINK l _Toc4010012345、對(duì)階梯傳動(dòng)軸進(jìn)行疲勞強(qiáng)度計(jì)算。 PAGEREF _Toc401001234 h 10HYPERLINK l _Toc4010012355.1 校核的相關(guān)數(shù)據(jù) PAGEREF _Toc401001235 h 10HYPERLINK l _Toc4010012365.2 校核類型的確定 PAGEREF _Toc401001236 h 11HYPERLINK l _Toc4010012375

4、.3 有效應(yīng)力集中系數(shù) PAGEREF _Toc401001237 h 12HYPERLINK l _Toc4010012385.4 相關(guān)計(jì)算公式 PAGEREF _Toc401001238 h 12HYPERLINK l _Toc4010012395.5 各點(diǎn)校核： PAGEREF _Toc401001239 h 13HYPERLINK l _Toc401001240五、課程設(shè)計(jì)總結(jié)： PAGEREF _Toc401001240 h 25HYPERLINK l _Toc401001241六、（附）C語(yǔ)言程序 PAGEREF _Toc401001241 h 26HYPERLINK l _Toc

5、4010012421、流程圖 PAGEREF _Toc401001242 h 26HYPERLINK l _Toc4010012432、程序代碼 PAGEREF _Toc401001243 h 27 = 1 * CHINESENUM3 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

6、）的綜合應(yīng)用，又為后續(xù)課程（機(jī)械設(shè)計(jì)、專業(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)與專業(yè)需要結(jié)合起來(lái)。 4、綜合運(yùn)用以前所學(xué)的各門課程知識(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)。 = 2 * CHINESENUM3 二、材料力學(xué)課程設(shè)計(jì)的任務(wù)和要求參加設(shè)

7、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。 = 3 * CHINESENUM3 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）設(shè)計(jì)題目（）、a圖、7號(hào)數(shù)據(jù)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

8、、對(duì)階梯傳動(dòng)軸進(jìn)行疲勞強(qiáng)度計(jì)算。（若不滿足，采取改進(jìn)措施使其滿足疲勞強(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：齒輪上的力均與節(jié)圓相切。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。傳動(dòng)軸力學(xué)簡(jiǎn)圖傳動(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)設(shè)計(jì)計(jì)算數(shù)據(jù)（第7組） 四、分析計(jì)算過(guò)程1、傳動(dòng)軸受力簡(jiǎn)圖：將外載荷向軸線簡(jiǎn)化，得下圖：2、作出扭矩圖及彎矩圖。外力偶矩：在此處鍵入公式。 在XY平面上有：在xz平面上有：3、根據(jù)強(qiáng)度條件設(shè)計(jì)等直軸的直徑。由已有的數(shù)學(xué)證明可知合成彎矩不是直線便是凹形的曲線，極值彎矩截面有B、E兩截面，由， 由內(nèi)

9、力圖可知危險(xiǎn)點(diǎn)為E點(diǎn)。 4、計(jì)算齒輪處軸的撓度（均按直徑的等直桿計(jì)算）。 由圖形互乘法，在xy平面內(nèi)，對(duì)B點(diǎn)施加一單位力： 同理，在xz平面上： 5、對(duì)階梯傳動(dòng)軸進(jìn)行疲勞強(qiáng)度計(jì)算。5.1 校核的相關(guān)數(shù)據(jù)，過(guò)渡圓弧，安全系數(shù)。直徑的確定：由 ， ；可計(jì)算得出：5.2 校核類型的確定在交變應(yīng)力作用下，構(gòu)件的持久極限由三大因素決定：1、構(gòu)件外形的影響。在軸的鍵槽、軸肩，這些部位易引起應(yīng)力集中，故易形成疲勞裂紋，相應(yīng)校核點(diǎn)為第1、2、3、4、5、7、8，共7點(diǎn)。2、構(gòu)件尺寸影響。大試件中處于高應(yīng)力狀態(tài)的晶粒比小試件多，所以大試件形成疲勞裂紋的機(jī)會(huì)更多，相應(yīng)校核點(diǎn)為第6點(diǎn)。3構(gòu)件表面質(zhì)量的影響。對(duì)上述8

10、個(gè)點(diǎn)均造成影響。 圖1- SEQ 圖1- * ARABIC 1由于傳動(dòng)軸在不變的彎矩作用下旋轉(zhuǎn)并受到同一方向間歇性的扭矩，所以軸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)力及循環(huán)特征 ； ； 對(duì)于交變扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力及其循環(huán)特征 ； ； ； 5.3 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)1234567 81.80011.8518880.810.810.780.785.4 相關(guān)計(jì)算公式彎曲對(duì)稱循環(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)：對(duì)碳鋼扭轉(zhuǎn)變形，取最大敏感系數(shù)查表可知45號(hào)碳素結(jié)構(gòu)鋼的屈服極限5.5 各點(diǎn)校核：對(duì)于1點(diǎn)，該點(diǎn)不受扭轉(zhuǎn)切

11、應(yīng)力，只存在彎曲正應(yīng)力。因此為彎曲對(duì)稱循環(huán)。 故滿足疲勞強(qiáng)度條件。 故滿足靜強(qiáng)度條件。對(duì)比利用編程計(jì)算的結(jié)果：對(duì)于2點(diǎn)，該點(diǎn)受到彎曲正應(yīng)力和扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，因此為彎扭組合交變應(yīng)力狀態(tài)。 故滿足疲勞條件。故滿足靜強(qiáng)度條件。對(duì)比利用編程計(jì)算的結(jié)果：對(duì)于3點(diǎn)，受到彎曲正應(yīng)力和扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，因此為彎扭組合交變應(yīng)力狀態(tài)。 故滿足疲勞條件。 故滿足靜強(qiáng)度條件。對(duì)比利用編程計(jì)算的結(jié)果：對(duì)于4點(diǎn)，受到彎曲正應(yīng)力和扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，因此為彎扭組合交變應(yīng)力狀態(tài)，4點(diǎn)右側(cè)有最大切應(yīng)力。 故滿足疲勞條件。故滿足靜強(qiáng)度條件。對(duì)比利用編程計(jì)算的結(jié)果：對(duì)于5點(diǎn)，受到彎曲正應(yīng)力和扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，因此為彎扭組合交變應(yīng)力狀態(tài)。 故滿足靜強(qiáng)度條件

12、。對(duì)比利用編程計(jì)算的結(jié)果：故滿足疲勞條件。對(duì)于6點(diǎn)，受到彎曲正應(yīng)力和扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，因此為彎扭組合交變應(yīng)力狀態(tài)。 故滿足疲勞條件。故滿足靜強(qiáng)度條件。對(duì)比利用編程計(jì)算的結(jié)果：對(duì)于7點(diǎn)，受到彎曲正應(yīng)力和扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，因此為彎扭組合交變應(yīng)力狀態(tài)。 故滿足疲勞條件。故滿足靜強(qiáng)度條件。對(duì)比利用編程計(jì)算的結(jié)果：對(duì)于8點(diǎn)，在左側(cè)受到扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，為扭轉(zhuǎn)脈動(dòng)循環(huán)。 故滿足疲勞條件。故滿足靜強(qiáng)度條件。對(duì)比利用編程計(jì)算的結(jié)果：五、課程設(shè)計(jì)總結(jié)： 通過(guò)這次材料力學(xué)課程設(shè)計(jì)，我較全面地復(fù)習(xí)了上學(xué)期所學(xué)的內(nèi)容，結(jié)合傳動(dòng)軸這個(gè)題目，不僅讓我系統(tǒng)地運(yùn)用了材料力學(xué)的基本理論和計(jì)算方法來(lái)解決實(shí)際問(wèn)題，還從中熟悉了一些基本軟件的使用，如

13、在畫受力分析圖、零件圖、內(nèi)力圖的過(guò)程中運(yùn)用了AutoCAD 2004，在書寫計(jì)算過(guò)程中運(yùn)用了Math type和Word 2007，在編程時(shí)運(yùn)用了Microsoft Visual 2010 。其中印象最深的是用C語(yǔ)言編寫的程序來(lái)代替階梯傳動(dòng)軸疲勞強(qiáng)度和靜強(qiáng)度的計(jì)算，這樣一來(lái)，只需按提示輸入相應(yīng)的參數(shù)計(jì)算，免去計(jì)算每個(gè)截面過(guò)程中重復(fù)書寫的公式，簡(jiǎn)化了設(shè)計(jì)過(guò)程。但是這個(gè)程序也存在著問(wèn)題，它要求輸入的不能為零，因?yàn)樵诔绦虻拈_始階段沒有剔除的情況，由公式 ，可知當(dāng)分母為0時(shí)，結(jié)果會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤。這次材料力學(xué)課程設(shè)計(jì)與工程中的一般設(shè)計(jì)過(guò)程相似，從分析設(shè)計(jì)方案開始到進(jìn)行必要的計(jì)算，并對(duì)結(jié)構(gòu)的合理性進(jìn)行分析，最

14、后得出結(jié)論。從中，我熟悉了工程的設(shè)計(jì)步驟，為以后的進(jìn)一步學(xué)習(xí)和科研工作做準(zhǔn)備。六、（附）C語(yǔ)言程序 1、流程圖開始 是否進(jìn)行疲勞強(qiáng)度校核否是根據(jù)提示輸入?yún)?shù)結(jié)束是否為零否是計(jì)算計(jì)算判斷是否滿足疲勞強(qiáng)度，并輸出詢問(wèn)是否進(jìn)行下一個(gè)疲勞強(qiáng)度校核2、程序代碼#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,Eqyl,ccxs,Yqyl; float zyl,q

15、yl,n1,n2,n12,n3, zylS, zylR3,n; char key; /*定義變量*/ float x; printf(是否進(jìn)行疲勞強(qiáng)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(duì)應(yīng)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(輸入該截面的扭矩：n); scanf(%f,&Me); printf

16、(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(qiáng)度s：n); scanf(%f,&zylS); printf(輸入 n：n); scanf(%f,&n); if(Me!=0

17、) /*扭矩不為零時(shí)*/ W=PI*d1*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(jì)算 n*/ n2=qyl/(Kqyl*qylA/(Eqyl*ccxs)+Yqyl*qylM); /*計(jì)算 n*/ n12=n1*n2/sqrt(n1*n1+n2*n2); /*計(jì)算 n*/ zylR3=sqrt(zylMax*zylMax+4

18、*qylMax*qylMax); n3=zylS/zylR3; /*計(jì)算 n*/ 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(qiáng)度要求n,x); else if (n12n) printf(nn) printf(nnn); printf(該截面(x=%2.1fa)滿足靜強(qiáng)度要求n,x); else if (n3n) printf(n=n&n3=n) printf(該截面(x=%2.1fa)滿足強(qiáng)度要求n,x); else printf(該截面(x=%2.1fa)不滿足強(qiáng)度要求n,x); printf(n); else /*扭矩為零時(shí)*/ W=PI*d1*d1*d1/32; zylMax=M/W; zylMin=0-