单缸柴油机曲轴2

单缸柴油机曲轴1、设计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。具体的有以下五项：1让我们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，为后续课程学习打下基础。2、设计任务及要求本课程设计者要系统复习材料力学课程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，列出理论依据并到处计算公式，独立编制计算机程序，通过计算机给出计算结果，并完成设计计算说明书。1设计计算说明书的要求设计计算说明书是该题目设计思路、设计方法和设计结果的说明，要求书写工整，语言简练，条理清晰、明确，表达完整。具体内容应包括： 设计题目的已知条件、所求及零件图，画出结构的受力分析计算简图，按比例标明尺寸、载荷及支座等。 静不定结构要画出所选择的基本静定系统和及与之相应的全部求和过程，画出全部内力图，并标明可能的各危险截面。 危险截面上各种应力的分布规律图及由此判定各危险点处的应力状态图，选择强度理论并建立强度条件，列出全部计算过程的理论依据、公式推导过程以及必要的说明。 对变形及刚度分析要写明所用的能量法计算过程及必要的内力图和单位力图，疲劳强度计算部分要说明循环特性， ， ， ， ， 的计算，所查 ， ，maxinrm各系数的依据，疲劳强度校核过程及结果。2分析讨论及说明部分的要求 分析计算结果是否合理，并讨论其原因、改进措施。 提出改进设计的初步方案及设想。 提高强度、刚度及稳定性的措施及建议。3.程序计算部分的要求 计算机程序。 打印结果。3、设计题目 某柴油机曲轴可以简化为下图所示的结构，材料为球墨铸铁（QT4505）弹性常数为 、E，许用应力 ，G 处输入传矩为 ，曲轴颈中点受切向力 、径向力 的作用，且MetFr。曲柄臂简化为矩形截面，1.4 1.6 ，2.5 4 ， 。2trFDhbhl2.13已知数据如下表： ml/1l/2GPaE/MPa/a/10.11 0.18 150 0.27 120 180kW/min/rr/0.05 0.78（一）画出曲轴的内力图。（二）设计曲轴颈直径 d ，主轴颈直径 D。（三）校核曲柄臂的强度。 （四）校核主轴颈 H-H 截面处的疲劳强度，取疲劳强度系数 n=2。键槽为端铣加工，主轴颈表面为车削加工。（5）用能量法计算 A-A 截面的转角 ， 。yz（1）画出曲轴内力图（2）设计曲轴颈直径 d，主轴颈直径 D（1) 外力分析画出曲轴的计算简图，计算外力偶矩 nPMe954rFet2t计算反力在 平面内：XOY21lFrAy21lrFy在 平面内：XOE21ltAz21lFtz（2) 内力分析1 主轴颈的 EG 左端（1-1）截面最危险，受扭转和两向弯曲mMx231lFzy321lFyz2 曲柄臂 DE 段下端（2-2）截面最危险，受扭转、两向弯曲和压缩mMx232lFzy322lFyzyN23 曲轴颈 CD 段中间截面（3-3）最危险，受扭转和两向弯曲rFMAzx13lzyAz（3）校对曲柄臂的强度图如下所示（单位：力 力矩 ）Nm 点： 点处于单向应力状态1DzxNWMAF22bhmhbzFy226所以 点满足强度条件。1D 点： 点处于两向应力状态，存在扭转切应力22hbMy点的正应力为轴向力和绕 z 轴的弯矩共同引起的DzNWAF2bhMzFy26由第三强度理论可得 234r所以 点满足强度条件。2D 点： 点处于两向应力状态33xNWMAF2bheFy26根据第三强度理论 234r所以 点满足强度理论。D 综上，曲柄臂满足强度条件。（4）校对主轴颈 H-H 截面处的疲劳强度由题意得 b查表可得 K已知 1nFH 处只受扭转作用 163minDMWxpx0axmaxinr所以，扭转切应力为脉动循环。2mini安全系数 mKn1所以，H-H 截面的疲劳强度足够。（5）用能量法计算 A-A 截面的转角 ，yz采用图乘法分别求解 A-A 截面的转角 ， 。z(1) 求 ：在截面 A 加一单位力偶矩 。并作出单位力偶矩作用下的弯矩图 与外载yyMyM荷作用下的弯矩图 y如下图所示：由平衡方程得 21lFzAzB 点弯矩为 31lMFzBE 点弯矩为 231lFzE由图乘法可得： 641DI3dEI123hbGInipciniicyGIMEI11(2) 求 ：在截面 A 加一单位力偶矩 。并作出单位力偶矩作用下的弯矩图 与外载zz zM荷作用下的弯矩图 zM如下图所示：同理得 AyFyBMEM由图乘法可得： Ehb123IniiNcniiczEAFIM114、分析讨论及说明部分1本次课程设计做一下几项说明 在画内力图时，不计弯曲切应力，故未画剪力图 在胶合曲柄臂时，画内力分布时，把曲柄臂的危险截面看成矩形，忽略了圆孔对其的影响 在疲劳强度校核 H-H 截面时，忽略键槽对 max 的影响2提高刚度、强度及稳定性的措施及建议 提高曲轴强度强度：在机械结构允许的情况下，可采取将集中载荷分散或将集中力尽量靠近支座 提高曲轴刚度强度：改善结构形式、减少弯矩数值及合理选材 提高曲轴稳定性：提高表面加工质量及增加表面强度5、程序计算部分1程序框图2计算机程序3结果6、设计体会通过本次课程设计，我对材料力学有了更深的了解，加深了对材料力学、CAD 及 C 语言的知识的理解和学习能力，提升了解决实际问题的能力，并通过和同学之间的认真讨论交流，了解了更多的方法和得到了更多的经验。我在本次课程设计中，发现了自身的许多不足之处，在以后的学习生活之中会加以改正。此次的课程设计让我受益匪