材料力学课程设计7.6(第二种传动轴).docx

材料力学课程设计题目：7.6（第二种传动轴） 数据序号：第21组学号：46140621 姓名：张永宽序号：412 班级：车辆二班答辩时间：周日下午指导老师：郭桂凯1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各门课程的知识（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。2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。题目 7.6 (b ) 传动轴的材料均为优质碳素钢结构(牌号 45 )，需用应力=80MPa，经高频淬火处理，b=650MPa, 1=300MPa ， 1=155MPa。磨削轴的表面，键槽均为端铣加工，阶梯轴过度圆弧 r均为 2mm，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（均按直径1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要求)。 6.对所取数据的理论依据作必要的说明。 说明: (1)坐标选取如图 (2)齿轮上的力 F，与节圆相切。 (3) P 为直径为 D 的带轮传递的功率，P1为直径为D1的带轮传递的功 率。G1为小带轮的重量，G2为大带轮的重量。 本次课程设计采用第21组数据。P=8.1kW , P1=18.4kW , n=800r/min , D=600mm , D1=300mm , D2=260mm , G2=660N , G1=280N , a=500mm , =20一：画出传动轴的受力简图二：作扭矩图及弯矩图求支反力在XOY面上 在XOZ面上弯矩图和扭矩图三：根据强度条件设计等直轴的直径确定危险截面比较A,E,B合成弯矩大小根据强度条件设置直径 因为工况为圆轴弯扭组合变形，材料为碳素钢，是塑性材料。根据第三强度理论： 得：1为偶数，故1=66mm校核2左端：右端：故选取左端进行校核根据得故：1=66mm，四：计算齿轮处轴的挠度 使用图乘法计算挠度计算Y方向挠度在齿轮处施加竖直向下的单位力计算Z方向挠度综上：挠度是1.138mm五：对传动轴进行疲劳强度计算对传动轴键槽进行疲劳强度计算对阶梯轴进行疲劳强度计算因键槽端铣加工，根据材料力学（机械工业出版社）P369图13-10知因高频淬火处理，知因在弯扭组合交变应力下，因此疲劳条件为根据材料力学（机械工业出版社）P373图13-5知P370 表13-4知键槽的，根据P369 ，图13-10得到阶梯轴的，根据P368，图13-9得到，以及参考机械设计手册得到需要校核图中八点（1，4，8为键槽校核，2，3，5，6，7为阶梯轴处校核）由校核点初始应力集中系数尺寸系数表面质量系数敏感系数计算所用直径d（mm）11.801.630.7950.752.40.16021.7751.260.7950.752.40.16031.751.290.780.742.40.1664左1.801.630.750.732.40.172.651.04761.310.780.742.40.169.361.051.290.780.742.40.16671.7751.260.7950.752.40.16081.801.630.7950.752.40.160校核点1000219.627201028.1351028.135219.6273134.478751510.4451516.4197219.6274左268.9575964.621001.4139219.6275322.57275640.965717.557996.6846429.803256.345429.850196.6847241.70925165292.657496.684800096.684校核八个点的疲劳强度及其安全系数，将结果记录如下：校核点10无正应力无需计算无正应力无需计算无正应力无需计算248.4845.1786.627.12353.7263.89075.966.504左26.65652.92311.1912.94521.96131.479513.5815.93615.22951.712720.9822.61713.80082.2796623.1525.2480无正应力无需计算无正应力无需计算无正应力无需计算因疲劳安全系数为2，所以均符合要求六：持久极限曲线处：处处：处：处：处：开始输入参数 计算出是否有一个为0计算判断是否满足疲劳强度是否输出，结束七：程序计算 MATLAB疲劳强度程序clcclearpi=3.141592653589793;f1=300*106;f2=155*106;d= /1000; %输入直径My= ; %弯矩1Mz= ; %弯矩2Mx= ; %扭矩c1= ; %尺寸系数c2= ; %尺寸系数d1= ; %有效应力集中系数Kd2= ; %有效应力集中系数Ke=0.1; %敏感系数g=2.4; %表面质量系数a=32./(pi.*d.3).*sqrt(My.2+Mz.2) b=Mx.*16./(pi.*d.3)k=(d1.*a)./(c1.*g);n1=f1./kh=d2.*b/(2.*c2.*g);m=(e.*b)./2;n2=f2./(h+m)if Mx=0 n3=n1;else n3=n1.*n2./sqrt(n1.2+n2.2)endif n3=2 disp(该截面满足疲劳强度要求);else disp(该截面不满足疲劳强度要求);End（现以左处为例）输入数据：输出结果：此次课程设计运用到的软件：CAD，几何绘图板，matlab2014a，结构力学求解器八：关于材料力学和课程设计学习的心得体会通过此次材料力学课程设计，让我深刻体会到人类的智慧与耐心，一个小小的传动轴竟然也需要考虑如此多的点，并且通过此次课程设计，让我初步学会了很