吉林大学材料力学五种传动轴设计

1、题目五种传动轴设计 C轴姓 名曲智铎所在学院汽车学院专业班级 421314学 号目录:一、课程设计的目的 错误 !未指定书签二、课程设计的任务和要求 错误 !未指定书签三、题目 错误 !未指定书签四、设计计算数据表 错误 !未指定书签五、受力简图及轴径选择 错误 !未指定书签六、计算挠度 错误 !未指定书签七、疲劳校核 错误 !未指定书签八、心得体会 错误 !未指定书签九、程序 错误 !未指定书签一、课程设计的目的本课程设计是在系统学完材料力学课程之后， 结合工程实际中的问题， 运用材料力学的基本 理论和计算方法， 独立的计算工程中的典型零部件， 以达到综合利用材料力学知识解决工程实际 问题的

2、目的。 同时，可以是同学将材料力学的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； 既是对以前所学知识 （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）的综合应用，又为后续课程（机械设计、专业课等）的学习打下基础， 并初步掌握工程 设计思想和设计方法，使实际工作能力有所提高。具体有以下六项：1. 使所学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，运用材料力学解决工程实际中的问题。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与专业需要结合起来。4. 综合运用以前所学的各门课程知识（高等数学、工程图学、理论力学、算法语言、计算机

3、等），使相关学科的知识有机的联系起来。5. 初步了解和掌握工程实践中的设计思想和设计方法。6. 为后续课程的教学打下基础。二、课程设计的任务和要求参加设计者要系统复习材料力学课程的全部的基本理论和方法， 独立分析、 判断设计题目的 已知条件和所求问题， 画出受力分析简图和内力图， 列出理论依据并导出计算公式， 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。三、题目（ C 传动轴静强度、变形及疲劳强度计算）传动轴的材料均为优质碳素结构钢 （牌号45 ）,许用应力司=80 ,经高频淬火处理，（650 , 0-1 =300， T-1=155。磨削轴的表面，键槽断面均为端铳加工，阶

4、梯轴过渡圆弧 r均为2,疲劳 安全系数 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。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. 对所取数据的理论根据作必要的说明。说明：（1）齿轮上的力 F 均与节圆相切。（2）P为直径为D的带轮传递的功率，Pi为直径Di的带轮传递的功率。Gi为小带轮的 重量, G2 为大带轮的重量。传动轴简图a42丄-C1L2a1传动轴零件图1.1为静强度条件所确定的轴径，以为单位，并取偶数。设243四、设计计算数据表Pi(

5、)D1D2G2G1a/ °25.78.12500400400456(TT1T1过度圆弧疲劳女全系数n82五、受力简图及轴径选择G1+3F；受力简图i=9549*P i309.4N*m2=9549*981.7N*m2121 =672.3N*m即可得扭矩图：981.71000672.27&0.511.522533.54<5&(D2/2)=5602.3NFii/(D 1/2)=1768NF22/(2)=2454.3Na=3961.4Na=3961.4N根据叠加法作弯矩图：对于平面单独作用时弯矩如图：1584.6G1+3F 1单独作用时弯矩如图:16DDp個00 -12

6、00400200 -G2单独作用时弯矩如图:对于平面单独作用时弯矩如图:3F2单独作用时弯矩如图:1+3F12方向的力产生y方向的弯矩:3F2阴2945用作出与的合成力矩图进行定性分析2 1500&10DC2962.32610.622412077.4可知4a处最大，故先设计4a处的直径iM4ayz . M 4ay2 M 4az' =2962.3N*mM4981.7N*m等直轴由第三强度理论得r32M4axW d332故d j32M 4ax' =73.5 取i = 80.8 （取73.5时3a处不符合强度要求）1321.1由243算出： 2=73.5， 3= 66.8，

7、4=60.71/ 2 2r3MyzMx 由公式W校核2a 处校核：r356MPa3a 处校核：r369MPa4a 处校核：r360MPa强度满足要求。由简单绘画所得图像：六、计算挠度使用图形互乘法计算挠度，将分割为六份分别计算将分割为四份分别计算via45号钢的弹性模量 21064A2 AyfAZ由图形互乘法计算挠度，查得n iMq 由 i 1 Eli ，I得0.4591.305=1.384七、疲劳校核1）校核的相关数据o650,®i=300 ,ti=155，过渡圆弧2，安全系数2。2）校核类型的确定校核的轴有键槽、轴肩，这些部位易引起应力集中，故易形成疲劳裂纹，故需要校核。共 七处

8、。由传动轴的工作特点知，其处于弯扭组合的交变应力状态，其中弯曲正应力按对称循环变化，切应力按脉动循环变化。对于弯曲正应力Wzmaxr -max1minmaxminm2maxmina2maxmin交变扭转切应力及其循环特征maxM x,maxWpmin0mmaxmin2amaxmin23）根据传动轴的材料为碳素结构钢（牌号 45 ），经高频淬火处理，c 650，磨削轴的表面，键槽断面为端铣加工，阶梯轴过渡圆弧 r为2，查表得、值v系数1234567k(71.801.791.821.801.852.271.80k t1.631.451.471.631.491.641.630.780.780.780

9、.750.750.780.780.740.740.740.730.730.740.742.42.42.42.42.52.82.4屮T0.10.10.10.10.10.10.1n弯曲对称循环：i厂max4）相关计算公式n扭转脉动循环：n弯扭组合交变应力下的安全系数：5）各点校核1.对于1点，nX43/32=21.97 3，43.94 3该点弯矩为0,受扭转切应力，为扭转脉动循环。T5.3T)T t ”2=7.65t( t ”2=7.65=19.9>2故满足疲劳条件。点，21.97 343.94 3该点受弯曲正应力和扭转切应力。Mmaxmin .2.对于max=51=6.2maxmaxM x

10、,maxWpWz=15.3T)T T ”2=7.65t( t ”2=7.65kamn n1=22.12 2 n n=5.9>2故满足疲劳条件。3.对于3点，nXd33/32=29.24 3 , 58.49 3该点受弯曲正应力和扭转切应力。minMmaxmax=70.6max=4.4M x,maxmax=11.5t0诙 t ”2=5.75诙 t ”2=5.75=29.1=4.3>2故满足疲劳条件。4.对于max点，nXQ23/32=38.92Mmaxmin77.85 3该点受弯曲正应力和扭转切应力。Wz=67.1max=4.5maxM x,maxWp=8.6T)T t T2=4.3

11、t( t ”2=4.3n ka=34.8n nn2 2, n n=4.44>2故满足疲劳条件。5.对于 5 点，nX©3/32=38.92MmaxminmaxWz77.85 3该点受弯曲正应力和扭转切应力。=70.1max=4.3M x,maxmaxWP=12.6TT T ”2=6.3t( T ”2=6.3n1kam=26.8=4.28>2故满足疲劳条件。6对于6点，nX®3/32=21.973, 43.94 3该点受弯曲正应力和扭转切应力。maxMmax minWz=67.4n1kmax=4.3M x,maxmaxWp=22.3T0T( T )/2=11.2诙

12、 T )/2=11.2kam=15.6=4.1>2故满足疲劳条件。7.对于7点，nX43/32=21.97 3 , 43.94 3该点不受弯曲正应力，只受扭转切应力，因此为扭 转脉动循环。122.370T T )/2=11.2t( T )/2=11.2=13.63>2故满足疲劳条件。综上，该轴满足疲劳强度条件。八、心得体会通过本次课程设计，我复习了材料力学的知识，加深了对零件设计 和校核过程的理解。在设计过程中，我使用了，等一系列软件，体会到 了机算机以及机算机软件对于零件设计乃至机械设计的重要性，认识到 机械设计需要有跨专业知识，今后要继续在加深专业学习的同时，一定 要学习一些其

13、它专业的知识，为今后的学习和工作奠定良好的基础。九、程序180;25.7;p仁 8.1;250;800/1000;d1=350/1000; d2=240/1000; g2=800;g1=400;400/1000;45*;80*1000000; 仁300;1= 155;('请输入:n');(''); p1('P1');('()=');('')/1000;d1('D1')/1000;d2('D2')/1000;g2('G2');g1('G1');('

14、;')/1000;('a / ° =')*；('(T ')*1000000;1(' -T')；1(' -T')；210*109;1=30*1000*p1;2=30*1000*;21;(d2/2);*();*();f11/(d1/2);f22/(2);('1*m2*m*m12n'1212);0:0.001:5*a;.*(0<<=3*a)2.*(3*a<<=5*a);(x,0,0*a).*(0<<)(*a,4*a,0).*(a<<=4*a);13f1(,

15、0,3*a,2/3*a*(g1+3*f1).*(a<<=3*a)(x,3*a,2/3*a*(g1+3*f1),4*a,0).*(3*a<<=4*a);2(,0,4*2*a).*(a<<=4*a)(x,4*2*a,5*a,0).*(4*a<<=5*a); (x,0,0*a).*(0<<)(*a,4*a,0).*(a<<=4*a);m3f2(,0,4*3*f2*a).*(a<<=4*a)(x,4*3*f2*a,5*a,0).*(4*a<<=5*a);13f12;3f2;(.A2.A2);();('

16、;');('*m');J();('');('*m');J();('');('*m');4=0;1:1:4(32*(i*0.001+1)F2(i*0.001+1)F2),3)*1000;i14<1.141.1;2,34<1.2141.21;44<1.33141.331;3=1.1*4;2=1.1*3;1=1.1*2;(' 1, 2, 3曲434);1:1:432*(i*0.001+1)A2(i*0.001+1)A2)*1000;i33A3;2,33431A3;1(x,0,0).*(0

17、<<)(,4*a,0).*(a<<=4*a);1(x,0,0).*(0<<)(,4*a,0).*(a<<=4*a);1:1:2;2:1:2000(i) <00<(1)(1) 1000;2:1:2000(i)>00>(1)(2) 1000;1:1:10;(1)*(a*1000+1)/2;(2) =(1)*(a*1000+1)/2;(3) =(3*(1)*(3*a*1000+1)/2;(4) =(2)-3*a)*(3*a*1000+1)/2;(5) =(4*(2)*(4*a*1000+1)/2;(6) =(5*4*a)*(4*

18、a*1000+1)/2;(7) *(a*1000+1)/2;(8) =(4*)*(a*1000+1);(9) =(4*)*(4*a*1000+1)(a*1000+1)/2;(10) =(5*4*a)*(4*a*1000+1)/2;1:1:10;(1)1(2*a)/3*1000+1);(2)1(2*(1)/3*1000+1);(3) 1(1)+2*3*a)/3*1000+1);(4) 1(2*3*(2)/3*1000+1);(5) 1(2)+2*4*a)/3*1000+1);(6) 1(2*4*5*a)/3*1000+1);(7) 1(2*a)/3*1000+1);(8) 1(4*a)/2*10

19、00+1);(9) 1(2*4*a)/3*1000+1);(10) 1(2*4*5*a)/3*1000+1);64*(1/1000)4;0;1:1:6(i)*(i);J0;7:1:10(i)*(i);('n'*1000*1000*1000);1.80,1.79,1.82,1.80,1.85,2.27,1.80;1.63,1.45,1.47,1.63,1.49,1.64,1.63;0.78,0.78,0.78,0.75,0.75,0.78,0.78;0.74,0.74,0.74,0.73,0.73,0.74,0.74;2.4,2.4,2.4,2.4,2.5,2.8,2.4;0.1

20、;32*4A3/100032*4A3/100032*3A3/100032*2A3/100032*2A3/100032*4A3/10003 2*4A3/1000;*2;(1,7) ;(1,7) ;(1,7) ;(1,7) ;(1,7) ;(1,7) ;(1,7) ;(1,7) ;(1,7) ;0,0.5,1.5,3,3.5,4.5,5;('输入疲劳校核位置序号 (17):');(i)Cc =')；(i)Ct =');(i)('=')；(i)('=')；(i)(' B =')；('屮_t =')；i1 (i)(p(i)*0.001+1)(i);(i)=0;(i)=(i)(i)/2;(i)=(i)(i)/2;(i)1/(i)(i)(i)*(i)*(i);(' tntnttn'(i)(i)(i)(i);2,3,4,5,6(i)(p(i)*0.001+1)(i);(i)(i);(i)1/(i)(i)(i)*(i);(i)(p(i)*0.001+1)(i);(i)=0;(i)=(i)(i)/2;(i)=(i)(i)/2;(i)1/(i)(i)(i)*(i)*(i);(i)(i)*(i)(iF2(2);(