材料力学课程设计通用模板格式

1、精选优质文档-倾情为你奉上吉林大学材料力学课程设计说明书题目：传动轴静强度、变形及疲劳强度计算作者姓名：班 级：学 号：指导教师：数 据 号：7.6-a-23专心-专注-专业目录一、 设计目的1二、 设计的任务和要求X三、 设计题目X四、 设计方法X五、 设计结果X六、 分析讨论X七、 程序计算X八、 理论与程序结果对比X九、 设计结论与展望X一、 设计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，独立地计算工程中的典型零部件，以达到综合运用材料力学知识解决工程实际问题的目的。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，即

2、从整体上掌握了基本理论和现代计算方法，又提高了分析问题，解决问题的能力，既是对以前所学知识的综合运用，又为后续课程学习打下基础，并初步掌握工程设计思想和设计方法，使实际工作能力提高。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，运用材料力学知识解决工程实际问题。3. 由于选题力求结合专业实际，因而课程设计可以吧材料力学知识与专业所需结合起来。4. 综合运用所学知识(高等数学，工程图学，理论力学，算法语言，计算机等），使相关学科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. 为后续课程的教学打下基础。二 、设计的任务和要求要求参加设计者，要

3、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，通过计算机给出的计算结果，并完成设计计算说明书。二、 设计题目 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，经高频淬火处理，。磨削轴的表面，键槽均为端铣加工，阶梯轴过渡圆弧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

4、，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） 坐标的选取均按图所示。（2） 齿轮上的力F，除图7-10a中与节圆不相切，其余各图均与节圆相切。（3） 表7-11中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为大轮的重量。为静强度条件所确定的轴径，以mm为单位，并取偶数。设设计计算数据P/kW=13.2P1/kW=8.1n/(r/min)=1000D/mm=800D1/mm=350D2/mm=280G2/N=800G1/N=260a/mm=600=45三、 设计方法传动轴受力简图：Me2=F2×D

5、2=9549Pn=126.0468NmMe1=F1×D12=9549P1n=77.3469NmMe3=F×2D24=Me2-Me1=48.6999NmFy=0 Fy1+Fy2+Fsin-G1-3F1-G2=0Fz=0 Fz1+Fz2+3F2-Fcos=0My=0 aFcos-4aFz2-5a×3F2=0Mz=0 aFsin-G1+3F1×3a+Fy2×4a-5aG2=0 F1=441.9823N F2=315.117N F=491.9433N Fy2=2102.4961N Fz2=-1094.7246N Fz1=497.23N Fy1=-64.

6、4056N扭矩图：XOY面：XOZ面：根据强度条件设计等直轴的直径：由已有数学证明可知M合=Mz2+My2 由内力图知道危险点为C点的位置MC=Mz2+My2=480.492+477.592=677.468Nm由已有的数学证明可知合成弯矩不是直线便是凹形的曲线，极值弯矩截面有B、E两截面，由M合=（Mz2+My2）;ME>MB， 由内力图可知危险点为E点。扭矩MCX=126.05Nm碳素结构钢为塑性材料，由第三强度理论知：r3=1WMC2+MCX2（塑性材料制成的圆轴，在等弯曲扭转组合变形下使用）32d3677.472+126.05280×106d0.m44.436mm取d=4

7、4mm即1=44mm计算齿轮处轴的挠度（均按直径1的等直杆计算）由图形互乘法，在xoy平面内，对A点施加一单位力：fAy=i=1niMeiEIi=1EI0.5×38.32×0.5×a2+0.2257×38.32×0.5×0.75×0.2257×23+23×a2-0.5×1.7743×301.28×133-1.2257+13×0.75×a2-0.5×0.3854×301.28×23×0.3854+1-0.38543&#

8、215;0.75×a2+0.5×1-0.3854×480.49×131-0.38543×0.75×a2=-99.52a2EI=-0.9273×10-3m=-0.9273mm同理，对于xoz面，对A点施加一个单位力fAZ=i=1niMeiEIi=1EI-298.34×0.5×a×0.5×a-298.34×3a×3a8-477.59-298.34×3a×0.5×0.25a=-477.44a2EI=-4.4486×10-3m=-4.

9、4486mmf=fAy2+fAz2=0.92732+4.44862=4.5442mm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）b=650MPa,-1=300MPa,-1=155MPa磨削轴的表面，键槽均为端铣加工，阶梯轴过渡圆弧r均为2mm，疲劳安全系数n=2已知，1为静强度条件所确定的轴径，以mm为单位，并取偶数。由上面过程确定1=44mm2=11.1=40mm;3=21.1=36.364mm;4=31.1=33.058mm取3=38mm;4=34mm确定校核类型：构件外形的影响：在轴的键槽，轴肩，这些部位容易应力集中，造成疲劳裂纹，相应校核点为1,2,3,4

10、,5,7,8。共七个点。构件尺寸的影响：在静强度相同的条件下，随着试件横截面尺寸的增大，持久极限相应地降低。大试件中处于高应力状态的晶粒比小试件的多，所以大试件形成疲劳 裂纹的机会也就更多。图中相应的校核点为6点。构件表面质量的影响：对图中8个点均造成影响。对于该轴来说，受力特点为弯扭组合交变应力状态。由于转动，故弯曲正应力按对称循环变化。当轴正常工作时扭转切应力基本不变，但是由于机器的开停，所以扭转切应力时有时无，故扭转切应力可视为脉动循环变化。对于弯曲正应力及循环特征W=d332 max=min=MmaxW r=minmax=-1m=max+min2=0 a=max-min2=max对于交

11、变扭转切应力及循环特征WP=d316 max=Wx,maxWP min=0 r=0 m=a=max2 12345678K1.521.801.551.801.6011.851.80K1.281.621.301.621.3211.401.620.880.880.880.880.840.840.880.88r0.810.810.810.810.780.780.810.812.52.52.52.52.51.62.52.5弯曲对称循环：n=-1Kmaxn n=-1Kmaxn扭转脉动循环： n=-1Ka+mn n=-1Ka+mn 弯扭组合交变应力下的安全系数：n=nnn2+n2n静载荷安全系数：n'

12、;=srn r3=max2+4max2对碳钢扭转变形，取最大敏感系数=0.1查表可知45号碳素结构钢的屈服极限s=355MPa对于8个点进行计算:1.Mmax=298.3422+38.32222.Mmax=298.342+38.3223.Mmax=(301.28×0.5-0.22570.5-0.2257+1.5)2+298.34+(477.59-298.34)×1624.Mmax=301.282+(477.59-298.34)×23+298.3425.Mmax=298.34+(477.59-298.34)×562+0.5-0.38540.5-0.3854

13、+0.5×480.4926.Mmax=477.592+480.4927.Mmax=(477.592)2+(480.492)2经过计算得Wz cm3Wy cm3WP cm3MmaxNm Mx,max Nm13.8573.8577.713150.395025.3845.38410.769300.79148.735.3845.38410.769331.50348.746.2806.28012.560515.131126.04756.2806.28012.560456.591126.04768.3598.35916.717677.468126.04775.3845.38410.769338.

14、734126.04785.3845.38410.7690126.047通过c语言编程计算：1点2点3点4点5点6点7点8点程序：#include<stdio.h>#include<math.h> /*全局变量*/#define PI 3.14 /*宏定义*/ void main() /*主函数*/ float d1,M,W,zylMax,zylMin,r1,Me,Wp,qylMax,qylMin,qylA,qylM,r2,Kzyl, Kqyl,Ezyl,Eqyl,ccxs,Yqyl; float zyl,qyl,n1,n2,n12,n3, zylS, zylR3,n;

15、char key; /*定义变量*/ float x; printf("是否进行疲劳强度校核？输入 Y/Nn"); scanf("%c",&key); while(key='Y'|key='y') /*循环，判断条件*/ printf("输入需校核平面距 y 轴距离为 a 的倍数n"); scanf("%f",&x); printf("输入该截面对应轴的直径(单位 cm)n"); scanf("%f",&d1); pri

16、ntf("输入该截面的弯矩：n"); scanf("%f",&M); printf("输入该截面的扭矩：n"); scanf("%f",&Me); printf("输入 K,K：n"); scanf("%f",&Kzyl); scanf("%f",&Kqyl); printf("输入 ,：n"); scanf("%f",&Ezyl); scanf("%f",

17、&Eqyl); printf("输入 ：n"); scanf("%f",&ccxs); printf("输入 ：n"); scanf("%f",&Yqyl); printf("输入 -1：n"); scanf("%f",&zyl); printf("输入 -1：n"); scanf("%f",&qyl); printf("输入屈服强度s：n"); scanf("%f&

18、quot;,&zylS); printf("输入 n：n"); scanf("%f",&n); if(Me!=0) /*扭矩不为零时*/ 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; /*计算 n*/ n2=qyl/(Kqyl*qylA/(Eqyl*ccxs)+Y

19、qyl*qylM); /*计算 n*/ n12=n1*n2/sqrt(n1*n1+n2*n2); /*计算 n*/ zylR3=sqrt(zylMax*zylMax+4*qylMax*qylMax); n3=zylS/zylR3; /*计算 n'*/ printf("n=%fn",n1); printf("n=%fn",n2); printf("n=%fn",n12); printf("n'=%fn",n3); if(n12>n) printf("n>nn"); pr

20、intf("该截面(x=%2.1fa)满足疲劳强度要求n",x); else if (n12<n) printf("n<nn"); printf("该截面(x=%2.1fa)不满足疲劳强度要求n",x); else printf("n=nn"); printf("该截面(x=%2.1fa)满足疲劳强度要求n",x); if( n3>n) printf("n'>nn"); printf("该截面(x=%2.1fa)满足静强度要求n&qu

21、ot;,x); else if (n3<n) printf("n'<nn"); printf("该截面(x=%2.1fa)不满足静强度要求n",x); else printf("n'=nn"); printf("该截面(x=%2.1fa)满足静强度要求n",x); if(n12>=n&&n3>=n) printf("该截面(x=%2.1fa)满足强度要求n",x); else printf("该截面(x=%2.1fa)不满足强度要求n",x); printf("n"); else /*扭矩为零时*/ W=PI*d1*d1*d1/32; zylMax=M/W; zylMin=0-zylMax; r1=-1; n1=zyl/(Kzyl*zylMax); n1= n1*Ezyl*ccxs; printf("n=%2.1fn",n1); if(n1>=n) printf("n>nn"); printf("该截面(x=%2.1fa)满足疲劳强度要求n