【正文】 材料 力 學(xué)課程設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)題目 五種傳動(dòng)軸的靜強(qiáng)度、變形及疲勞強(qiáng)度的計(jì)算 交通 學(xué)院 土木工程 (路橋 ) 專業(yè) 441107 班 設(shè)計(jì)者 江澤楷 學(xué)號(hào) 44110719 課題號(hào) 189 號(hào) 2021年 10月 9 日 1 目錄 設(shè)計(jì)目的 ………………………………………………… …………… 2 設(shè)計(jì)任務(wù)及要求 ……………… .………………………… …………… 2 設(shè)計(jì)題目 ……………………………………………… ……… ……… 3 傳動(dòng)軸受力簡(jiǎn)圖 ……………………………………………… ……… 5 彎矩扭矩圖 ………………………………………… .……… …… … 7 設(shè)計(jì)等軸的直徑 ………………………………… .……… ...…… … 10 計(jì)算齒輪處軸的撓度 ……………………………… .…… ……… … 10 階梯傳動(dòng)軸進(jìn)行疲勞強(qiáng)度計(jì)算 ………………………… ………… 13 數(shù)據(jù)說明 ……………………………………………… ………… …… 18 設(shè)計(jì)感想 ……………………………………………… ……… ……… .19 程序設(shè)計(jì)與結(jié)果總結(jié) ……………………………………………… … 20 附：程序計(jì)算結(jié)果截圖，計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì) 2 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)際中的問題，運(yùn)用材料力學(xué)的基本理論和計(jì)算方法，獨(dú)立地計(jì) 算工程中的典型零部件，以達(dá)到綜合運(yùn)用材料力學(xué)知識(shí)解決工程實(shí)際問題的目的。同時(shí)，可以使學(xué)生將材料力學(xué)的理論和現(xiàn)代計(jì)算方法及手段溶為一體，即從整體上掌握了基本理論和現(xiàn)代的計(jì)算方法，又提高了分析問題，解決問題的能力；即是對(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）的綜合運(yùn)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)知識(shí)解決工 程實(shí)際中的問題。 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)需求結(jié)合起來。 4. 綜合運(yùn)用以前所學(xué)的各門課程的知識(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)地聯(lián)系起來。 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)。 材料力學(xué)課程設(shè)計(jì)的任務(wù)和要求 參加設(shè)計(jì)者要系統(tǒng)復(fù)習(xí)材料力學(xué)課程的全部基本理論和方法，獨(dú)立分析、判斷設(shè)計(jì)題目的已知條件和所求問題，畫出受力分析計(jì)算簡(jiǎn)圖和內(nèi)力圖，理出理論依據(jù)并導(dǎo)出計(jì)算公式，獨(dú)立編制計(jì)算程序，通過計(jì)算機(jī)給 出計(jì)算結(jié)果，并完成設(shè)計(jì)計(jì)算說明書。 一、設(shè)計(jì)計(jì)算說明書的要求 設(shè)計(jì)計(jì)算說明書是該題目設(shè)計(jì)思想、設(shè)計(jì)方法和設(shè)計(jì)結(jié)果的說明，要求書寫工整，語(yǔ)言簡(jiǎn)練，條理清晰、明確，表達(dá)完整。具體內(nèi)容應(yīng)包括： 、所求及零件圖。 ，按比例標(biāo)明尺寸、載荷及支座等。 。 ，并標(biāo)明可能的各危險(xiǎn)截面。 。 及主平面位置。 。 、公式推導(dǎo)過程以及必要的說明。 3 力圖。 ， max? ， min? ， r， m? ， a? 的計(jì)算，所查 k，ε， β 各系數(shù)的依據(jù)，疲勞強(qiáng)度校核過程及結(jié)果，并 繪出構(gòu)件的持久極限曲線。 二、分析討論及說明部分的要求 ，并討論其原因、改進(jìn)措施。 。 、剛度及穩(wěn)定性的措施及建議。 三、程序計(jì)算部分的要求 （含必要的語(yǔ)言說明及標(biāo)識(shí)符說明）。 （數(shù)據(jù)結(jié)果要填寫到設(shè)計(jì)說明書上）。 四、材料力學(xué)課程設(shè)計(jì)的一般過程 材料力學(xué)課程設(shè)計(jì)與工程中的一般設(shè)計(jì)過程相似，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，最后得出結(jié)論。應(yīng)合理安排時(shí)間，避免前松后緊，甚 至不能按時(shí)完成設(shè)計(jì)任務(wù)。 材料力學(xué)課程設(shè)計(jì)可大致分為以下幾個(gè)階段： 1. 設(shè)計(jì)準(zhǔn)備階段。認(rèn)真閱讀材料力學(xué)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書，明確設(shè)計(jì)要求，結(jié)合設(shè)計(jì)題目復(fù)習(xí)材料力學(xué)課程的有關(guān)理論知識(shí)，制定設(shè)計(jì)的步驟、方法以及時(shí)間分配方案等。 2. 從外力及變形分析入手，分析計(jì)算內(nèi)力、應(yīng)力及變形，繪制各種內(nèi)力圖及位移、轉(zhuǎn)角曲線。 3. 建立強(qiáng)度、剛度條件，并進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)計(jì)計(jì)算以及必要的公式推導(dǎo)。 4. 編制計(jì)算機(jī)程序并調(diào)通程序。 5. 上機(jī)計(jì)算，并打印出結(jié)果。 6. 整理數(shù)據(jù)結(jié)果并書寫設(shè)計(jì)計(jì)算說明書。 7. 分析討論設(shè)計(jì)和計(jì)算的合理性、優(yōu)缺點(diǎn)，以及相應(yīng)的改進(jìn)意見和措施。 設(shè)計(jì)題目 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 [σ ]=80MPa，經(jīng)高頻淬火處理， 650b MPa? ? ， 1 300MPa?? ? ， 1 155MPa?? ? 。磨削軸的表面，鍵槽均為端銑加工，階梯軸過渡圓弧 r 均為 2mm，疲勞安全系數(shù) n=2。 要求： 1. 繪出傳動(dòng)軸的受力簡(jiǎn)圖。 2. 做扭矩圖及彎矩圖。 3. 根據(jù)強(qiáng)度條件設(shè)計(jì)等直軸的直徑。 4 4. 計(jì)算齒輪處軸的撓度（均按直徑 1? 的等直桿計(jì)算）。 5. 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)做必要的說明。 說明： （ 1） 坐標(biāo)的選取均按圖所示。 （ 2） 齒輪上的力 F與節(jié)圓相切。 （ 3） 表中 P 為直徑為 D的帶輪傳遞的功率， 1P 為直徑為 1D 的帶輪傳遞的功率。 1G 為小帶輪的重量， 2G 為大帶輪的重量。 （ 4） 1? 為靜強(qiáng)度條件所確定的軸徑，以 mm為單位，并取偶數(shù)。 設(shè) 312243 ???? ? ???? 設(shè)計(jì)計(jì)算數(shù)據(jù) 2F 2F 2F 12F 1a 5 設(shè)計(jì)過程 受力簡(jiǎn)圖 P/kW 1P /kW n/(r/min) D/mm 1D /mm 2D /mm 2G /N 1G /N a/mm ? (186。) 800 600 280 180 700 200 500 35 6