材料力學(xué)課程設(shè)計(jì)--單缸柴油機(jī)曲軸的強(qiáng)度設(shè)計(jì)及剛度計(jì)算(已修改)
2025-01-28 18:25 本頁(yè)面
【正文】 材料力學(xué)課程設(shè)計(jì) 班級(jí)： 411007 班 作者： 霍占偉 題目：?jiǎn)胃撞裼蜋C(jī)曲軸的強(qiáng)度設(shè)計(jì)及剛度 計(jì)算、 疲勞強(qiáng)度校核 指導(dǎo)老師： 李峰 班級(jí) 1 一、 課程設(shè)計(jì)的目的 材料力學(xué)課程設(shè)計(jì)的目的是在于系統(tǒng)學(xué)習(xí)材料力學(xué)后，能結(jié)合工程中的實(shí)際問(wèn)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)的知識(shí)解決工程實(shí)際問(wèn)題之目的。同時(shí)，可以使我們將材料力學(xué)的理論和現(xiàn)代計(jì)算方法及手段融為一體。既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(wèn)題，解決問(wèn)題的能力；既把以前所學(xué)的知識(shí)綜合應(yīng)用，又為后繼課程打下基礎(chǔ)，并初步掌握工程中的設(shè)計(jì)思想和設(shè)計(jì)方法，對(duì)實(shí)際工作能力有所提高。 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)際問(wèn)題。 3）綜合運(yùn)用以前所學(xué)的各門(mén)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(lái)。 4）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，為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。 5）為后續(xù)課程教學(xué)打下基礎(chǔ)。 二、 課程設(shè)計(jì)的任務(wù)和要求 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)題目的已知所求問(wèn)題， 畫(huà)出受力分析計(jì)算簡(jiǎn)圖和內(nèi)力圖，列出理論依據(jù)并導(dǎo)出計(jì)算公式，獨(dú)立編制計(jì)算程序，通過(guò)計(jì)算機(jī)給出計(jì)算結(jié)果，并完成設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)。 班級(jí) 2 三、 設(shè)計(jì)題目 某柴油機(jī)曲軸可以簡(jiǎn)化為下圖所示的結(jié)構(gòu)，材料為球墨鑄鐵 (QT4505)彈性常數(shù)為 E、μ，許用應(yīng)力為 [σ ]， G 處輸入轉(zhuǎn) 矩為 eM ，曲軸頸中點(diǎn)受切向力 tF 、徑向力 rF 的作用，且 rF = 2tF 。曲柄臂簡(jiǎn)化為矩形截面， ≤ hD ≤ ， ≤ hb ≤4, 3l =,已知數(shù)據(jù)如下表： 1/lm 2/lm /EGpa ? ? ?/Mpa? 1 /Mpa?? 150 120 180 ?? ?? /PkW /( /min)nr /rm 170 (一 ) 畫(huà)出曲軸的內(nèi)力圖。 (二 ) 設(shè)計(jì)曲軸頸直徑 d，主軸頸直徑 D。 (三 ) 設(shè)計(jì) 曲柄臂的 b、 h。 (四 ) 校核主軸頸 HH 截面處的疲勞強(qiáng)度，取疲勞安全系數(shù) n=2。鍵槽為端銑 加工，主軸頸表面為車(chē)削加工。 (五 ) 用能量法計(jì)算 AA 截面的轉(zhuǎn)角 y? , z? 。 班級(jí) 3 畫(huà)出曲軸的內(nèi)力圖 （ 1） 外力分析 畫(huà)出曲軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖，計(jì)算外力偶矩 ???? PM N m 讀圖 t ??? rMF N 班級(jí) 4 ??? tr FF N 在 xoy 平面內(nèi)取平衡 ?F y=0 ?M =0 即 FAy+FFyFr=0 Frl1FFyl1（ +l2） =0 計(jì)算反力 解方程可求得 在 XOY 平面內(nèi)： AyF = 212rFlll? = ?? = N FyF = 112rFlll? = ?? = N 同樣道理 在 XOE 平 面內(nèi)： AzF = 212tFlll? = ?? = N FzF = 112tFlll? = ?? = N 在多個(gè)作用力作用下曲軸組合變形，每一段變形情況不一致，可分段分析。各段變形復(fù) 合單獨(dú)分析復(fù)雜，分成每個(gè)方向上單獨(dú)受力，作出內(nèi)力圖。 （ 2） 內(nèi)力分 析（可先分析危險(xiǎn)截面各處受力狀況） ① 主軸頸的 EF 左端（ 11）截面最危險(xiǎn)，受扭轉(zhuǎn)和兩向彎曲 組合變形 1XM = eM = Nm? 1YM = FzF *（ 2l – 32l ） =? 1ZM = FyF *（ 2l – 32l ） =? 班級(jí) 5 ② 曲柄臂 DE 段下端（ 22）截面最危險(xiǎn)，受 扭轉(zhuǎn)、兩向彎曲和壓縮 組合變形 2XM =Me=? 2YM = FzF *（ 2l – 32l ） =? 2ZM = FyF *（ 2l – 32l ） =? 2NF = FyF = N ③ 曲柄頸 CD 段 ，以 A 端開(kāi)始分析，過(guò)中間位置
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