【正文】 1 材料力學(xué)課程設(shè)計 計算說明書 設(shè)計題目： 單缸柴油機曲軸的強度設(shè)計及剛度計算、疲勞強度校核 數(shù)據(jù)號： 學(xué)號： 41111316 姓名：趙憲卓 指導(dǎo)教師：魏媛 2020 年 9 月 4 日 2 目錄 一、 設(shè)計目的 ………………………………………………………… 3 二、 設(shè)計任務(wù)與要求 ………………………………………………… 3 ………………………………………………………… 3 …………………………………………………… 3 …… ……………………………………………………… 3 三、 設(shè)計題目 ………………………………………………………… 4 四、 設(shè)計內(nèi)容 ………………………………………………………… 5 ……………………………………………………………… ……… 5 d，主軸頸直徑 D………………………………………… … 8 ……………………………………………………………… 8 HH 截面處的疲勞強度 ………………………………………… 12 AA 截面的轉(zhuǎn)角 ， …… ………………………………… 12 五、 分析討論及說明部分 …………………………………………… 16 本次課程設(shè)計做一下幾項說明 ………………………………………………… 16 六、 設(shè)計的改進意見及措施 ………………………………………… 16 提高剛度、強度及穩(wěn)定性的措施及建議 16 七、 設(shè)計體會 ………………………………………………………… 17 八、 參考文獻 ………………………………………………………… 17 九、 附錄 ……………………………………………………………… 17 求 h,b…………………………………………………………… … 17 ………………………………………………………………………… 19 y? z?3 本課程設(shè)計是在系統(tǒng)學(xué) 完材料力學(xué)課程之后，結(jié)合工程實際中的問題，運用材料力學(xué)的基本理論和計算方法，獨立地計算工程中的典型零部件，以達到綜合利用材料力學(xué)知識解決工程實際問題 的目的。同時，可以使學(xué)生將材料力學(xué)的理論和現(xiàn)代計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)代計算方法，又提高了分析問題、解決問題的能力；既是對以前所學(xué)知識（高等數(shù)學(xué)、工程圖學(xué)、理論力學(xué)、算法語言、計算機和材料力學(xué)等）的綜合運用，又為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)，并初步掌握工程設(shè)計思路和設(shè)計方法，使實際工作能力有所提高。具體有以下六項： 、完整化。 ，運用材料力學(xué)知識解決工程實際中的問題。 ，課程設(shè)計可把材料力學(xué)與專業(yè)需要結(jié)合起來。 （高等數(shù)學(xué)、工程圖學(xué)、理論力學(xué)、 算法語言、 計算機等），使相關(guān)學(xué)科的知識有機地聯(lián)系起來。 。 。 參加設(shè)計者要系統(tǒng)復(fù)習(xí)材料力學(xué)課程的全部基本理論和方法，獨立分析、判斷設(shè)計題目的已知條件和所求問題，畫出受力分析計算簡圖和內(nèi)力圖，列出理論依據(jù)并到處計算公式，獨立編制計算機程序，通過計算 機給出計算結(jié)果，并完成設(shè)計計算說明書。 設(shè)計計算說明書的要求 設(shè)計計算說明書是該題目設(shè)計思想、設(shè)計方法和設(shè)計結(jié)果的說明。要求書寫工整，語言簡練，條理清晰、明確，表達完整。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)明可能的各危險截面。 。 位置。 。 、公式推導(dǎo)過程以及必要的說明。 。 ， σmax， σmin， r， σm， σa 的計算，所查 k， ε， β各 系數(shù)的依據(jù)，并列出疲勞強度校核過程及結(jié)果。 分析討論及說明部分的要求 ，并討論其原因、改進措施。 。 、剛度及穩(wěn)定性的措施及建議。 程序計算部分的要求 1. 程序框圖 2. 計算機程序（含必要的語言說明及標(biāo)識符說明）。 3. 打印結(jié)果（數(shù)據(jù)結(jié)果要填寫到設(shè)計計算說明書上）。 4 單缸柴油機曲軸的強度設(shè)計及剛度計算、疲勞強度校核 某柴油機曲軸可以簡化為下圖所示的結(jié)構(gòu)，材料為球墨鑄鐵（ QT4505） 彈性常數(shù)為 E、μ，許用應(yīng)力 [σ]， G 處輸入傳矩為 Me，曲軸頸中點受切向力 Ft、徑向力 Fr 的作用，且2tr FF?。 曲柄臂簡化為矩形截面，且滿足： ?? Dh， ?b，rl .13? 有關(guān)數(shù)據(jù)見表 1，表 2。 表 1 固定數(shù)據(jù) ml/1 ml/2 GPaE/ ? ??MPa/? /1?? ?? ?? 150 120 180 表 2 設(shè)計計算數(shù)據(jù) I3 kWP/ min)//(rn mr/ 300 題目要求： （ 1）畫出曲軸的內(nèi)力圖。 （ 2）設(shè)計曲軸頸直徑 d，主軸頸直徑 D。 （ 3）校核曲柄臂的強度。 （ 4）校核主軸頸 HH 截面處的疲勞強度，取疲勞強度系數(shù) n=2。鍵槽為端 銑加工，主軸頸表面為車削加工。 （ 5）用能量法計算 AA 截面的轉(zhuǎn)角 θy， θz。 a）工程圖 5 b)力學(xué)模型 圖 1 單缸柴油機曲軸簡化圖 1— 曲軸頸 2— 曲柄臂 3— 主軸頸 曲軸的內(nèi)力 ： 1)外力分析圖 ： 圖 2 外力分析圖 6 2)外力分析 ： （上圖），計算外力偶矩。 ???? = 9549Pn= 9549 = ?m 、徑向力。 ???? = Mer = = ???? = Ft2 = N= 。 （ 1）在 XOY 平面內(nèi) : ??0F 0??? rFyAy FFF ?0kM 21 ?? lFlF FyAy 解得： ?????? = Fr l2l1 + l2= + = ?????? = Fr l1l1 + l2= + = （ 2）在 XOZ 平面內(nèi)： ??0F 0??? tFzAz FFF ?0kM 021 ??? lFlF FzAz 解得： ?????? = Ft l2l1 +l2= + = ?????? = Ft l1l1 + l2= + = 內(nèi)力分析 ： 1)內(nèi)力圖 ： 內(nèi)力圖如圖 3 所示，不計彎曲切應(yīng)力，彎矩圖畫在纖維受壓側(cè)，根據(jù)內(nèi)力圖確定危截面。 (單位：力 N 力矩 N m) 7 圖 3 內(nèi)力圖 2） 內(nèi)力 計算 （ 1）主軸頸的 EF 左端 （ 11） 截面為危險截面，受扭轉(zhuǎn)和兩向彎曲 ?????? = ???? = ??? ?? MEy = FFz(l2 ? 12l3)= FFz(l2 ?12)= (