吉林大學(xué)材料力學(xué)課程設(shè)計-單缸柴油機(jī)曲軸的強(qiáng)度設(shè)計及剛度計算、疲勞強(qiáng)度校核-wenkub
2022-11-14 02:40:19 本頁面
【正文】 ，利用插入法，同理可得： bh??? ? bhγ ?? 11 校核 ： 出于經(jīng)濟(jì)性考慮，應(yīng)該盡量使截面積 S=hb 最小。為確定危險點的位置，畫出曲柄臂上 （ 22） 截面應(yīng)力分布圖。 （ 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。 （ 5）用能量法計算 AA 截面的轉(zhuǎn)角 θy， θz。 （ 2）設(shè)計曲軸頸直徑 d，主軸頸直徑 D。 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）。 分析討論及說明部分的要求 ，并討論其原因、改進(jìn)措施。 。 。 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。 （高等數(shù)學(xué)、工程圖學(xué)、理論力學(xué)、 算法語言、 計算機(jī)等），使相關(guān)學(xué)科的知識有機(jī)地聯(lián)系起來。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(jī)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。 。要求書寫工整，語言簡練，條理清晰、明確，表達(dá)完整。 ，并標(biāo)明可能的各危險截面。 、公式推導(dǎo)過程以及必要的說明。 。 4 單缸柴油機(jī)曲軸的強(qiáng)度設(shè)計及剛度計算、疲勞強(qiáng)度校核 某柴油機(jī)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?。 （ 3）校核曲柄臂的強(qiáng)度。 a）工程圖 5 b)力學(xué)模型 圖 1 單缸柴油機(jī)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。 (單位：力 N 力矩 N 曲柄臂的強(qiáng)度計算 : 9 圖 4 應(yīng)力分布圖 根據(jù)應(yīng)力分布圖可判定出可能的危險點為 1D ， 2D ， 3D 。 根據(jù)以上分析可以編寫計算機(jī)程序，取遍 h、 b 所有值，計算出 h、 b 的最優(yōu)值。 綜上所述，曲柄臂的強(qiáng)度 足夠大 。 FH 處只受扭轉(zhuǎn)作用， 忽略鍵槽對抗扭截面系數(shù)的影響， HH 截面抗扭截面系數(shù)： 163DWp ?? 曲軸工作時，在不變扭矩 Me作用下， τmin = ?16MeπD3 = ?16()3 = ? 曲軸不工作時，0max?? 因此 r= τminτmax= ? = ?∞ 故該循環(huán)為脈動循環(huán)。 采用圖乘法分別求解截面的轉(zhuǎn)角 θy， θz。 ? ? 443941 84964 10401015064 mPaDEEI ???????? ??? ? ? 443942 84964 10401015064 mPadEEI ???????? ??? 桿件的抗扭剛度： ? ? ? ? 3E β hbpGI ???? ????????? θy = ∑ωi ciMEIini1+∑ωi ciMGIpni1 = 1EI1[12(? )(1? + )+12(? ) 23]+ 1EI2[+ + 12 (? )(? + )+ + + 12(?)(?? )]+ 1GIp(+ )= 10。6 = 108Pa?m2 EI3 = Ehb312 = 150 109 3 10。 （ 2）在強(qiáng)度計算方面，由于材料是球墨鑄鐵（ QT4505），其性質(zhì)與塑性材料相近，故 用第三強(qiáng)度理論而不用第一或第二強(qiáng)度理論。 但對于該曲軸 可以通過合理布置支座的形式合理安排曲軸的受力情況；也可以 在結(jié)構(gòu)允許的情況下將集中載荷適當(dāng)分散 讓在和盡量靠近支座 。為了消除和緩解應(yīng)力集中，再設(shè)計曲軸時，應(yīng)盡量避免出現(xiàn)方形直角或帶有尖角的孔和槽，即在主軸頸和曲柄臂相連處應(yīng)采用半徑較大的過度圓角 。通過這次的課程設(shè)計，我對材料力學(xué)有了更深一層的認(rèn)識， 基本學(xué)會了運用所學(xué)材料力學(xué)知識分析和解決實際問題的能力，達(dá)到了學(xué)以致用的目的。讓我知道了學(xué)無止境的道理。 對于本次課程設(shè)計中的不足之處，還希望老師批評指正 。 int D=39。 double s,max=(*D)*(**D)。 FN2=。 printf(** **\n)。b=*h。 r=*h/b。 /*D1 點正應(yīng)力 */ Z2=1e6*FN2/(b*h)+6e9*Mez/(b*b*h)。 /*D3 點切應(yīng)力 */ S1=Z1。amp。 if(smax) {max=s。 if(h/b=amp。} else {a=+*h/b。 printf(** 解得 a 和 r 值為 : a=%.3lf r=%.3lf **\n,a,r)。 } 通用程序 通用程序框圖 19 語言程序 include include define PI double Me,FAy,FAz,FFy,FFz,M1x,M1y,M1z,M2x,M2y,M2z,FN2,M3x,M3y,M3z。 int main() //主函數(shù) { double hb()。 double P,n,Ft,Fr。P,amp。 L3=*r。 Fr=Ft/2。 FFz=Ft*L1/(L1+L2)。 M2x=Me。 M3x=FAz*r。m,Ft=%.2lfN,Fr=%.2lfN\n,Me,Ft,Fr)。m,M1z=%.1lfNm,M2z=%.1lfNm,M3z=%.1lfN dd=pow(BB,)。 printf(D=%.4lfm,d=%.4lfm\n,DD,dd)。 else d=d+1。 hb()。 //調(diào)用求轉(zhuǎn)角子函數(shù) return 0。 double s,m=(*D)*(**D)。
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