吉林大学材料力学课程设计76_(b)__第二组数据轴设计说明
吉林大学 材料力学课程设计(完整版)
一.设计目的本课程设计的目的是在于系统学习完材料力学之后，能结合工程中的实际问题，运用材料力学的基本理论和计算方法，独立的计算工程中的典型零部件，以达到综合运用材料力学的知识解决实际问题的目的。
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。
既从整体上掌握了基本理论和现代的计算方法，又提高了分析问题、解决问题的能力，又为后继课程（零件、专业课等）打下基础，并初步掌握工程中的设计思想和设计方法，对实际工作能力有所提高。
具体的有以下六项：1.使学生的材料力学知识系统化完整化；2.在全面复习的基础上，运用材料力学知识解决工程中的实际问题；3.由于选题力求结合专业实际，因而课程设计可以把材料力学知识与专业需要结合起来；4.综合运用以前所学习的各门课程的知识，使相关学科的只是有机的联系起来；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，设计题目HZ140TR2后置旅游车底盘车架简化后如下图所示。
满载时，前部受重力FA 作用，后部受到重力FB作用，乘客区均布载荷为q（含部分车身重），梁为变截面梁。
计算过程重忽略圆角的影响，并把梁抽象为等厚度闭口薄壁矩形截面的阶梯梁。
材料的弹性模量E、许用应力[σ]及有关数据由下面数表给出。
1.计算前簧固定端C处，前簧滑板D处、后簧固定端F处、后簧滑板G处的支反力。
2.画出车架的内力图。
3.画出各截面上弯曲正应力最大值沿轴线方向的变化曲线。
4.用能量法求出车架最大挠度maxf的值及所发生的截面，画出车架挠曲线的大致形状。
5.若壁厚t不变，取h/b=1.5，按等截面梁重新设计车架截面尺寸。
三，设计计算过程以下计算q=15400N/m,FA =2680N, FB=4200N.1，计算前簧固定端C处，前簧滑板D处、后簧固定端F处、后簧滑板G处的支反力。
解：由题得，此连续梁为三次静不定结构，但由于水平方向外力为0，所以此机构可认为是二次静不定结构。
吉林大学[材料力学课B程教学设计]
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材料力学课B 程教学设计基本描述课程名称：材料力学B课程英文译名：Mechanics of Materials B课程学时：84适用专业：机械类各专业开课教研室：机械学院力学系课程类型：学科基础必修课课程要求：必修课开课时间：第四学期先修课程：工程图学、金属工艺学、理论力学教材：《材料力学》陈塑寰聂毓琴孟广伟编著吉林科学技术出版社，2000主要参考书：1．《材料力学》刘鸿文主编高等教育出版社第三版，19922．《Mechnics of Materials》S.Timoshemke J.Gere.Van Nostrand Reinhold Compangy,19783．《材料力学》范钦珊主编高等教育出版社，20004．《材料力学》初日德，聂毓琴主编吉林科学技术出版社，1995课程的性质、研究对象及任务材料力学课程是一门用以培养学生在机械设计中有关力学方面设计计算能力的技术基础课，是机械类硕士研究生入学考试的一门专业基础课。
在教学过程中要综合运用先修课程中所学到的有关知识与技能，结合各种实践教学环节，进行机械工程技术人员所需的基本训练，为学生进一步学习有关专业课程和日后从事机械设计工作打下基础，因此材料力学课程在机械类专业的教学计划中占有重要的地位和作用，是高等工科院校中机械类专业一门主干课程。
本课程主要研究工程结构中构件的承载能力问题,即研究构件的受力—变形—破坏的规律，确定其强度、刚度和稳定性设计计算的基本理论和基本方法。
本课程的主要任务是培养学生：1．树立正确的设计思想，理论联系实际，解决好经济与安全的矛盾，具备创新精神；2．全面系统地了解构件的受力变形、破坏的规律；3．掌握有关构件设计计算的基本概念、基本理论、基本方法及其在工程中的应用；4．能将一般构件抽象出力学简图，进行外力分析、内力分析、应力分析、应变分析，应力~应变分析；掌握材料的力学性能试验的原理和方法,具有进行试验研究的初步能力；6．在满足强度、强度、稳定性的前提下，以最经济的代价为构件选择适宜的材料，设计合理的截面形状和尺寸，为设计提供计算依据；7．了解材料力学的新理论，新方法及发展趋向。
材料力学课程设计方案
材料力学课程设计汽车工程学院420505班一材料力学课程设计的目的1•使学生的材料力学知识系统化，完整化。
2•在系统复习的基础上，运用材料力学的知识解决工程中的实际问题。
3•由于选题力求结合专业实际，因而课程设计可以把材料力学的知识和专业需要结合起来。
4•综合了以前所学的各门课程的知识，是相关学科的知识有机的结合起来。
5•初步了解和掌握工程实际中的设计思想和设计方法。
6•为后续课程的教案打下基础。
二材料力学课程设计的要求1•设计计算说明书的要求设计说明书是该题目的设计思想，设计方法和设计结果的说明，要求书写工整，语言简练，条理清晰，明确，表达完整。
具体内容如下：〈1〉设计题目的已知条件，所求及零件图。
〈2〉画出构件的受力简图，按比例标明尺寸，载荷及支座等。
〈3〉静不定要画出所选择的基本静定系统及与之相关的全部求解过程。
〈4〉画出全部内力图，并标明可能的各危险截面。
〈5〉危险截面上各种应力的分布规律图及由此而判定各危险点处的应力状态图。
〈6〉各危险点的主应力大小及主平面位置。
〈7〉选择强度理论并建立强度条件。
〈8〉列出全部计算过程的理论根据，公式的推导过程以及必要的说明。
〈9〉对变形及刚度分析要写明所用的能量法计算过程及必要的内力图和单位力图。
〈10〉疲劳强度计算部分要说明循环特征。
2•分析讨论及说明部分的要求：〈1〉分析计算结果是否合理，并分析其原因，改进措施。
〈2〉提高改进设计的初步方案及设想。
〈3〉提高强度，刚度及稳定性的措施及建议。
3•程序计算部分的要求：〈1〉程序图框。
〈2〉计算机程序（含必要的语言说明及标识符说明）。
〈3〉打印结果（结果数据要填写到设计计算说明书上）。
设计题目传动轴的材料均为优质碳素结构钢（牌号45），许用应力［匚］=80MPa，经高频淬火处理，□ b=650MPa a 1=300MPa巧1=155MPa轴的表面，键的槽均为端铳加工，阶梯轴的过渡圆弧r为2mm疲劳安全系数n=2.要求：1.绘出传动轴的受力简图。
材料力学课程设计报告通用模板格式
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法及手段融为一体，即从整体上掌握了基本理论和现代计算法，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，要系统地复习材料力学的全部基本理论和法，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），用应力[]MPa 80=σ，经高频淬火处理，MPa MPa MPa 155,300,65011b ===--τσσ。
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。
材料力学课程设计报告
材料力学课程设计报告第一篇：材料力学课程设计报告（左侧装订，封皮标题居中）材料力学课程设计报告课设题目：（小二号，宋体；题目要细化）单位：理学院专业/班级：工程力学16-1班学生姓名：（小二号，宋体）指导教师：闫龙海一、前言1、材料力学课程设计的目的意义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。
与此同时，进一步加强对以前所学知识（高等数学、工程图学、理论力学、计算机等）的综合运用，又为后续课程的学习打下基础，并初步掌握工程设计思想和设计方法，使实际工作能力有所提高。
2、工程背景（包括所选机械构件介绍、工程应用方面的背景等，要求附工程图片1张）3、课程设计主要任务及要求（1）查阅相关文献，介绍课程设计选题的工程背景（2）根据设计题目建立课程设计选题计算简图（3）绘制选题结构的内力图（4）列出理论依据和导出的计算公式（5）进行强度分析、变形计算（6）完成设计说明书。
1、设计题目简介（简要介绍题目）二、力学模型建立与内力分析2、模型简化（给出具体结构图形及力学简化模型图）3、内力分析手写三、杆件设计与强度分析1、手写四、变形计算1、手写五、结论本次课程设计总结、收获或体会参考文献：备注：1、表的标注方法（表中字体一律为5号）表1 模型数据表序号 1 弹性模量 200GPa 泊松比0.3长度a(m)1.3长度b(m)2.3长度c(m)长度d(m)0.42、图的标注方法（注意全文图统一大小，图形不要过大能够看清就可）图1 蜂窝板切面3、参考文献（字体为小四）徐丽娜.神经网络控制[M].哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社,1999: 66-89 2黄永兴,徐丽娜.我国股价指数的时间序列模型研究[J].安徽工业大学学报.2002,21(4):114-117 3 柳晓燕.一种NURBS曲线曲面形状修改的新方法[D].西安:西北大学硕士论文, 2007第二篇：金属力学读书报告金属力学读书报告任何机械零件或工具，在使用过程中，往往要受到各种形式外力的作用。
材料力学课程设计样本
材料力学课程设计样本一、教学目标本课程的教学目标是使学生掌握材料力学的基本概念、基本理论和基本方法，能够运用所学的知识分析、解决材料力学问题。
具体目标如下：1.知识目标：（1）了解材料力学的基本概念和基本原理；（2）掌握弹性理论和塑性理论的基本内容；（3）熟悉材料力学实验方法和测试技术。
2.技能目标：（1）能够运用材料力学理论分析、解决实际问题；（2）具备一定的实验操作能力和数据处理能力。
3.情感态度价值观目标：（1）培养学生的科学素养，提高对材料力学的兴趣；（2）培养学生勇于探索、积极思考的科学精神；（3）强化学生的团队合作意识，培养良好的职业道德。
二、教学内容根据教学目标，本课程的教学内容主要包括以下几个方面：1.材料力学基本概念和基本原理：力学基础、应力、应变、弹性模量、塑性模量等；2.弹性理论：轴向拉伸、压缩、弯曲、剪切等基本变形；3.塑性理论：屈服准则、塑性变形、塑性极限等；4.材料力学实验方法和测试技术：实验设备、实验方法、数据处理等。
三、教学方法为了达到教学目标，本课程将采用多种教学方法，包括：1.讲授法：系统地传授知识，引导学生理解材料力学的基本概念和基本原理；2.讨论法：学生分组讨论，培养学生的思考能力和团队合作精神；3.案例分析法：分析实际案例，提高学生运用材料力学知识解决实际问题的能力；4.实验法：进行材料力学实验，培养学生的实验操作能力和数据处理能力。
四、教学资源为了支持教学内容和教学方法的实施，本课程将准备以下教学资源：1.教材：选用权威、实用的教材，为学生提供系统、科学的学习材料；2.参考书：提供相关的参考书籍，丰富学生的知识视野；3.多媒体资料：制作精美的多媒体课件，提高课堂教学效果；4.实验设备：保证实验教学的顺利进行，为学生提供实践操作的机会。
五、教学评估本课程的评估方式包括平时表现、作业、考试等，以全面、客观、公正地评价学生的学习成果。
具体评估方式如下：1.平时表现：通过课堂参与、提问、讨论等环节，评估学生的学习态度和思考能力；2.作业：布置适量的作业，评估学生的理解和应用能力；3.考试：进行期中和期末考试，全面测试学生的知识掌握和应用能力。
材料力学课程设计b
材料力学课程设计b一、教学目标本节课的教学目标是让学生掌握材料力学的基本概念、原理和方法，培养学生分析和解决实际工程问题的能力。
具体目标如下：1.知识目标：（1）了解材料力学的基本概念和研究对象；（2）掌握弹性形变、塑性形变、应力、应变等基本概念；（3）熟悉材料力学的基本定律和公式；（4）掌握杆件的强度、刚度和稳定性分析方法。
2.技能目标：（1）能够运用材料力学的基本原理分析实际工程问题；（2）学会使用材料力学实验设备进行实验操作；（3）具备一定的数值计算和绘图能力。
3.情感态度价值观目标：（1）培养学生对材料力学学科的兴趣和好奇心；（2）培养学生勇于探索、严谨治学的科学态度；（3）培养学生团队协作、交流分享的良好习惯。
二、教学内容本节课的教学内容主要包括以下几个部分：1.材料力学的基本概念和研究对象；2.弹性形变、塑性形变、应力、应变等基本概念；3.材料力学的基本定律和公式；4.杆件的强度、刚度和稳定性分析方法；5.实际工程案例分析。
教学大纲安排如下：1.第一课时：介绍材料力学的基本概念和研究对象，讲解弹性形变、塑性形变、应力、应变等基本概念；2.第二课时：讲解材料力学的基本定律和公式，分析杆件的强度、刚度和稳定性；3.第三课时：通过实际工程案例，让学生运用材料力学的基本原理进行分析；4.第四课时：进行课堂讨论，总结本节课的重点内容，布置作业。
三、教学方法本节课采用多种教学方法，以激发学生的学习兴趣和主动性：1.讲授法：讲解基本概念、原理和方法；2.案例分析法：分析实际工程案例，让学生运用所学知识解决问题；3.讨论法：学生进行课堂讨论，培养学生的思考能力和团队协作精神；4.实验法：安排实验课程，让学生动手操作，巩固理论知识。
四、教学资源本节课的教学资源包括：1.教材：选用国内权威出版的材料力学教材；2.参考书：提供相关的材料力学参考书籍，供学生自主学习；3.多媒体资料：制作精美的PPT，辅助讲解和展示；4.实验设备：准备材料力学实验所需的设备，让学生亲身体验和操作。
吉林大学材料力学课设五种传动轴
材料力学课程设计五种传动轴静强度、变形及疲劳强度计算(第6道题、第12组数据)姓名王琛所在学院汽车工程学院专业班级能源与动力（421415班）学号指导教师郭桂凯日期 2016年9 月 23日目录一设计目的 (2)二材料力学课程设计任务和要求 (2)三设计题目 (3)四设计内容 (5)（1）绘出传动轴的受力简图 (5)（2）传动轴扭矩图和弯矩图 (6)（3）设计等直轴的直径 (8)（4）设计D2轮轴处的挠度 (10)（5）对传动轴进行强度校核 (14)五程序计算 (19)六设计感想 (24)七参考文献 (25)一.设计目的：本课程设计的目的是在于系统学习完材料力学之后，能结合工程中的实际问题，运用材料力学的基本理论和计算方法，独立的计算工程中的典型零部件，以达到综合运用材料力学的知识解决实际问题的目的。
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。
既从整体上掌握了基本理论和现代的计算方法，又提高了分析问题、解决问题的能力，又为后继课程（零件、专业课等）打下基础，并初步掌握工程中的设计思想和设计方法，对实际工作能力有所提高。
具体的有以下六项：1. 使学生的材料力学知识系统化完整化；2. 在全面复习的基础上，运用材料力学知识解决工程中的实际问题；3. 由于选题力求结合专业实际，因而课程设计可以把材料力学知识与专业需要结合起来；4. 综合运用以前所学习的各门课程的知识，使相关学科的只是有机的联系起来；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.材料力学课程设计的任务和要求参加设计者要系统复习材料力学课程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并导出计算公式，独立编制计算程序，通过计算机给出输出结果，并完成设计计算说明书。
三．设计题目：传动轴的材料均为优质碳素结构钢（牌号45），许用应力[σ] =80MPa,经高频淬火处理，σb =650MPa,σ-1 =300MPa，τ-1=155MPa。
材料力学课程设计
材料力学课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生掌握材料力学的基本概念，如应力、应变、弹性模量等；2. 培养学生运用材料力学知识分析简单构件受力情况的能力；3. 使学生了解不同材料力学性能的特点，并能进行简单的力学性能比较。
技能目标：1. 培养学生运用材料力学原理解决实际问题的能力；2. 培养学生通过实验、图表等方法收集、分析、处理材料力学数据的能力；3. 提高学生的团队协作能力和沟通表达能力。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对材料力学的兴趣，激发学生的学习热情；2. 培养学生严谨的科学态度，树立正确的价值观；3. 使学生认识到材料力学在工程领域的应用，增强学生的社会责任感和使命感。
课程性质：本课程为专业性较强的学科课程，旨在帮助学生建立材料力学的知识体系，培养实际应用能力。
学生特点：学生处于高中阶段，具有一定的物理基础和逻辑思维能力，对专业学科有一定的好奇心。
教学要求：结合学生特点，注重理论与实践相结合，提高学生的动手能力和实际问题解决能力。
通过课程目标分解，实现教学设计和评估的针对性，确保学生达到预期学习成果。
二、教学内容1. 应力与应变的概念及其计算方法；2. 弹性模量、剪切模量、泊松比等力学性能指标；3. 材料的弹性、塑性和韧性特点；4. 轴向拉压、扭转、弯曲等基本受力形式及其计算；5. 材料力学实验方法及数据处理；6. 材料力学在实际工程中的应用案例分析。
教学内容安排与进度：第一周：应力与应变的概念及其计算方法；第二周：弹性模量、剪切模量、泊松比等力学性能指标；第三周：材料的弹性、塑性和韧性特点；第四周：轴向拉压、扭转、弯曲等基本受力形式及其计算；第五周：材料力学实验方法及数据处理；第六周：材料力学在实际工程中的应用案例分析。
教材章节关联：1. 《材料力学》第一章：应力与应变；2. 《材料力学》第二章：材料的力学性能；3. 《材料力学》第三章：轴向拉压与扭转；4. 《材料力学》第四章：弯曲；5. 《材料力学》第五章：实验方法与数据处理；6. 《材料力学》第六章：应用案例分析。
吉林大学材料力学课程设计76eE轴设计
材料力学课程设计说明书设计题目：五种传动轴静强度、变形及疲劳强度计算学院汽车工程学院专业车身工程班级421209班学号序号219设计者代凯指导教师魏媛日期 2014年9月13日目录一、设计目的 (1)二、任务与要求 (2)2.1设计计算说明书的要求 (2)2.2分析讨论及说明部分的要求 (2)2.3程序计算部分的要求 (2)三、设计题目 (3)四、设计过程 (5)4.1绘制传动轴的受力简图 (5)4.2传动轴内力图 (6)4.3根据强度条件设计传动轴直径 (9)五、计算齿轮处轴的挠度 (10)5.1 y方向挠度 (10)5.2 z方向挠度 (14)六、阶梯传动轴疲劳强度计算 (16)七、个人感想 (28)八、参考文献 (28)一、材料力学课程设计的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设计方法，独立的计算工程中的典型零部件，以达到综合利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，又为后续课程的学习打下基础，并初步掌握工程设计的思想和设计方法，使实际工作能力有所提高。
具体有以下六项：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中的问题。
3.由于选题力求结合专业实际，因而课程设计可以把材料力学知识与专业需要结合起来。
4.综合运用以前所学的各门知识，是相关学科的知识犹记得联系起来。
5.初步了解和掌握工程实践中的设计思想和设计方法。
6.为后续课程的学习打下基础。
二、材料力学课程设计的任务和要求参加设计者系统复习材料力学课程的全部基本理论和方法，独立分析和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，列出理论依据并导出计算式，独立编制计算程序，通过计算机给出计算结果，并完成设计计算说明书。
吉林大学材料力学课程设计说明书--单缸柴油机曲轴(doc)概要
答辩成绩设计成绩材料力学课程设计说明书题号7.2数据II-8学号作业编号姓名指导教师设计说明书前言>>>材料力学课程设计的目的<<<本课程设计的目的是在于系统学完材料力学之后.能结合工程中的实际问题.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的知识解决工程实际问题之目的.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.既从整体上掌握了基本理论和现代的计算方法.又提高了分析问题.解决问题的能力;既把以前所学的知识(高等数学、工程图学、理论力学、算法语言、计算机和材料力学等)综合运用.又为后继课程(机械设计、专业课等)打下基础.并初步掌握工程中的设计思想和设计方法.对实际工作能力有所提高.具体的有以下六项:1．使学生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中的实际问题;3．由于选题力求结合专业实际.因而课程设计可以把材料力学知识和专业需要结合起来;4．综合运用了以前所学的个门课程的知识(高数、制图、理力、算法语言、计算机等等)使相关学科的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．为后继课程的教学打下基础>>>材料力学课程设计的任务和要求<<<参加设计者要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.通过计算机给出计算结果.并完成设计计算说明书.>>>材料力学课程设计的一般过程<<<材料力学课程设计与工程中的一般设计过程相似.从分析设计方案开始到进行必要的计算.设计说明书并对结构的合理性进行分析.最后得出结论.材料力学设计过程可大致分为以下几个阶段:1.设计准备阶段:认真阅读材料力学课程设计指导书.明确设计要求.结合设计题目复习材料力学课程设计的有关理论知识.制定设计步骤、方法以及时间分配方案等;2.从外力变形分析入手,分析及算内力、应力及变形,绘制各种内力图及位移、转角曲线;3.建立强度和刚度条件.并进行相应的设计计算及必要的公式推导;4.编制计算机程序并调试;5.上机计算,记录计算结果;6.整理数据,按照要求制作出设计计算说明书;7.分析讨论设计及计算的合理性和优缺点,以及相应的改进意见和措施;设计说明书目录设计题目单缸柴油机曲轴强度设计及刚度计算、疲劳强度校核 (1)设计过程 (2)1.外力分析 (2)2.内力分析 (2)43.设计d和D …...............................................................................................4.设计h和b并校核曲柄臂强度 (4)5.H-H截面处疲劳强度校核 (5)6.能量法计算A-A截面转角θy和θz (6)7.改进措施 (8)设计体会与总结 (8)附录计算机程序设计 (9)参考文献 (1)2设计题目单缸柴油机曲轴强度设计及刚度计算、疲劳强度校核某柴油机曲轴可简化为如图1所示的结构.材料为球墨铸铁(牌号QT450-5. ζ=324MPa.sζb=450MPa. δ=5%).弹性常数为E和μ.许用应力为[ζ].G处输入转距为M e.曲轴颈中点受切向力F t和径向力F r的作用.且F t=2F r.曲柄臂简化为矩形截面. 1.4≤h/D≤1.6. 2.5≤h/b≤4. l3=1.2r.有关数据见表1l1/m l2/m E/GPaμ[ζ]/MPaη-1/MPaεηψηP/kW n/(r/min)r/m 0.11 0.18 150 0.27 120 180 0.78 0.05 15.7 320 0.06表11-曲轴颈2-曲柄臂3-主轴颈图1 单缸柴油发动机曲轴简化图要求:1.画出曲轴的内力图;2.设计d和D;3.设计h和b,校核曲柄臂强度;4.校核主轴H-H截面处的疲劳强度.取疲劳安全系数n=2.键槽为端铣加工.主轴颈表面为车削加工;5.用能量法计算A-A截面的转角θ、θz.y设计过程>>>1.外力分析<<<曲轴所受外力图如图2所示.①求主动力∵力矩M e {N ⋅m }=9549P {kW }n {rpm }=9549⋅15.7320N ⋅m =468.5N ⋅m又∵yOz 平面内∑M 主轴颈=M e −F t ⋅r =0∴F t =M e r =468.5N ⋅m 0.06m =7808.2N ,F r =F t 2=3904.1N②求支反力{∑F Z =F Az +F Fz −F t =0∑F y =F Ay +F Fy −F r =0∑F Z =F Az +F Fz −F t =0xOy 平面内∑M A (F i e )=(l 1+l 2)⋅F Fy −l 1⋅F r =0yOz平面内∑M A (F i e )=(l 1+l 2)⋅F Fz −l 1⋅F t =0⇒{F Fy =l 1l 1+l 2F r =0.11(0.11+0.18)⋅3904.1N =1480.9N F Ay =F r −F Fy =(3904.1−1480.9)N =2423.2N F Fz =l 1l 1+l 2F t =0.11(0.11+0.18)⋅7808.2N =2961.7N F Az =F t −F Fz =(7808.2−2961.7)N =4846.5N>>>2.内力分析<<<分别分析AB,BC,CD,DE 段的受力,得各段所受的轴力和弯矩,综合得曲轴所受弯矩图如图3所示,轴力图如图4所示. 图3-a M x 图图3-b M y图图3-c M z图图3 曲轴所受弯矩分布图(单位均为N·m)图4 曲轴所受轴力分布图(单位为N)>>>3.设计d 和D <<<由图3和图4知,主轴颈上E 处截面为危险截面;曲轴颈上CD 中点处截面为危险截面.两个危险截面的危险点均受两向弯曲和扭转.球墨铸铁为塑性材料.根据第三强度理论,对于受弯扭组合变形的圆形截面轴.强度条件为:σr 3=1W 弯⋅√M 扭2+M 弯2=32π⋅d 所求轴3⋅√M x 2+M y 2+M z 2⩽[σ]代入图4中的数据,得:{σr 3,CD 中点=32π⋅d 3⋅(√290.82+533.12+266.62N ⋅m )⩽[σ]=120MPa σr 3,主轴颈上E 点=32π⋅D 3⋅(√468.52+426.52+213.22N ⋅m )⩽[σ]=120MPa ⇒{d ⩾38.33mmD ⩾38.42mm取d =D =40mm>>>4.设计h 和b 并校核曲柄臂强度<<<由图4知,曲柄臂上E 点所在截面为危险截面,受两向弯曲、扭转和轴向压缩(剪力F Q 的影响不计).危险截面的应力分布如图5所示.由图5知可能的危险点为D 1,D 2 ,D 3.图5 曲柄臂上危险截面的应力分布①对D1点进行应力分析.由图5知D1点只受压应力作用.σD1=σD1,FN+σD1,Mx+σD1,Mz=−FN,E,曲柄臂A曲柄臂−Mx,E,曲柄臂W x,曲柄臂−Mz,E,曲柄臂W z,曲柄臂=−1480.9Nb⋅h−468.5N⋅mb⋅h2/6−213.2N⋅mb2⋅h/6...ⓐ对D2点进行应力分析.由图5知D2点受压应力和切应力共同作用.σD2=σD2,Fn+σD2,Mz=−FN,E,曲柄臂A曲柄臂−Mz,E,曲柄臂W z,曲柄臂=−1480.9Nb⋅h−213.2N⋅mb2⋅h/6...ⓑτD2=My,D2α⋅h⋅b2=426.5N⋅mα⋅h⋅b2...ⓒ对D3点进行应力分析.由图5知D3点受压应力和切应力共同作用.σD3=σD3,FN+σD3,Mx=−FN,E,曲柄臂A曲柄臂−Mx,E,曲柄臂W x,曲柄臂=−1480.9Nb⋅h−468.5N⋅mb⋅h2/6...ⓓ,τD3=ντD2...ⓔ由第三强度理论,强度条件为∣σD1∣⩽[σ]=120MPa...ⓕ,√σD22+4τD22⩽[σ]=120MPa...ⓖ,√σD32+4τD32⩽[σ]=120MPa...ⓗ根据题目要求和强度条件编写程序(见附录).由程序得得合适的h、b的值为h=57mm,b=23mm对应的系数分别为α=0.258,β=0.248,ν=0.768①参照《材料力学》图8-25所作;这部分的解题过程参照《材料力学》例8-7校核曲柄臂强度:将程序算得的值代回ⓐ~ⓗ得σD1=−81.17MPa,σD2=43.55MPa,σD3=38.75MPa,τD2=54.82MPa,τD3=42.11MPa {∣σD1∣=81.17MPa⩽[σ]=120MPa√σD22+4τD22=117.97MPa⩽[σ]=120MPa√σD22+4τD22=92.71MPa⩽[σ]=120MPa由此得出结论:曲柄臂满足强度条件>>>5.H-H截面处疲劳强度校核<<<由图4知,H-H截面处危险点的最大工作应力τMAX =MeW P,主轴颈=Meπ⋅D3/16=468.5π×(40×10−3)3/16Pa=37.28MPa∵σb=450MPa键槽为端铣加工,主轴颈表面为车削加工. ∴Kτ=1.43①,β=0.9438②∴在最危险的对称循环工况下,安全系数n τ=τ−1Kτετ⋅βτmax=1801.430.94437.28=3.187>2由此得出结论:H-H截面的疲劳强度足够.①由《材料力学》图13-10估得②由《材料力学》表13-3得>>>6.能量法计算A-A 截面转角θy 和θz <<<利用图形互乘法求解①.1)求θy :在A 点处施加一绕y 轴的单位力偶M y =1,得该单位力偶作用下的弯矩图如图6所示.图6 单位力偶M y =1作用下曲轴所受弯矩分布图图6和图3-b 互乘,得其中E πD 464=E πd 464=2×1011Pa ×π×(0.04m )464=2.51×104N ⋅m 2...⓶E 2(1+μ)βhb 3=2×1011Pa 2(1+0.27)×0.349×0.057m ×(0.023m )3=1.91×104N ⋅m 2...⓷ωAB 段M C ,AB 段=12×(0.11−0.036)m ×358.6N ⋅m ×0.8299=11.01N ⋅m 2...⓸① 忽略剪力和轴力的影响θy =∑y (ωi M Ci EI i +ωj M Cj GI t j )=ωAB 段M C ,AB 段+ωEF 段M C ,EF 段E πD 464+ωBC 段M C ,BC 段+ωDE 段M C ,DE 段E 2(1+μ)βhb 3+ωCD 段M C ,CD 段Eπd 464...⓵ωBC 段M C ,BC 段=0.06m ×358.6N ⋅m ×0.7448=16.02N ⋅m 2...⓹ωCD 段M C ,CD 段=0.036m ×358.6N ⋅m ×0.6828+12×0.036m ×(533.1−358.6)N ⋅m ×0.6621+0.036m ×426.5N ⋅m ×0.5586+12×0.036m ×(533.1−426.5)N ⋅m ×0.5793=20.58N ⋅m 2...⓺ωDE 段M C ,DE 段=0.06m ×426.5N ⋅m ×0.4966=12.71N ⋅m 2...⓻ωEF 段M C ,EF 段=12×(0.18−0.036)m ×426.5N ⋅m ×0.3311=10.17N ⋅m 2...⓼⓶~⓼代入⓵得θy =3.17×10−3rad2)求θz :在A 点处施加一绕z 轴的单位力偶M z =1,得弯矩和轴力分别如图7和图8所示.图7 单位力偶M z =1作用下曲轴所受弯矩分布图图7和图3-c 互乘,得θz =∑zωM z,i M Ci EI i =ωAB 段M C ,AB 段+ωEF 段M C ,EF 段E πD 464+ωBC 段M C ,BC 段+ωDE 段M C ,DE 段E b 3h 12+ωCD 段M C ,CD 段E πd 464...(a)其中E πD 464=E πd 464=2×1011Pa ×π×(0.04m )464=2.51×104N ⋅m 2...(b)E b 3h12=2×1011Pa×(0.023m)3×0.057m12=1.16×104N⋅m2...(c)ωAB段MC,AB段=12×(0.11−0.036)m×179.3N⋅m×0.8299=5.51N⋅m2...(d)ωBC段MC,BC段=0.06m×179.3N⋅m×0.7448=8.01N⋅m2...(e)ωCD段MC,CD段=0.036m×179.3N⋅m×0.6828+12×0.036m×(266.6−179.3)N⋅m×0.6621+0.036m×213.2N⋅m×0.5586+12×0.036m×(266.6−231.2)N⋅m×0.5793=10.29N⋅m2...(f)ωDE段M C,DE段=0.06m×213.2N⋅m×0.4966=6.35N⋅m2...(g)ωEF段MC,EF段=12×(0.18−0.036)m×213.2N⋅m×0.3311=5.08N⋅m2...(h)(b)～(h)代入(a)解得θz=2.07×10−3rad>>>7.改进措施<<<∙合理安排施加在曲轴让的载荷,在机械结构允许的情况下,将集中载荷适当分散,或者让集中力尽量靠近支座;改善结构形式,合理设计和布置支座并尽量缩小曲轴的跨度;选择和里的截面形状以及材料.这些都可以提高曲轴的弯曲刚度.①∙减少应力集中,在设计时尽量避免出现带尖角的孔、槽等结构,而应采用圆角过渡.尤其是曲柄臂与主轴颈/曲轴颈的连接处容易发生破坏,所以应当用曲率半径较大的圆角.∙增大构件的表层强度,以提高构建疲劳强度.这可以从两个方面实现:一是提高加工质量,以降低表面粗糙度,并避免工艺缺陷(夹渣、气孔、裂缝等)引起的严重应力集中;二是对曲轴应力集中的部位如键槽处进行表面热处理或化学处理,如采取表面高频淬火、渗碳、滚压、喷丸等工艺,是构件表层产生残余压应力,减少表面出现裂纹的机会.②①《材料力学》§6-5②《材料力学》§13-9设计体会与总结经过长时间的努力,我在力学老师的指导和课本的参考下,完成了全部设计过程.通过此次课程设计,我加深了对材料力学知识的理解和实际运用能力,巩固了之前学习的课程知识;熟练掌握了对办公软件LibreOffice 、三维CAD软件CATIA、二维CAD软件DraftSight和C语言的应用;了解了论文的标准格式;学习了答辩的相关知识及技巧.为日后的学习工作打下了基础.附录计算机程序设计根据《材料力学》表3-1,由线性插值法得出α、β、ν关于h/b的大致函数关系式:α≈{0.018(h/b)+0.213, 2.5⩽h/b⩽3.00.015(h/b)+0.222, 3.0⩽h/b⩽4.0β≈{0.028(h/b)+0.179, 2.5⩽h/b⩽3.00.018(h/b)+0.209, 3.0⩽h/b⩽4.0ν≈{−0.028(h/b)+0.837, 2.5⩽h/b⩽3.0−0.008(h/b)+0.777, 3.0⩽h/b⩽4.0由强度条件和题目要求,设计程序框图如下①:①由Structorizer生成关于变量符号的说明:题目中的符号αβνσD1σD2σD3程序中的符号alpha beta nu sigma_D1 sigma_D2 sigma_D3题目中的符号τD2τD3[ζ] √σD22+4τD22√σD32+4τD32程序中的符号tau_D2 tau_D3sigma_safe sigma2 sigma3程序如下:#include <stdio.h>#include <math.h>/*本程序只用于在其它所需值已经算出的情况下计算h和b*/void main(){void calculate(double,double,double *,double *,double *);/*声明计算α,β,ν的函数*/ double convert_integer(double);/*声明将h,b化整的函数*/double D,sigma_safe,F_N,M_x,M_y,M_z;/*所需的值*/double h,b,alpha,beta,nu,sigma_D1,sigma_D2,sigma_D3,tau_D2,tau_D3,sigma2,sigma3; double S,h1,b1,alpha1,beta1,nu1,S_min;double *_alpha=&alpha,*_beta=&beta,*_nu=νdouble *_alpha1=&alpha1,*_beta1=&beta1,*_nu1=&nu1;char i;do{printf("请输入计算所需要的数据\n");printf("主轴颈直径D(单位mm)\t\t");scanf("%lf",&D);printf("许用应力[σ](单位MPa)\t\t");scanf("%lf",&sigma_safe);printf("危险截面处的轴力F_N(单位N)\t");scanf("%lf",&F_N);printf("危险截面处的弯矩M_x(单位N·m)\t");scanf("%lf",&M_x);printf("危险截面处的弯矩M_y(单位N·m)\t");scanf("%lf",&M_y);printf("危险截面处的弯矩M_z(单位N·m)\t");scanf("%lf",&M_z);printf("\nD=%.0fmm,[σ]=%.1fMPa,F_N=%.1fN,M_x=%.1fN·m,M_y=%.1fN·m,M_z=%. 1fN·m\n",D,sigma_safe,F_N,M_x,M_y,M_z);printf("确认输入无误？[Y/N]\t\t");scanf("%s",&i);printf("\n********************************************************\n");}while(!(i=='Y'||i=='y'));D=D/1000;sigma_safe=sigma_safe*1000000;/*计算过程中的所有物理量都化为标准单位(N,N·m,m,Pa).*/h=1.4*D;b=h/4;S_min=h*b;/*给S_min存入一个初值*/for(h=1.4*D;h<=1.6*D;h+=0.0001)/*精确到0.1mm*/for(b=h/4;b<=h/2.5;b+=0.0001){calculate(h,b,_alpha,_beta,_nu);sigma_D1=F_N/(b*h)+6*M_z/(b*b*h)+6*M_x/(b*h*h) ;sigma_D2=F_N/(b*h)+6*M_z/(b*b*h);sigma_D3=F_N/(b*h)+6*M_x/(b*h*h) ;tau_D2=M_y/(b*b*h*alpha) ;tau_D3=nu*tau_D2;sigma2=sqrt(sigma_D2*sigma_D2+4*tau_D2*tau_D2);sigma3=sqrt(sigma_D3*sigma_D3+4*tau_D3*tau_D3);if(sigma_D1<=sigma_safe&&sigma2<=sigma_safe&&sigma3<=sigma_safe){S=h*b;/*double型可以保证小数点后14位准确*/if(S<S_min){S_min=S;h1=convert_integer(h);b1=convert_integer(b);/*h,b化整*/calculate(h1,b1,_alpha1,_beta1,_nu1);}}}printf("合适的h,b取值分别为:\n\th=%.0fmm\tb=%.0fmm\n对应的尺寸系数分别为:\n\talpha=%.5f\tbeta=%.5f\tnu=%.5f\n",h1*1000,b1*1000,alpha1,beta1,nu1);}void calculate(double h,double b,double *_alpha,double *_beta,double *_nu)/*计算alpha,beta,nu的子程序*/{if(h/b<=3){*_alpha=0.213+0.018*h/b;*_beta=0.179+0.028*h/b;*_nu=0.837-0.028*h/b;} else{*_alpha=0.222+0.015*h/b;*_beta=0.209+0.018*h/b;*_nu=0.777-0.008*h/b;} }double convert_integer(double x)/*将h,b化整的子程序*/{int y;double z;x=x*1000;/*单位换成,mm*/y=(int)(x+0.5);/*转换为整数，加0.5是为了四舍五入*/z=(double)y;z=z/1000;return z;}上机调试,得到结果如下图:参考文献[1]聂毓琴,孟广伟.材料力学[M].北京:机械工业出版社,2004.[2]聂毓琴,吴宏.材料力学实验与课程设计[M].北京:机械工业出版社,2004.[3]谭浩强.C语言程序设计(第四版)[M].北京:清华大学出版社,2010.。
材料力学课程设计说明书完整版
设计题目：单缸柴油机曲轴的强度设计及刚度计算设计数据：2-a-3指导老师：孟广伟材料力学课程设计说明书学院：机械科学与工程学院班级：140404班姓名：金鹤峰学号：14040410卡号：200402722目录一、材料力学课程设计的目的--------------------------------3二、材料力学课程设计的任务和要求--------------------------31、设计说明书的要求2、分析讨论及说明部分的要求3、收获，希望，要求，建议4、程序计算部分的要求5、材料力学课程设计的一般过程三、设计题目----------------------------------------------41、2-1设计题目------------------------------------------------42、设计内容----------------------------------------------------5（1）外力分析（2）内力分析3、曲柄颈直径，主轴颈直径---------------------------------------74、校核曲柄臂的强度---------------------------------------------75、校核主轴颈H-H处的疲劳强度-----------------------------------96、用能量法计算A-A截面的转角-----------------------------------9四、设计的改进措施及方法----------------------------------11五、计算机程序-------------------------------------------12（1）程序框图-----------------------------------------12 （2）C语言程序----------------------------------------12 （3）输出结果-----------------------------------------15 （4）标识符-------------------------------------------15六、设计体会---------------------------------------------16七、参考文献----------------------------------------------16一、材料力学课程设计的目的:本课程设计的目的在于系统学完材料力学之后，能结合工程中的实际题，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解决工程实际问题的目的。
吉林大学材料力学复习题
计算题： 计算题： 1、一拱由刚性块 ，BC和拉杆 组成，受均布 和拉杆AC组成 、一拱由刚性块AB， 和拉杆 组成， 载荷q=90kN/m。若R=12m，拉杆的许用应力 载荷 。 ， [σ]=150MPa，试设计拉杆的直径 。 ，试设计拉杆的直径d。 解(1)受力分析 受力分析 解得： 解得：FCx=540kN FCy=1080kN (2)轴径设计 轴径设计
• D、无法比较 无法比较
• 3、圆轴受集度为 mq 的均布扭转力偶矩作 、 如图所示。 用，如图所示。则该轴的刚度条件下面正确 的是（ 的是（ ）。 mq /(GI p ) ≤ [ϕ ′] B、 mq l /(GI p ) ≤ [ϕ ′] A、 、 、 C、 l /(2GI ) ≤ [ϕ ′] D、 2m l /(GI ) ≤ [ϕ ′] 、 、 m q p
a适用于等截面杆b适用于直杆承受基本变形c适用于不论基本变形还是组合变形但限于直杆的横截面d适用于不论等截面或变截面直杆或曲杆基本变形或组合变形横截面或任意截面的普遍情况d2下列结论正确的是a若物体产生位移则必定同时产生变形b若物体各点均无位移则该物体必定无变形c若物体无变形则必定物体内各点均无位移d若物体产生变形则必定物体内各点均有位移b填空题1根据材料的主要性能作如下三个基本假设
2F F
B C
l
A D
l
• 简答题： 简答题： 1、若将圆形截面杆的直径增加一倍，试问杆 、若将圆形截面杆的直径增加一倍， 的抗拉刚度、 的抗拉刚度、抗扭刚度和抗弯刚度各增加 多少倍？ 多少倍？ 2、试求图示单元体的主应力大小和主平面方 、 图中应力单位： 位（图中应力单位：MPa）。 ）。
80 80 80
选择题： 选择题： σ = FN A 的应用条件（ ）。 1、拉（压）杆应力公式 的应用条件（ 、 A、应力在比例极限内 、 B、外力合力作用线必须沿着杆的轴线 、 C、应力在屈服极限内 、 D、杆件必须为矩形截面杆 、 2、等截面直杆受轴向拉力 作用而产生弹性伸长， 作用而产生弹性伸长， 、等截面直杆受轴向拉力F作用而产生弹性伸长 已知杆长为L,截面积为 材料弹性模量为E， 截面积为A,材料弹性模量为 已知杆长为 截面积为 材料弹性模量为 ，波松 比为μ 拉伸理论告诉我们， 比为μ。拉伸理论告诉我们，影响该杆横截面上的 应力因素是( )。 应力因素是( )。 A、E,µ，F B、L，A,F C、L,A,E,µ,F D、A,F 、 ， 、 、 、 3、低碳钢拉伸经过冷作硬化后，以下四种指标得到 、低碳钢拉伸经过冷作硬化后， 提高的是( ) 提高的是 A、强度极限 、比例极限 、断面收缩率 、伸长率 、强度极限B、比例极限C、断面收缩率D、
吉林大学材料力学课程设计-五种传动轴设计C轴
材料力学课程设计题目五种传动轴设计C轴姓名所在学院机械科学与工程学院专业班级工业工程（411113班）学号指导教师魏媛日期 2013年9月 14日目录:一、材料力学课程设计的目的二、材料力学课程设计的任务和要求三、设计题目（传动轴静强度、变形及疲劳强度计算）四、受力简图及轴径选择五、挠度计算六、疲劳校核七、心得体会八、计算程序一、材料力学课程设计的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，独立的计算工程中的典型零部件，以达到综合利用材料力学知识解决工程实际问题的目的。
同时，可以是同学将材料力学的理论和现代的计算方法，又提高了分析问题、解决问题的能力；既是对以前所学知识（高等数学、工程图学、理论力学、算法语言、计算机和材料力学等）的综合应用，又为后续课程（机械设计、专业课等）的学习打下基础，并初步掌握工程设计思想和设计方法，使实际工作能力有所提高。
具体有以下六项：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，运用材料力学解决工程实际中的问题。
3.由于选题力求结合专业实际，因而课程设计可以把材料力学知识与专业需要结合起来。
4.综合运用以前所学的各门课程知识（高等数学、工程图学、理论力学、算法语言、计算机等），使相关学科的知识有机的联系起来。
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、材料力学课程设计的任务和要求参加设计者要系统复习材料力学课程的全部的基本理论和方法，独立分析、判断设计题目的已知条件和所求问题，画出受力分析简图和内力图，列出理论依据并导出计算公式，独立编制计算程序，通过计算机给出计算结果，并完成设计计算说明书。
三、设计题目（传动轴静强度、变形及疲劳强度计算） 设计题目（c 轴）传动轴的材料均为优质碳素结构钢（牌号45），许用应力[]80MP σ=，经高频淬火处理，650b MPa σ=，1300MPa σ-=，1155MPa τ-=。
吉林大学材料力学课程设计b第二组数据轴设计
吉林大学材料力学课程设计-(b)--第二组数据轴设计————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：设计题目传动轴的材料均为优质碳素结构钢（牌号45），许用应力[σ]=80MPa ，经高频淬火处理，650b MPa σ=，1300MPa σ-=，1155MPa τ-=。
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. 做扭矩图及弯矩图。
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1φ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，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做必要的说明。
说明：（1） 坐标的选取均按图所示。
（2） 齿轮上的力F 与节圆相切。
（3） 表中P 为直径为D 的带轮传递的功率，1P 为直径为1D 的带轮传递的功率。
1G 为小带轮的重量，2G 为大带轮的重量。
（4）1φ为静强度条件所确定的轴径，以mm 为单位，并取偶数。
（5） 设3122431.1φφφφφφ===设计计算数据传动轴零件图设计计算数据表设计过程1.传动轴受力简图首先对传动轴进行受力分析，轴共受 7 个力作用，分别为皮带轮 D 对传动轴的力F 2和，皮带轮D 1对传动轴的力F 1和 2F 1，齿轮D 2对传动轴的力 F ，还有皮带轮 D 的重力G 2和皮带轮D 1的重力G 1，且M 1与M 2方向相反，受力简图如下图所示列公式求得：P/kW 1P /kWn/(r/min) D/mm 1D /mm2D /mm2G /N1G /Na/mm a(º) 6.6 2.915070035010080040050030M 1=184.61NM M 2=420.16NM M= M 2- M 1=235.55NM2.弯矩图及扭矩图1)在 XOY 面上传动轴受力简图如下:2)在 XOZ 面上传动轴受力简图如下:M 2=F 2*D/2 M 1=F 1*D 1/2 M=F*D 2/2根据受力平衡，可列平衡方程：12+=0M M M +0yF=∑ , 3F 1-F ay +F by -G 1-Fcos α-G 2=00Fz =∑ ，Fbz-F az -Fsin α-3F 2=0()0yM =∑,3F 1*a-G1*a+Fcos α*a-F by *3a+G 2*4a=0F AYAB F azF bzFsi3F()0zM =∑，Fsin α*a+3F2*4a-F bz *3a=0求解得：F= 4711N F1 =1054.91N F2=1200.46N Fay=1233.15N Fby=3348.15N Faz=-369.87N Fbz=5587.01N由以上各条件，可得扭矩图如下：弯矩图如下：M y 弯矩图：184420a 4532184180M y/(NMz 弯矩图：3.设计等直轴轴的直径1) 确定危险截面a2a 453138214400M z/(N比较截而 A 、B 、C 的合成弯矩大小:M A =1382.37N ·mM B =22184.94+2148.15=2156.10N ·mM C =221800.69+400=1844.58N ·.m由计算可知 B 截面的合成弯矩最大，根据扭矩图可知B 截面的扭矩也是最大，所以传动轴的危险截面在B 截面。
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设计题目传动轴的材料均为优质碳素结构钢（牌号45），许用应力[σ]=80MPa ，经高频淬火处理，650b MPa σ=，1300MPa σ-=，1155MPa τ-=。
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. 做扭矩图及弯矩图。
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1φ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，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做必要的说明。
说明：（1） 坐标的选取均按图所示。
（2） 齿轮上的力F 与节圆相切。
（3） 表中P 为直径为D 的带轮传递的功率，1P 为直径为1D 的带轮传递的功率。
1G 为小带轮的重量，2G 为大带轮的重量。
（4）1φ为静强度条件所确定的轴径，以mm 为单位，并取偶数。
设3122431.1φφφφφφ===设计计算数据传动轴零件图设计计算数据表设计过程1.传动轴受力简图首先对传动轴进行受力分析，轴共受 7 个力作用，分别为皮带轮 D 对传动轴的力2和，皮带轮1对传动轴的力1和 21，齿轮2对传动轴的力 F，还有皮带轮 D 的重力2和皮带轮1的重力G1，且M1与M2方向相反，P/kW 1P/kW n/(r/min)D/mm 1D/mm2D/mm2G/N1G/N a/mm a(º)6.6 2.9 150 700 350 100 800 400 500 30受力简图如下图所示列公式求得：M 1=184.61NM M 2=420.16NM M= M 2- M 1=235.55NM2.弯矩图及扭矩图1)在 XOY 面上传动轴受力简图如下:2)在 XOZ 面上传动轴受力简图如下:FAYM 2=F 2*D/2 M 1=F 1*D 1/2 M=F*D 2/2根据受力平衡，可列平衡方程：12+=0M M M +0yF=∑ , 3F 1-F ay +F by -G 1-Fcos α-G 2=00Fz =∑ ，Fbz-F az -Fsin α-3F 2=0()0yM =∑,3F 1*a-G1*a+Fcos α*a-F by *3a+G 2*4a=0()0zM =∑，Fsin α*a+3F2*4a-F bz *3a=0求解得：F= 4711N F1 =1054.91N F2=1200.46N Fay=1233.15N Fby=3348.15N Faz=-369.87N Fbz=5587.01N由以上各条件，可得扭矩图如下：ABF azF bzFsin α3F 2弯矩图如下：M y 弯矩图：Mz 弯矩图：184.61420.16a 4a 5a3a 2a 184.941800.69M y /(N ·m)3.设计等直轴轴的直径1) 确定危险截面a 2a 4a 5a3a1382.372148.15400M z /(N ·m)比较截而 A 、B 、C 的合成弯矩大小:=1382.37N ·m=22184.94+2148.15=2156.10N ·m=221800.69+400=1844.58N ·.m由计算可知 B 截面的合成弯矩最大，根据扭矩图可知B 截面的扭矩也是最大，所以传动轴的危险截面在B 截面。
A CB2)根据强度条件设计直径此题为圆轴弯扭组合变形，而传动轴的材料是碳素钢，是塑性材料，则适用第三强度理论。
[]22222314r x y z M M M Wσστσ=+=++≤其中 3d 32W π=，则3222][32d πσZY X B M M M ++≥M X =420.16N ·m M Y =184.94 N ·m M Z =2148.15 N ·m 解得：d B =1.1 1φ≥65mm 1φ≥59.09mm3)校核传动轴不同直径各段的强度;校核2的强度左端最大弯矩为1382.37 N ·m, 扭矩为184.61N ·m 右端最大弯矩为1844.58 N ·m, 扭矩为420.16N ·m∴取右端根据第三强度理论。
[]22'2'2'2314r x y z M M M Wσστσ=+=++≤ 3d 32W π=，2223232[]Y Z X M M M φσπ++≥解得：2φ≥62.2mm 由圆整取偶得： 2φ=64mm1φ=1.12φ=70.4mm则取1φ=70mm ≥59.09mm综上，1φ=70mm, 2φ=64mm4.计算2D 轮处的挠度d= 70mm E=200GPa I=π*d^4/64=1.18*10-6 1).求 Y 方向的挠度在2轮处加一沿 Y 方向的单位力 1，并绘制出单位力 1 作用下的弯矩图如下：将上述两个图对应图乘:112212[-a 184.94233210.74219.74219.7419.742184.9421800.69]0.29310.7410.743210.74310.743y z a f a EI a a a mm =⨯⨯⨯-⨯⎛⎫⨯⨯⨯+⨯+⨯⨯⨯⨯⨯⨯= ⎪⎝⎭z M --23a X2).求 Z 方向的挠度将上述两个图对应图乘:3).将 Y, Z 方向的挠度进行合成22220.29 2.05 2.07y z f f f mm mm =+=+=即传动轴的总挠度是2.07mmz M --23a X1122[(1382.37(2148.151382.37))2331 5.372 5.3711111222148.152400]2 6.373 6.37 6.372 6.373 6.3732.07z y f a a EI a a a mm=⋅⋅⋅+-⎛⎫+⋅⨯⨯⋅+-⋅⋅⋅⋅⋅ ⎪⎝⎭=5.对阶梯传动轴进行疲劳强度计算I ．首先对传动轴键槽进行疲劳强度计算因为该轴键槽为端铣加工，σb =650MPa ，所以根据《材料力学》（机械工业出版社）P369页图13-10a 可查得σK =1.8，根据《材料力学》（机械工业出版社）P369页图13-10b 可查得τK =1.48。
因为该轴经高频淬火处理，σb =650MPa ，σK =1.8，所以根据《材料力学》（机械工业出版社）P370页表13-4可查得β=2.4。
由于此传动轴工作在弯扭组合交变应力状态下，因此在进行疲劳强度计算时疲劳强度条件可写成2=≥+=22n n n n n n τστσστ。
WM M WMzy 22max max+==σ，Px W M =max τ，323πφ=W ，163πφ=P W 。
max min σσ-=，故弯矩循环系数r=-1,循环特征为对称循环；0min =τ，故扭矩循环系数r=0,循环特征为脉动循环。
所以max1σβεσσσσK n -=，ma K n τψτβετττττ+=-1。
其中max 21ττ=a ，max 21ττ=m ，2201τττψτ-=-。
参照《材料力学》（机械工业出版社）P373页表13-5可选取10.0=τψ。
在左起第一个键槽：mm φ64=2，传动轴的材料为优质碳素结构钢（牌号45），根据《材料力学》（机械工业出版社）P369页表13-2可查得78.0=σε，74.0=τε。
Nm M Dy 0=，Nm M Dz 0=，Nm M Dx 61.184=MPa Nm Nm πφM M W σDz Dy D 0=0+032=+1=2232221max , MPa Nm πφW M τP Dx 59.3=61.18416==32max则+∞=04.2×78.08.1300==max1MPaMPaσβεK σn σσσm τaττττψτβεK τn +=12=≥+∞=+=22n n n n n n τστσστ，安全。
在左起第二个键槽左边，mm φ87=3，传动轴的材料为优质碳素结构钢（牌号45），根据《材料力学》（机械工业出版社）P369页表13-2可查得75.0=σε，37.0=τε。
Nm M By 94.184=，Nm M Bz 15.2148=，Nm M Bx 61.184=MPa M M W σBz By B 28.46=+1=223max ,MPa W M τP BxB 98.1==3max , 则48.6=28.464.2×75.08.1300==max1MPaMPaσβεK σn σσσ72.165=2MPa98.110.0+298.14.2×37.048.1155=+=1MPa MPaτψτβεK τn mτaτττ2=≥48.6=+=22n n n n n n τστσστ，安全。
在左起第二个键槽右边，mm φ87=375.0=σε，37.0=τεNm M By 94.184=，Nm M Bz 15.2148=，Nm M Bx 16.420=MPa M M W σBz By B 28.46=+1=223max ,MPa W M τP BxB 51.4==3max , 则48.6=28.464.2×75.08.1300==max1MPaMPaσβεK σn σσσ76.72=2.51MPa410.0+251.44.2×37.048.1155=+=1MPa MPaτψτβεK τn mτaτττ2=≥45.6=+=22n n n n n n τστσστ，安全。
左起第三个键槽：Nm M Ey 0=，Nm M Ez 0=，Nm M Ex 16.420=则+∞==max1σβεK σn σσσ2=≥+∞=+=22n n n n n n τστσστ，安全。
II ．再对传动轴阶梯轴进行疲劳强度计算 可利用c 语言来求解由于σb =650MPa ，mm φ70=1，mm φ64=2，mm φ87=3，mm φ74=4,1.1=21φφ 数据表格如下表：已知 条 件 过渡处（校核点） 1 2 3 4 5 直径φ（mm ） 6470747064Y 方向弯矩（KNm ） 0 92.47 27.28 860.15 900.34 Z 方向弯矩（KNm ） 691.19 1765.26 925.37 202.19 200 扭矩（KNm ） 184.16 184.16 420.16 420.16 420.16 初始应力 集中系数K σ1.902.35 1.87 1.85 1.90 K τ1.481.421.481.481.48尺寸系数σε0.78 0.78 0.75 0.78 0.78 τε0.740.740.73 0.740.74敏感系数τψ 0.1 表面质量系数β2.4计 算 结 果m ax σ(MPa) 26.87 52.52 23.28 62.25 35.85 m ax τ(MPa)3.59 2.74 5.28 6.24 8.17 σn11.00 4.55 12.40 11.56 8.24 τn 92.56 125.66 62.11 53.21 40.67 στn10.92 4.55 12.16 11.30 8.08 是否安全是是是是是C 语言运行截图如下：综上所述，阶梯传动轴各个截面符合疲劳强度条件。