材料力学课程设计 五种传动轴
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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
(b)
班级:11级机械城轨二班
姓名:***
学号:********
指导老师:***
2013年6月
目录
一.设计目的: (3)
二.材料力学课程设计的任务和要求 (3)
三.设计题目: (3)
四.设计内容 (5)
五.程序设计 (20)
六、课程设计总结 (23)
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。磨削面的表面,键槽均为
端铣加工,阶梯轴过度圆弧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. 作出扭矩图和弯矩图;
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Φ1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. 对所采取数据的理论根据作必要的说明。
说明:
1.坐标的选取按图1所示。
2.齿轮上的力F与节圆相切。
3.表中P为直径为D的带轮的传递的功率,P1为直径为D1的带轮传递的功率。G1为小带轮的重量,G2为大带轮的重量;
4. Φ1为静强度条件所确定的轴径,以mm为单位,并取偶数。设Φ1/Φ2=Φ3/Φ4=Φ2/Φ3=1.1
图一:转动轴力学图
表一:设计计算数据表
组
数据
P/KW P1/KW n/(r/min) D/㎜D1/㎜D2/㎜G2/N G1/N a/㎜α/°
2
22 9.6 19.1 900
7
700
2
280
2
250
6
650
3
300
4
400
3
30
图二:传动轴零件图
四.设计内容(1)绘出传动轴的受力简图:
此传动轴为弯扭组合变形,将各力分解得到上图。
由力矩与功率关系式:M
e =9549·
n
P
得,
M x =F
2
·
2
D
=9549·
900
6.9
=101.85(N·m) ⇒F2=291.07N
M x1= F
1
·
2
1
D
=9549·
900
1.
19
=202.65 ⇒F1=1447.51N
M x2=F·
2
2
D
= M
x
- M
x1
=-100.80 ⇒F=-806.36N
X-Y平面受力分析:
在x=a处列弯矩方程,得3F
1·a -G
1
·a-F
y2
·3a+F·cosα·a+G
2
·4a=0
解得:F
y2
=1981.40N
由Y方向受力平衡得,3F
1 +F
y2
-F
y1
-G
1
G
2
-F·cosα
2
=0
解得,F
y1
=6072.26N
X-Z平面受力分析:
在x=a处列弯矩方程得,
F·sinα·a+3F
2·4a-F
z2
·3a=0 解得:F
z2
=1029.89N
由沿z方向受力平衡得,
F z1+F·sinα+3F
2
- F
z2
=0 解得:F
z1
=559.86N