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1、材料力学学课程设设计题目五种种传动轴轴设计姓名郭宇宇所在学院院机械科科院与工工程学院院专业班级级工业工工程学号41109113111指导教师师聂毓琴日期 20011年12月12日目录一、材料料力学课课程设计计的目的的本课程设设计是在在系统学学完材料料力学课课程之后后，结合合工程实实际中的的问题，运运用材料料力学的的基本理理论和计计算方法法，独立立的计算算工程中中的典型型零部件件，以达达到综合合利用材材料力学学知识解解决工程程实际问问题的目目的。同同时，可可以是同同学将材材料力学学的理论论和现代代的计算算方法，又又提高了了分析问问题、解解决问题题的能力力；既是是对以前前所学知知识（高高等数学学、
2、工程程图学、理论力力学、算算法语言言、计算算机和材材料力学学等）的的综合应应用，又又为后续续课程（机机械设计计、专业业课等）的的学习打打下基础础，并初初步掌握握工程设设计思想想和设计计方法，使使实际工工作能力力有所提提高。具具体有以以下六项项：1. 使所学的的材料力力学知识识系统化化、完整整化。2. 在系统全全面复习习的基础础上，运运用材料料力学解解决工程程实际中中的问题题。3. 由于选题题力求结结合专业业实际，因因而课程程设计可可以把材材料力学学知识与与专业需需要结合合起来。4. 综合运用用以前所所学的各各门课程程知识（高高等数学学、工程程图学、理论力力学、算算法语言言、计算算机等），使使相
3、关学学科的知知识有机机的联系系起来。5. 初步了解解和掌握握工程实实践中的的设计思思想和设设计方法法。6. 为后续课课程的教教学打下下基础。二、材料料力学课课程设计计的任务务和要求求参加设计计者要系系统复习习材料力力学课程程的全部部的基本本理论和和方法，独独立分析析、判断断设计题题目的已已知条件件和所求求问题，画画出受力力分析简简图和内内力图，列列出理论论依据并并导出计计算公式式，独立立编制计计算程序序，通过过计算机机给出计计算结果果，并完完成设计计计算说说明书。三、设计计题目（传动轴轴静强度度、变形形及疲劳劳强度计计算）1) 设计题目目（7.66.1）传动轴的的材料均均为优质质碳素结构钢钢（
4、牌号号45），许许用应力力，经高高频淬火火处理，。磨削轴的表面，键槽断面均为端铣加工，阶梯轴过渡圆弧均为，疲劳安全系数。要求：1. 绘出传动动轴的受受力简图图。2. 作扭矩图图及弯矩矩图。3. 根据强度度条件设设计等直直轴。4. 计算齿轮轮处轴的的挠度（均按直径的等直杆计算）。5. 对阶梯传传动轴进进行疲劳劳强度计计算。（若若不满足足，采取取改进措措施使其其满足疲疲劳强度度要求）。6. 对所取数数据的理理论根据据作必要要的说明明。说明：（1） 齿轮上的的力均与与节圆相相切。（2） 为直径为为的带轮轮传递的的功率，为直径的带轮传递的功率。为小带轮的重量，为大带轮的重量。图1- 1传动轴轴力学简简
5、图图1- 2传动轴轴零件图图为静强度度条件所所确定的的轴径，以以为单位位，并取取偶数。设2) 设计计算算数据P/kWW/kWn/(rr/miin)D/mmm/mm/mm/N/Na/mmma()14.005.145075035022075040030025四、受力力简图及及轴径选选择 而，所以，故可得弯矩图1-4因此， 对于平面单独作用时如图1-5单独作用时如图1-6 单独作用时如图1-7 图1- 3 图1- 4 图1- 5 图1- 6对于平面单独作用时如图1-8单独作用时如图1-9合力矩和方向分别如图1-10、图1-11故危险点为点 对于等直轴，由第三强度理论知故有所以 故等直轴直径取。 图1
6、- 7 图1- 8 图1- 9 图1- 10五、挠度度计算挠度计算在面内 图1- 11 图1- 12在平面内所以合挠度 图1- 13 图1- 14六、疲劳劳校核1) 校核的相相关数据据，过过渡圆弧弧，安全全系数。2) 校核类型型的确定定校核的轴轴有键槽槽、轴肩肩，这些些部位易易引起应应力集中中，故易易形成疲疲劳裂纹纹，故需需要校核核。共七七处。图1- 15由传动轴轴的工作作特点知知，其处处于弯扭扭组合的的交变应应力状态态，其中中弯曲正正应力按按对称循循环变化化，切应应力按脉脉动循环环变化。对于弯曲曲正应力力交变扭转转切应力力及其循循环特征征有效应力力集中系系数（查查机械设设计手册册得）数系值点
7、12345671.7661.8001.6001.7661.6551.9221.7661.5441.3551.2111.5441.2441.4771.5440.8880.8440.8440.8440.8440.8440.8880.8110.8110.7880.7880.7880.7880.8112.52.52.52.52.52.52.53) 相关计算算公式弯曲对称称循环：扭转脉动动循环：弯扭组合合交变应应力下的的安全系系数：4) 各点校核核对于点，（查表表所得）该点不受弯曲正应力，只受扭转切应力。因此为扭转脉动循环。故满足疲疲劳条件件。对于点，该点受受弯曲正正应力和和扭转切切应力。故满足疲疲劳条
8、件件。对于点，该点受受弯曲正正应力和和扭转切切应力。故满足疲疲劳条件件。对于点，（查表表所得）该该点受弯弯曲正应应力和扭扭转切应应力。故满足疲疲劳条件件。对于点，该点受受弯曲正正应力和和扭转切切应力。故满足疲疲劳条件件。对于点，该点受受弯曲正正应力和和扭转切切应力。故满足疲疲劳条件件。对于点，（查表表所得）该该点不受受弯曲正正应力，只只受扭转转切应力力。因此此为扭转转脉动循循环。故满足疲疲劳条件件。综上所述述，该轴轴满足疲疲劳强度度要求。七、心得得体会通过本次次课程设设计，让让我对材材料力学学知识有有了重新新的认识识，并且且有了进进一步的的提高，同同时，也也在完成成的过程程中了解解到了一一般零
9、件件的设计计校核过过程，使使自己对对机械设设计有了了更加深深刻的认认识。在在设计过过程中，使使用了多多种软件件，如aautoocadd，offfice，vissuallc+等，使使自己的的计算机机水平有有所提高高，也发发现了自自己这方方面的不不足，为为日后学学习指明明了方向向。在设设计过程程中，自自己查阅阅了一些些机械方方面的资资料，扩扩展了自自己的视视野，同同时也培培养了自自己对机机械专业业的兴趣趣。也为为自己后后续相关关课程的的学习奠奠定了基基础。八、参考考文献材料力力学聂毓琴孟广伟机械工工业出版版社 20004.2材料力力学实验验与课程程设计聂毓琴吴宏机械工业出版社 2006.6机械设设
10、计手册册（第二二版）徐灏机械工工业出版版社机械设设计师手手册王少怀机械工工业出版版社九、附：计算程程序#inccludde#inccluddemainn()flooat P,PP1,nn,D,D1,D2,G2,G1,a,aang,xu;floaat MMe2,Me11,Mee;floaat FF2,FF1,FF;floaat MMfcoos,MMg133f1,Mg22,Mffsinn,M33F2,Md,Mdxx,d;longg dooublle EE,I,fayy,faaz,ffa;int d0,d1,d2,d3,d4,nummberr;floaat tt1,kk2,ee2,bb,taa,u,
11、wp11;floaat qq1,ttm,nn2,ee1,kk1,nn1,nn12,w,qq;prinntf(innputt P=);scaanf(%ff,&P);prinntf(innputt P11=);sccanff(%f,&P11);prinntf(innputt n=);scaanf(%ff,&n);prinntf(innputt D=);scaanf(%ff,&D);prinntf(innputt D11=);sccanff(%f,&D11);prinntf(innputt D22=);sccanff(%f,&D22);prinntf(innputt G22=);sccanff(%f
12、,&G22);prinntf(innputt G11=);sccanff(%f,&G11);prinntf(innputt a=);scaanf(%ff,&a);prinntf(innputt anng=);sscannf(%f,&aang);prinntf(innputt xuu=);sccanff(%f,&xuu);prinntf(%ff,%ff,%ff,%ff,%ff,%ff,%ff,%ff,%ff,%ffn,P,P1,n,DD,D11,D22,G22,G11,a,angg);Me1=95449*PP1/nn;Mee2=995499*P/n;MMe=MMe2-Me11;F=Mee/D22
13、*2*10000;FF1=MMe1/D1*2*110000;F22=Mee2/DD*2*10000;prinntf(%ff,%ff,%ff,%ff,%ff,%ffn,Mee2,MMe1,Me,F2,F1,F);Mfcoos=aa/10000*F*ccos(angg/1880*33.144159926);Mg133f1=0.666666666667*(G11+3*F1)*a/10000;Mg2=G2*a/110000;Mfsiin=(F*aa/10000)*siin(115.00/1880.00*3.141159226);M3F22=3*F2*a/110000;Md=ssqrtt(Mgg2*MM
14、g2+M3FF2*MM3F22);Mdx=Me11+Mee;d=poow(332/33.144159926/xu/10000/110000*sqqrt(Md*Md+Mdxx*Mddx),0.333333333333333);d0=dd;d22=d00/1.21;d3=d0/1.11;d44=d00/1.21/1.11;prinntf(thhe aavaiilabble d iis dd0=%dnn,dd0);prinntf(d=%fn,d);E=2000.000*110000*10000*10000;I=3.141159226*dd*d*d*dd/644.0000;fay=(0.5*(a/11
15、0000)*(a/110000)*MMfcoos*00.66666666677+Mffcoss*(aa/10000)*(aa/10000)-0.75*(a/10000)*(a/10000)*Mg113f11+0.5*(a/110000)*(a/110000)*MMg2)/(EE*I);prinntf(faay=%fnn,ffay);faz=(aa/10000.0)*(a/10000.00)*00.33333333333*Mffsinn+(aa/10000.0)*(a/10000.00)*MMfsiin+(a/110000.0)*(a/110000)*00.5*M3FF2)/(E*I);prin
16、ntf(faaz=%fnn,ffaz);fa=ssqrtt(faay*ffay+fazz*faaz);prinntf(faa=%ffn,faa);prinntf(plleasse pput in thee poointts nummberr );sccanff(%f,&nuumbeer);if(nnumbber=1|nuumbeer=7) priintff(iinpuut tt1=);sscannf(%f,&tt1);prinntf(innputt k22=);sccanff(%f,&k22);prinntf(innputt e22=);sccanff(%f,&e22);prinntf(inn
17、putt b=);scaanf(%ff,&b);prinntf(innputt taa=);sccanff(%f,&taa);prinntf(innputt u=);scaanf(%ff,&u);prinntf(innputt wpp1=);sscannf(%f,&wwp1);tm=00.5*(Mee/wpp1);n2=tt1/(k2/e2/b*tta+uu*tmm);if(nn2=2.0000) prrinttf(it is saffe);elsee prrinttf(it is nott saafe);elseeswiitchh(nuumbeer)casse22: wpp1=33.1441
18、59926*(d22)*(d2)*(dd2)/16.0;ww=wpp1/22.0;q=00.5*sqrrt(MMfcoos*MMfcoos/44.0+Mfssin*Mfssin/4.0)/w;tm=0.55*(MMe/wwp1);brreakk; ccasee3: wwp1=3.1141559266*(dd3)*(d33)*(d3)/166.0; w=wp11/2.0;q=sqqrt(3700.8221*3370.8211+2775.5525*2755.5225)/w;ttm=00.5*(Mee/wpp1);breeak; ccasee4: wwp1=17.7;ww=8.18;q=ssqrtt
19、(3330.6693*3300.6993+6616.0466*6116.0046)/w;tm=0.55*(Me+Me11)/wwp1);brreakk; ccasee5: wwp1=3.1141559266*d00*d00*d00/166.0;w=wwp1/2.00;q=sqrrt(779.6635*79.6355+7229.5535*7299.5335)/w;ttm=00.5*(MMe+MMe1)/wpp1);breeak; caase6: wpp1=33.144159926*d0*d0*d0/16.0;ww=wpp1/22.0;q=ssqrtt(2445*2245+4211.533*422
20、1.553)/w;ttm=00.5*(MMe+MMe1)/wpp1);breeak;prinntf(innputt q11=);sccanff(%f,&q11);prinntf(innputt e11=);sccanff(%f,&e11);prinntf(innputt k11=);sccanff(%f,&k11);prinntf(innputt t11=);sccanff(%f,&t11);prinntf(innputt k22=);sccanff(%f,&k22);prinntf(innputt e22=);sccanff(%f,&e22);prinntf(innputt b=);scaanf(%ff,&b);prinntf(innputt taa=);sccanff(%f,&taa);prinntf(innputt u=);scaanf(%ff,&u);n1=qq1*bb*e11/k11/q;n2=tt1/(k2/e2/b*tta+uu*tmm);n12=n1*n2/sqrrt(nn1*nn1+nn2*nn2);if(n122=22.0000) priintff(iit iis ssafee);