《吉林大学材料力学课程设计76_(b)__第二组数据轴设计说明.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《吉林大学材料力学课程设计76_(b)__第二组数据轴设计说明.pdf（20页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、.word 格式.专业.专注 .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=80MPa，经高频淬火处理，650bMPa，1300MPa，1155MPa。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1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
2、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）1为静强度条件所确定的轴径，以 mm 为单位，并取偶数。设3122431.1 设计计算数据 .word 格式.专业.专注 .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/mm 2D/mm 2G/N 1G/N
3、 a/mm a()6.6 2.9 150 700 350 100 800 400 500 30.word 格式.专业.专注 .受力简图如下图所示 列公式求得：M1=184.61NM M2=420.16NM M=M2-M1=235.55NM 2.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:FAY.word 格式.专业.专注 .M2=F2*D/2 M1=F1*D1/2 M=F*D2/2 根据受力平衡，可列平衡方程：12+=0M MM 0yF ,3F1-Fay+Fby-G1-Fcos-G2=0 0Fz ，Fbz-Faz-Fsin-3F2=0 0yM
4、,3F1*a-G1*a+Fcos*a-Fby*3a+G2*4a=0 0zM，Fsin*a+3F2*4a-Fbz*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：A B Faz Fbz Fsin 3F2.word 格式.专业.专注 .弯矩图如下：My弯矩图：Mz 弯矩图：184.61 420.16 a 4a 5a 3a 2a 184.94 1800.69 My/(Nm).word 格式.专业.专注 .3.设计等直轴轴的直径 1)确
5、定危险截面 a 2a 4a 5a 3a 1382.37 2148.15 400 Mz/(Nm).word 格式.专业.专注 .比较截而 A、B、C 的合成弯矩大小:=1382.37Nm =22184.94+2148.15=2156.10Nm =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 C B.word 格式.专业.专注 .2)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。22222314rxyzMMMW 其中 3d32W，则
6、 322232dZYXBMMM MX=420.16Nm MY=184.94 Nm MZ=2148.15 Nm 解得：dB=1.1 165mm 159.09mm 3)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 Nm,扭矩为184.61Nm 右端最大弯矩为1844.58 Nm,扭矩为420.16Nm 取右端 根据第三强度理论。22222314rxyzMMMW 3d32W，2223232 YZXMMM 解得：262.2mm 由圆整取偶得：2=64mm 1=1.12=70.4mm 则取1=70mm59.09mm.word 格式.专业.专注 .综上，1=70mm,2=64
7、mm 4.计算2D轮处的挠度 d=70mm E=200GPa I=*d4/64=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 184.94233210.74219.74219.7419.742184.9421800.690.29310.7410.743210.743 10.743yzafaEIaaamm zM 23a X.word 格式.专业.专注 .2).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 22220.292.052.07yzf
8、ffmmmm 即传动轴的总挠度是 2.07mm zM 23a X 1122(1382.37(2148.15 1382.37)2331 5.372 5.3711111222148.1524002 6.373 6.376.3726.373 6.3732.07zyfaaEIaaamm.word 格式.专业.专注 .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，b=650MPa，所以根据材料力学（机械工业出版社）P369页图 13-10a可查得K=1.8，根据材料力学（机械工业出版社）P369页图13-10b可查得K=1.48。因为该轴经高频淬火处理，
9、b=650MPa，K=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=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=+=22nnnnnn。WMMWMzy22maxmax，PxWMmax，323W，163PW。maxmin，故弯矩循环系数 r=-1,循环特征为对称循环；0min，故扭矩循环系数 r=0,循环特征为脉动循环。所以max1Kn，maKn1。其中max21a，max21m，22001。参照材料力学（机械工业出版社）P373页表 13-5可选取10.0。在左起第一个键槽：mm64=2，传动轴的材料为优质碳素结构钢（
10、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=，74.0=。.word 格式.专业.专注 .NmMDy0=，NmMDz0=，NmMDx61.184=MPaNmNmMMWDzDyD0=0+032=+1=2232221max,MPaNmWMPDx59.3=61.18416=32max 则+=04.278.08.1300=max1MPaMPaKn maKn+=1 2=+=+=22nnnnnn，安全。在左起第二个键槽左边，mm87=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=，37.0=。NmMB
11、y94.184=，NmMBz15.2148=，NmMBx61.184=MPaMMWBzByB28.46=+1=223max,MPaWMPBxB98.1=3max,则48.6=28.464.275.08.1300=max1MPaMPaKn 72.165=2MPa98.110.0+298.14.237.048.1155=+=1MPaMPaKnma.word 格式.专业.专注 .2=48.6=+=22nnnnnn，安全。在左起第二个键槽右边，mm87=375.0=，37.0=NmMBy94.184=，NmMBz15.2148=，NmMBx16.420=MPaMMWBzByB28.46=+1=223m
12、ax,MPaWMPBxB51.4=3max,则48.6=28.464.275.08.1300=max1MPaMPaKn 76.72=2.51MPa410.0+251.44.237.048.1155=+=1MPaMPaKnma 2=45.6=+=22nnnnnn，安全。左起第三个键槽：NmMEy0=，NmMEz0=，NmMEx16.420=则+=max1Kn 2=+=+=22nnnnnn，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b=650MPa，mm70=1，mm64=2，mm87=3，mm74=4,.word 格式.专业.专注 .1.1=21 数据表格如下表：已
13、 知 条 件 过渡处（校核点）1 2 3 4 5 直径（mm）64 70 74 70 64 Y 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 1.90 2.35 1.87 1.85 1.90 K 1.48 1.42 1.48 1.48 1.48 尺寸系数 0.78 0.78 0.75 0.78 0.78 0.74 0.74 0.73 0.74 0.74 敏感系数 0.1 表
14、面质量系数 2.4 计 算 结 果 max(MPa)26.87 52.52 23.28 62.25 35.85 max(MPa)3.59 2.74 5.28 6.24 8.17 n 11.00 4.55 12.40 11.56 8.24 n 92.56 125.66 62.11 53.21 40.67 n 10.92 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：.word 格式.专业.专注 .word 格式.专业.专注 .word 格式.专业.专注 .综上所述，阶梯传动轴各个截面符合疲劳强度条件。由于阶梯传动轴各个截面均符合疲劳强度条件，故本
15、题不需要采取改进措施来改善疲劳强度。本题所编写的 C 程序#include#include#define PI 3.14 void main()float a,b,c,d,e,f,M,W,Mx,My,Mz,Wp,x,g,h,i,n1,n2,n12,j,k,n=2,Z1,Q1;Z1=300e6,Q1=155e6;printf(输入校核面坐标n);scanf(%f,&x);.word 格式.专业.专注 .printf(输入对应轴直径（mm）:n);scanf(%f,&d);printf(输入该截面 y 方向弯矩（kNm）n);scanf(%f,&My);printf(输入该截面 z 方向弯矩（kN
16、m）n);scanf(%f,&Mz);printf(输入该截面扭矩（kNm）n);scanf(%f,&Mx);printf(输入 Kcgmn);scanf(%f,&a);printf(输入 Ktn);scanf(%f,&b);printf(输入 Ecgmn);scanf(%f,&c);printf(输入 Etn);scanf(%f,&e);printf(输入 Ytn);scanf(%f,&f);printf(输入 Btan);scanf(%f,&i);W=PI*d*d*d/(32e9);Wp=PI*d*d*d/(16e9);.word 格式.专业.专注 .M=sqrt(My*My+Mz*Mz)
17、;g=M/W;h=Mx/Wp;printf(校核面%fn,x);printf(Cmax=%fnTmax=%fn,g,h);n1=(Z1*c*i)/(g*a);j=0.5*h*b/(e*i)+0.5*h*f;n2=Q1/j;printf(n1=%fnn2=%fn,n1,n2);k=sqrt(n1*n1+n2*n2);n12=n1*n2/k;printf(n12=%fn,n12);if(n12=n)printf(该截面满足疲劳强度要求n);else printf(该截面不满足疲劳强度要求n);6.数据处理的必要说明：本次设计使用软件：AutoCAD 2007；Microsoft Word 2007
18、；.word 格式.专业.专注 .Vc+6.0 参考文献：聂毓琴，孟广伟.材料力学.（第二版）北京：机械工业出版社，2009.1.聂毓琴，吴宏.材料力学实验与课程设计.北京：机械工业出版社，2006.6 谭浩强.C 程序设计.（第三版）北京：清华大学出版社，2005.7.材料力学课程设计的体会和收获：通过这次课程设计，我深切体会到了材料力学在工程实际中的作用，并且加深了对基本概念的理解，巩固了所学的知识。在课程设计中，起初很多的不会，但是在通过翻书查阅、询问老师同学之后，还是一一克服了其中遇到的种种问题。整个课程设计的过程中，我从整体上掌握了基本理论和现代的计算方法，提高了分析问题，解决问题的能力，把以前所学的知识（高等数学、工程图学、理论力学、c 语言和材料力学等）又进一步的巩固了一遍，也让我对这些知识有了进一步的理解，我相信这一定会为我进一步的深造打下坚实的基础。