材料力學課程設計---傳動軸靜強度、變形及疲勞強度

1、<p><b>　　材料力學課程設計</b></p><p>　　題目傳動軸靜強度、變形及疲勞強度 </p><p>　　姓名 </p><p>　　學院 汽車工程學院 </p><p>　　班級 </p

2、><p>　　目 錄</p><p>　　一、材料力學課程設計的目的1</p><p>　　二、材料力學課程設計的任務和要求1</p><p>　　三、設計題目（傳動軸靜強度、變形及疲勞強度計算）2</p><p>　　四、受力簡圖及軸徑選擇3</p><p><b>

3、;　　五、撓度計算5</b></p><p><b>　　六、疲勞校核6</b></p><p><b>　　七、心得體會10</b></p><p><b>　　八、參考文獻10</b></p><p>　　九、附：計算程序10</p>&

4、lt;p>　　一、材料力學課程設計的目的</p><p>　　本課程設計是在系統(tǒng)學完材料力學課程之后，結(jié)合工程實際中的問題，運用材料力學的基本理論和計算方法，獨立的計算工程中的典型零部件，以達到綜合利用材料力學知識解決工程實際問題的目的。同時，可以是同學將材料力學的理論和現(xiàn)代的計算方法，又提高了分析問題、解決問題的能力；既是對以前所學知識（高等數(shù)學、工程圖學、理論力學、算法語言、計算機和材料力學等）的綜合應

5、用，又為后續(xù)課程（機械設計、專業(yè)課等）的學習打下基礎，并初步掌握工程設計思想和設計方法，使實際工作能力有所提高。具體有以下六項：</p><p>　　使所學的材料力學知識系統(tǒng)化、完整化。</p><p>　　在系統(tǒng)全面復習的基礎上，運用材料力學解決工程實際中的問題。</p><p>　　由于選題力求結(jié)合專業(yè)實際，因而課程設計可以把材料力學知識與專業(yè)需要結(jié)合起來。&l

6、t;/p><p>　　綜合運用以前所學的各門課程知識（高等數(shù)學、工程圖學、理論力學、算法語言、計算機等），使相關學科的知識有機的聯(lián)系起來。</p><p>　　初步了解和掌握工程實踐中的設計思想和設計方法。</p><p>　　為后續(xù)課程的教學打下基礎。</p><p>　　二、材料力學課程設計的任務和要求</p><p>

7、;　　參加設計者要系統(tǒng)復習材料力學課程的全部的基本理論和方法，獨立分析、判斷設計題目的已知條件和所求問題，畫出受力分析簡圖和內(nèi)力圖，列出理論依據(jù)并導出計算公式，獨立編制計算程序，通過計算機給出計算結(jié)果，并完成設計計算說明書。</p><p>　　三、設計題目（傳動軸靜強度、變形及疲勞強度計算）</p><p>　　設計題目（7.6.1）</p><p>　　傳動軸的

8、材料均為優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼（牌號45），許用應力，經(jīng)高頻淬火處理，，，。磨削軸的表面，鍵槽斷面均為端銑加工，階梯軸過渡圓弧均為，疲勞安全系數(shù)。</p><p><b>　　要求：</b></p><p>　　繪出傳動軸的受力簡圖。</p><p><b>　　作扭矩圖及彎矩圖。</b></p><p>

9、　　根據(jù)強度條件設計等直軸。</p><p>　　計算齒輪處軸的撓度（均按直徑的等直桿計算）。</p><p>　　對階梯傳動軸進行疲勞強度計算。（若不滿足，采取改進措施使其滿足疲勞強度要求）。</p><p>　　對所取數(shù)據(jù)的理論根據(jù)作必要的說明。</p><p><b>　　說明：</b></p>&l

10、t;p>　　齒輪上的力均與節(jié)圓相切。</p><p>　　為直徑為的帶輪傳遞的功率，為直徑的帶輪傳遞的功率。為小帶輪的重量，為大帶輪的重量。</p><p>　　圖1- 1傳動軸力學簡圖</p><p>　　圖1- 2傳動軸零件圖</p><p>　　為靜強度條件所確定的軸徑，以為單位，并取偶數(shù)。設</p><p&g

11、t;<b>　　設計計算數(shù)據(jù)</b></p><p>　　四、受力簡圖及軸徑選擇</p><p>　　五、撓度計算(圖層法)</p><p><b>　　六、疲勞校核</b></p><p><b>　　校核的相關數(shù)據(jù)</b></p><p>　　，，

12、，過渡圓弧，安全系數(shù)。</p><p><b>　　校核類型的確定</b></p><p>　　校核的軸有鍵槽、軸肩，這些部位易引起應力集中，故易形成疲勞裂紋，故需要校核。共七處。</p><p><b>　　圖1- 16</b></p><p>　　由傳動軸的工作特點知，其處于彎扭組合的交變應力狀

13、態(tài)，其中彎曲正應力按對稱循環(huán)變化，切應力按脈動循環(huán)變化。</p><p><b>　　對于彎曲正應力 </b></p><p>　　交變扭轉(zhuǎn)切應力及其循環(huán)特征</p><p>　　有效應力集中系數(shù)（材料力學第二版）</p><p><b>　　相關計算公式</b></p><p&

14、gt;<b>　　彎曲對稱循環(huán)：</b></p><p><b>　　扭轉(zhuǎn)脈動循環(huán)：</b></p><p>　　彎扭組合交變應力下的安全系數(shù)：</p><p><b>　　各點校核</b></p><p>　　對于點，，（查表所得）該點不受彎曲正應力，只受扭轉(zhuǎn)切應力。因此為扭

15、轉(zhuǎn)脈動循環(huán)。</p><p><b>　　故滿足疲勞條件。</b></p><p>　　對于點，，該點受彎曲正應力和扭轉(zhuǎn)切應力。（2點在a處</p><p><b>　　故滿足疲勞條件。</b></p><p>　　對于點，，該點受彎曲正應力和扭轉(zhuǎn)切應力。</p><p>&

16、lt;b>　　故滿足疲勞條件。</b></p><p>　　對于點，，（查表所得）該點受彎曲正應力和扭轉(zhuǎn)切應力。</p><p><b>　　故滿足疲勞條件。</b></p><p>　　對于點，，該點受彎曲正應力和扭轉(zhuǎn)切應力。</p><p><b>　　故滿足疲勞條件。</b&g

17、t;</p><p>　　對于點，，該點受彎曲正應力和扭轉(zhuǎn)切應力。</p><p><b>　　故滿足疲勞條件。</b></p><p>　　對于點，，（查表所得）該點不受彎曲正應力，只受扭轉(zhuǎn)切應力。因此為扭轉(zhuǎn)脈動循環(huán)。</p><p>　　故滿足疲勞條件。綜上所述，該軸滿足疲勞強度要求。</p><

18、p><b>　　七、心得體會</b></p><p>　　通過本次的材料力學設計，我充分的認識到了自己知識點的不足，以及對于實際應用的缺陷。這次課程設計很好的鍛煉了我的實踐能力，并且將C語言和傳統(tǒng)的解題方法相結(jié)合，可以大大的提高解題效率和避免無意義的重復運算。通過這次的設計，更加認識到對于知識點融會貫通的重要性以及對于新技術(shù)新方法善于接納。</p><p>&l

19、t;b>　　八、參考文獻</b></p><p>　　《材料力學》 聶毓琴 孟廣偉 機械工業(yè)出版社 2004.2</p><p>　　《材料力學實驗與課程設計》 聶毓琴 吳宏 機械工業(yè)出版社 2006.6</p><p>　　《C程序設計》（第四版） 譚浩強

20、 清華大學出版社 2010.10</p><p><b>　　九、附：計算程序</b></p><p>　　#include<stdio.h></p><p>　　#include<math.h></p><p><b>　　main()</b></p>

21、<p>　　{float P,P1,n,D,D1,D2,G2,G1,a,ang,xu;</p><p>　　float Me2,Me1,Me;</p><p>　　float F2,F1,F;</p><p>　　float Mfcos,Mg13f1,Mg2,Mfsin,M3F2,Md,Mdx,d;</p><p>　　long

22、double E,I,fay,faz,fa;</p><p>　　int d0,d1,d2,d3,d4,number;</p><p>　　float t1,k2,e2,b,ta,u,wp1;</p><p>　　float q1,tm,n2,e1,k1,n1,n12,w,q;</p><p>　　printf("input P=&

23、quot;);scanf("%f",&P);</p><p>　　printf("input P1=");scanf("%f",&P1);</p><p>　　printf("input n=");scanf("%f",&n);</p><p>

24、;　　printf("input D=");scanf("%f",&D);</p><p>　　printf("input D1=");scanf("%f",&D1);</p><p>　　printf("input D2=");scanf("%f",&a

25、mp;D2);</p><p>　　printf("input G2=");scanf("%f",&G2);</p><p>　　printf("input G1=");scanf("%f",&G1);</p><p>　　printf("input a=&qu

26、ot;);scanf("%f",&a);</p><p>　　printf("input ang=");scanf("%f",&ang);</p><p>　　printf("input xu=");scanf("%f",&xu);</p><p&

27、gt;　　printf("%f,%f,%f,%f,%f,%f,%f,%f,%f,%f\n",P,P1,n,D,D1,D2,G2,G1,a,ang);</p><p>　　Me1=9549*P1/n;Me2=9549*P/n;Me=Me2-Me1;</p><p>　　F=Me/D2*2*1000;F1=Me1/D1*2*1000;F2=Me2/D*2*1000;<

28、/p><p>　　printf("%f,%f,%f,%f,%f,%f\n",Me2,Me1,Me,F2,F1,F);</p><p>　　Mfcos=a/1000*F*cos(ang/180*3.1415926);</p><p>　　Mg13f1=0.666666667*(G1+3*F1)*a/1000;</p><p>　

29、　Mg2=G2*a/1000;</p><p>　　Mfsin=(F*a/1000)*sin(15.0/180.0*3.1415926);</p><p>　　M3F2=3*F2*a/1000;</p><p>　　Md=sqrt(Mg2*Mg2+M3F2*M3F2);</p><p>　　Mdx=Me1+Me;</p><

30、;p>　　d=pow(32/3.1415926/xu/1000/1000*sqrt(Md*Md+Mdx*Mdx),0.33333333333);</p><p>　　d0=d;d2=d0/1.21;d3=d0/1.1;d4=d0/1.21/1.1;</p><p>　　printf("the available d is d0=%d\n",d0);</p&g

31、t;<p>　　printf("d=%f\n",d);</p><p>　　E=200.00*1000*1000*1000;</p><p>　　I=3.1415926*d*d*d*d/64.000;</p><p>　　fay=(0.5*(a/1000)*(a/1000)*Mfcos*0.66666667+Mfcos*(a/100

32、0)*(a/1000)-0.75*(a/1000)*( a/1000)*Mg13f1+0.5*(a/1000)*(a/1000)*Mg2)/(E*I);</p><p>　　printf("fay=%f\n",fay);</p><p>　　faz=((a/1000.0)*(a/1000.0)*0.33333333*Mfsin+(a/1000.0)*(a/1

33、000.0)*Mfsin+(a/1000.0)*</p><p>　　(a /1000)*0.5*M3F2)/(E*I);</p><p>　　printf("faz=%f\n",faz);</p><p>　　fa=sqrt(fay*fay+faz*faz);</p><p>　　printf("fa=%

34、f\n",fa);</p><p>　　printf("please put in the point's number ");scanf("%f",&number);</p><p>　　if(number==1||number==7) </p><p>　　{printf("input

35、t1=");scanf("%f",&t1);</p><p>　　printf("input k2=");scanf("%f",&k2);</p><p>　　printf("input e2=");scanf("%f",&e2);</p>&

36、lt;p>　　printf("input b=");scanf("%f",&b);</p><p>　　printf("input ta=");scanf("%f",&ta);</p><p>　　printf("input u=");scanf("%f&qu

37、ot;,&u);</p><p>　　printf("input wp1=");scanf("%f",&wp1);</p><p>　　tm=0.5*(Me/wp1);</p><p>　　n2=t1/(k2/e2/b*ta+u*tm);</p><p>　　if(n2>=2.00

38、0) printf("it is safe");</p><p>　　else printf("it is not safe");}</p><p><b>　　else</b></p><p>　　{switch(number){case'2': wp1=3.1415926*(

39、d2)*(d2)*(d2)/16.0;w=wp1/2.0;q=0.5*sqrt(Mfcos*Mfcos/4.0+Mfsin*Mfsin/</p><p>　　4.0)/w;tm=0.5*(Me/wp1);break;</p><p>　　case'3': wp1=3.1415926*(d3)*(d3)*(d3)/16.0; w=wp1/2.0;</p><

40、;p>　　q=sqrt(370.821*370.821+275.525*275.525)/w;tm=0.5*(Me/wp1);break;</p><p>　　case'4': wp1=17.7;w=8.18;q=sqrt(330.693*330.693+616.046*616.046)/w;tm=0.5*((Me+Me1)/wp1);break;</p><p>　

41、　case'5': wp1=3.1415926*d0*d0*d0/16.0;w=wp1/2.0;q=sqrt(79.635*79.635+729.535*729.535)/w;tm=0.5*((Me+Me1)/wp1);break;</p><p>　　case'6': wp1=3.1415926*d0*d0*d0/16.0;w=wp1/2.0;q=sqrt(245*245+421

42、.53*421.53)/w;tm=0.5*((Me+Me1)/wp1);break;}</p><p>　　printf("input q1=");scanf("%f",&q1);</p><p>　　printf("input e1=");scanf("%f",&e1);</p>

43、<p>　　printf("input k1=");scanf("%f",&k1);</p><p>　　printf("input t1=");scanf("%f",&t1);</p><p>　　printf("input k2=");scanf("

44、%f",&k2);</p><p>　　printf("input e2=");scanf("%f",&e2);</p><p>　　printf("input b=");scanf("%f",&b);</p><p>　　printf("in

45、put ta=");scanf("%f",&ta);</p><p>　　printf("input u=");scanf("%f",&u);</p><p>　　n1=q1*b*e1/k1/q;</p><p>　　n2=t1/(k2/e2/b*ta+u*tm);</p&g