吉林大学材料力学课程设计7.6-d--D轴设计-24.doc
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吉林大学材料力学课程设计7.6-d--D轴设计-24.doc
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relationship,establishedequivalentrelationship14,andsubject:
applicationproblem(4)--scoresandpercentageapplicationproblemreviewcontentoverviewanswersscores,andpercentageapplicationproblemofkeyis:
accordingtomeaning,
(1)determinestandardvolume(units"1")
(2)findassociate"volumeratecorrespondsto"relationship,Thenin-linesolution.CategoryfractionmultiplicationwordproblemscoreDivisionapplicationsengineeringproblemproblemXV,asubject:
reviewofthemeasurementoftheamountofcapacity,measurementandunitsofmeasurementofcommonunitsofmeasurementandtheirsignificanceinrate1,currency,length,area,volume,unitsize,volume,weightandrate.(Omitted)2,commonlyusedtimeunitsandtheirrelationships.(Slightly)withameasurementunitsZhijianofofpoly1,andofmethod2,andpolymethod3,andofmethodandpolymethodofrelationshipmeasurementdistanceofmethod1,andtoolmeasurement2,andestimates16,andsubject:
geometrypreliminaryknowledge
(1)--lineandanglereviewcontentline,andsegment,andRay,andvertical,andparallel,andangleangleofclassification(slightly)17,andsubject:
geometrypreliminaryknowledge
(2)--planegraphicsreviewcontenttriangle,andedgesshaped,andround,andfanaxisymmetricgraphicsperimeterandareacombinationgraphicsofareasubject:
Preliminaryknowledge(3)-reviewofsolidcontentcategory1-dshapesaredividedinto:
cylinderandcone2,columnisdividedinto:
cuboid,square3,coneconeofthefeaturesofcuboidsandcubesrelationshipbetweencharacteristicsofcircularconeisslightlysolidsurfaceareaandvolume1,size2,table...和材料力学课程设计说明书
材料力学
课程设计说明书
机械科学与工程学院工业工程
指导老师:
设计题目五种传动轴的静强度、变形及疲劳强度的计算
1.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各门课程的知识(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。
2.材料力学课程设计的任务和要求
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。
3.材料力学课程设计的题目
传动轴的强度、变形及疲劳强度计算
6-1设计题目
传动轴的材料为优质碳素结构钢(牌号45),许用应力[σ]=80MPa,经高频淬火处理,其σb=650MPa,σ-1=300MPa,τ-1=155MPa,磨削轴的表面,键槽均为端铣加工,阶梯轴过渡圆弧r均为2,疲劳安全系数n=2,要求:
1)绘出传动轴的受力简图;
2)作扭矩图及弯矩图;
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;(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);
6)对所取数据的理论根据作必要的说明。
说明:
a)坐标的选取均按下图6—1所示;
b)齿轮上的力F与节圆相切;
c)数据表中为直径D的皮带轮传递的功率,为直径为D1的皮带轮传递的功率。
6—2传动轴的零件图
Φ1为静强度条件所确定的轴径,尺寸最后一位数准确到mm,并取偶数。
设
图号6-4
本次课程设计采用第24组数据。
P=10.3kW,P1=11.0kW,n=800r/min,D=600mm,D1=280mm,D2=180mm,G2=700N,G1=800N,a=500mm,=35°。
4.材料力学课程设计的具体设计方案
(一)绘出传动轴的受力简图
分析传动轴的零件图(下图)和受力图(右图),为直径D的皮带轮传递的功率,所以直径D的皮带轮传递的力矩M=9549=122.943Nm,为直径为D1的皮带轮传递的功率,所以直径D2的皮带轮传递的力矩M1=9549=131.299Nm。
和平与发展是当今世界发展的主题,中国作为屹立在世界东方的大国,要担负起重要的责任。
从“亚太自由贸易区”到“亚投行”、“一带一路”,再到G20峰会,都体现出中国一个负责任的大国形象。
25
在传动轴旋转方向上由力矩守衡可得平衡方程
,即
故可解得F==-92.884N
=937.850N
=409.810N
传动轴的受力图:
传动轴的零件图:
现绘出传动轴的受力简图(如下图所示):
(二)作扭矩图及弯矩图
由传动轴的受力简图可求支反力得
=1236.577N
=2712.919N
=940.941N
=385.9N
并作出传动轴各截面的内力图:
沿y轴方向的剪力图:
Fy1=1236.577N
Fy2=2712.919N
Fy2-G2=2012.919NNN
Fy1-F*cosα=1312.630N
Fy1=1236.577N
沿z轴方向的剪力图:
Fz2=940.941N
Fz1=203.283N
Fz1-F*sinα=256.536N
扭矩图:
F*D2/2=-8.356Nm
F2*D/2=122.943Nm
沿y轴方向的弯矩图:
Fy2*a=1356.460Nm
Fy1*a=618.289Nm
3a*(Fy1-F*cosα)+Fy1*a=2587.234Nm
沿z轴方向的弯矩图:
Fz2*a=470.471Nm
Fz1*a=101.642Nm
(三)根据强度条件设计等直轴的直径
I.由于传动轴的材料为优质碳素结构钢(牌号45),因此需要选用第三强度理论进行强度计算。
根据第三强度理论=
其中
由扭矩图与弯矩图可确定危险截面在D截面右侧与E截面左侧。
在D截面右侧,,,则有在E截面左侧,,,则有
,所以等直轴只需要满足D截面右侧即可。
因此
解得,取。
由得
,取;
,取;
,取;
II.再校核是否满足静强度条件。
此时需对U截面左侧进行校核。
其中;
在U截面左侧,,,则有
因此
解得,所以满足静强度条件。
III.然后校核是否满足静强度条件。
此时需对Q截面左侧,V截面右侧和E截面左侧进行校核。
很明显,其中。
在V截面左侧,,,则有
在E截面左侧,,,则有
,因此
解得,所以不满足静强度条件。
取,由得
,取;
,取;
,取。
综上所述,,,,。
(四)计算齿轮处轴的挠度(均按直径Φ1的等直杆计算)
图中直径为D2的轮为齿轮。
I.可以在该轮处(图中B点位置)沿y轴方向加一单位力F=1,并作出单位力作用下的弯矩图图。
沿y轴方向的弯矩图:
Fy2*a=1356.460Nm
Fy1*a=618.289Nm
3a*(Fy1-F*cosα)+Fy1*a=2587.234Nm
图:
a=0.5m
其中E=200GPa(数据来源:
《材料力学》(机械工业出版社)表2-2),
此时可以利用图形互乘法求齿轮处该轴沿y轴方向的挠度
II.再在该轮处沿z轴方向加一单位力F=1,并作出单位力作用下的弯矩图图。
沿z轴方向的弯矩图:
470.471Nm
101.642Nm
图:
a=0.5m
此时可以利用图形互乘法求齿轮处该轴沿z轴方向的挠度
III.
(五)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)
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)P355页图13-10a可查得=1.8,根据《材料力学》(机械工业出版社)P355页图13-10b可查得=1.48。
因为该轴经高频淬火处理,σb=650MPa,=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
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- 吉林大学 材料力学 课程设计 7.6 设计 24