材料综合设计传动轴强度设计及变形计算Word格式文档下载.docx

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（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）初步了解和掌握工程实践中的设计思想和设计方法；

（4）为后续课程的教学打下基础。

1.2工程应用背景简介

（简单的介绍你所设计的结构在工程的使用，比如哪些领域，有何作用）

传动轴是由轴管、伸缩套和万向节组成。

传动轴连接或装配各项配件，而又可移动或转动的圆形物体配件。

它是汽车传动系中传递动力的重要部件，它的作用是与变速箱、驱动桥一起将发动机的动力传递给车轮，使汽车产生驱动力。

专用汽车传动轴主要用在油罐车，洒水车，吸污车，消防车，道路清障车，高空作业车，垃圾车等车型上。

传动轴是汽车传动系中传递动力的重要部件，它的作用是与变速箱、驱动桥一起将发动机的动力传递给车轮，使汽车产生驱动力。

1.4设计的主要内容

传动轴的材料为45号优质碳素钢，[σ]=80MPa，E=200Gpa，结构与轮位置如图1所示，A处和B处均为向心轴承。

齿轮D2上的力F2与节圆相切。

直径为D的带轮传递的功率为P，直径为D1的小带轮传递的功率为P1，G1为小带轮的重量，G2为齿轮的重量，带轮上受到力F1，F作用。

图1传动轴示意图

（1）建立传动轴的力学模型图；

（2）画出传动轴的内力图；

（3）根据第三强度理论设计传动轴的直径；

（4）用叠加法计算传动轴在齿轮处的挠度。

2力学模型

设计数据

表1设计数据

P

（kW）

P1

n

（r/min）

D

（mm）

D1

D2

G2

（N）

G1

a

150

700

350

100

800

400

500

2.2载荷简化

（1）

MD=9550×

p/n=9550×

6.6/150=420.2N/m=F×

D/2

∴F=1200N

MD11×

D1/2

∴F1=1055N

|MD2|=|MD+MD12×

D2/2

∴F2

2.3力学模型

图1传动轴的力学模型

Ma=0-（3F1-G1）×

a-（F2+G2）×

a+FB×

3a-（3F+G）×

4a=0

Fy=0（3F1-G1）+FA+FB=F2+G2+3F+G

解得：

3内力分析

图2简力图

图3弯矩图

图4扭矩图

由扭矩图和弯矩图可得：

传动轴齿轮截面有最大扭矩值和最大弯矩值：

，

所以，该传动轴危险截面为齿轮处D2截面。

4强度分析

4.1应力分析

图5切应力分布图

图6正应力分布图

在危险截面上，与扭矩对应的最大切应力发生在圆周表面各点，与弯矩对应的最大正应力发生在上下两顶点。

由此可知，危险点为上下两顶点。

图7上顶点应力状态

图8下顶点应力状态

由于45号优质碳素钢为塑性材料，抗拉与抗压性能相同，所以这两点同等危险。

任取一点研究。

计算主应力

σx=32M/ΠD3=8.0×

107pa

Τxy=16T/ΠD3=-4.0×

106pa

σmax=σx+σy/2+

（2）

Σmax=

σmin=σx+σy/2-（3）

σmin=

可知:

σ1=79.5Mpa

σ2

σ3=0

4.2传动轴直径设计

（4）

W=Πd3/32

σ=32×

/Πd3≤80×

103pa

d≥82.3mm

5变形计算

5.1叠加法

计算梁在几个载荷共同作用下引起的变形，则可分别求出各个载荷单独作用时引起的变形，然后计算其代数和，即可得到各载荷共同作用时梁的变形，这种计算变形的方法称为叠加法。

5.2齿轮处的挠度

（1）载荷分解

将轴上的载荷分解为下图（9）、（10）、（11）所示单一载荷的情况。

图（9）：

力单独作用，将其余部分视为刚性的；

图（10）：

力单独作用，将力向支座简化，得一集中力与集中力偶，将其余部分视为刚性的；

图（11）：

图9力单独作用

对于图（9），查表得，力在齿轮处引起的挠度为

W1=-P×

b×

X（L2-X2-b2）/6EIL==1.59mm

图10力单独作用

对于图（10），查表得，集中力偶在齿轮处引起的挠度为

W2=-MaX（L-X）（2L-X）/6EIL=

图11力单独作用

对于图（11），查表得，集中力偶在齿轮处引起的挠度为

W3=Mbx（L2-X2）/6EIL=

上述三种载荷同时作用时，在齿轮处引起的挠度为：

总结

通过此次课程设计，使我更加扎实的掌握了有关材料力学方面的知识，在设计过程中虽然遇到了一些问题，但经过一次又一次的思考，一遍又一遍的检查终于找出了原因所在，也暴露出了前期我在这方面的知识欠缺和经验不足。

实践出真知，通过亲自动手制作，使我们掌握的知识不再是纸上谈兵。

过而能改，善莫大焉。

在课程设计过程中，我们不断发现错误，不断改正，不断领悟，不断获龋最终的检测调试环节，本身就是在践行“过而能改，善莫大焉”的知行观

我们认为，在这学期的实验中，在收获知识的同时，还收获了阅历，收获了成熟，在此过程中，我们通过查找大量资料，请教老师，以及不懈的努力，不仅培养了独立思考、动手操作的能力，在各种其它能力上也都有了提高。

更重要的是，在实验课上，我们学会了很多学习的方法。

而这是日后最实用的，真的是受益匪浅。

要面对社会的挑战，只有不断的学习、实践，再学习、再实践。

在今后材料力学学习实践过程中，一定要不懈努力，不能遇到问题就想到要退缩，一定要不厌其烦的发现问题所在，然后一一进行解决，只有这样，才能成功的做成想做的事，才能在今后的道路上劈荆斩棘，而不是知难而退，那样永远不可能收获成功，收获喜悦，也永远不可能得到社会及他人对你的认可!

参考文献

1王中发编,《实用机械设计》[M].机械工业出版社,1981：

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任务分工