材料力学课程设计报告通用模板格式Word文档下载推荐.docx
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4.综合运用所学知识(高等数学,工程图学,理论力学,算法语言,计算机等),使相关学科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法。
6.为后续课程的教学打下基础。
二、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,通过计算机给出的计算结果,并完成设计计算说明书。
二、设计题目
传动轴静强度,变形及疲劳强度计算
传动轴的材料均为优质碳素结构钢(牌号45),用应力,经高频淬火处理,。
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.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(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作必要的说明。
说明:
(1)坐标的选取均按图所示。
(2)齿轮上的力F,除图7-10a中与节圆不相切,其余各图均与节圆相切。
(3)表7-11中P为直径为D的带轮传递的功率,P1为直径为D1的带轮传递的功率。
G1为小带轮的重量,G2为大轮的重量。
为静强度条件所确定的轴径,以mm为单位,并取偶数。
设
设计计算数据
P/kW=13.2
P1/kW=8.1
n/(r/min)=1000
D/mm=800
D1/mm=350
D2/mm=280
G2/N=800
G1/N=260
a/mm=600
=45
三、设计法
传动轴受力简图:
扭矩图:
XOY面:
XOZ面:
根据强度条件设计等直轴的直径:
由已有数学证明可知由力图知道危险点为C点的位置
由已有的数学证明可知合成弯矩不是直线便是凹形的曲线,极值弯矩截面有B、E两截面,由,由内力图可知危险点为E点。
扭矩
碳素结构钢为塑性材料,由第三强度理论知:
取d=44mm
即
计算齿轮处轴的挠度(均按直径
由图形互乘法,在xoy平面,对A点施加一单位力:
同理,对于xoz面,对A点施加一个单位力
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)
已知,
,并取偶数。
由上面过程确定
取
确定校核类型:
构件外形的影响:
在轴的键槽,轴肩,这些部位容易应力集中,造成疲劳裂纹,相应校核点为1,2,3,4,5,7,8。
共七个点。
构件尺寸的影响:
在静强度相同的条件下,随着试件横截面尺寸的增大,持久极限相应地降低。
大试件中处于高应力状态的晶粒比小试件的多,所以大试件形成疲劳裂纹的机会也就更多。
图中相应的校核点为6点。
构件表面质量的影响:
对图中8个点均造成影响。
对于该轴来说,受力特点为弯扭组合交变应力状态。
由于转动,故弯曲正应力按对称循环变化。
当轴正常工作时扭转切应力基本不变,但是由于机器的开停,所以扭转切应力时有时无,故扭转切应力可视为脉动循环变化。
对于弯曲正应力及循环特征
对于交变扭转切应力及循环特征
1
2
3
4
5
6
7
8
1.52
1.80
1.55
1.60
1.85
1.28
1.62
1.30
1.32
1.40
0.88
0.84
0.81
0.78
2.5
1.6
弯曲对称循环:
扭转脉动循环:
弯扭组合交变应力下的安全系数:
静载荷安全系数:
对碳钢扭转变形,取最大敏感系数
查表可知45号碳素结构钢的屈服极限
对于8个点进行计算:
经过计算得
3.857
7.713
150.395
5.384
10.769
300.791
48.7
331.503
6.280
12.560
515.131
126.047
456.591
8.359
16.717
677.468
338.734
通过c语言编程计算:
1点
2点
3点
4点
5点
6点
7点
8点
程序:
#include<
stdio.h>
math.h>
/*全局变量*/
#definePI3.14/*宏定义*/
voidmain()/*主函数*/
{
floatd1,M,W,zylMax,zylMin,r1,Me,Wp,qylMax,qylMin,qylA,qylM,r2,Kzyl,
Kqyl,Ezyl,Eqyl,ccxs,Yqyl;
floatzyl,qyl,n1,n2,n12,n3,zylS,zylR3,n;
charkey;
/*定义变量*/
floatx;
printf("
是否进行疲劳强度校核?
输入Y/N\n"
);
scanf("
%c"
&
key);
while(key=='
Y'
||key=='
y'
)/*循环,判断条件*/
{
输入需校核平面距y轴距离为a的倍数\n"
scanf("
%f"
x);
输入该截面对应轴的直径(单位cm)\n"
d1);
输入该截面的弯矩:
\n"
M);
输入该截面的扭矩:
Me);
输入Kσ,Kτ:
Kzyl);
Kqyl);
输入εσ,ετ:
Ezyl);
Eqyl);
输入β:
ccxs);
输入ψτ:
Yqyl);
输入σ-1:
zyl);
输入τ-1:
qyl);
输入屈服强度σs:
zylS);
输入n:
n);
if(Me!
=0)/*扭矩不为零时*/
{W=PI*d1*d1*d1/32;
zylMax=M/W;
zylMin=0-zylMax;
r1=-1;
Wp=PI*d1*d1*d1/16;
qylMax=Me/Wp;
qylMin=0;
r2=0;
qylA=qylM=qylMax/2;
n1=zyl/(Kzyl*zylMax);
n1=n1*Ezyl*ccxs;
/*计算nσ*/
n2=qyl/(Kqyl*qylA/(Eqyl*ccxs)+Yqyl*qylM);
/*计算nτ*/
n12=n1*n2/sqrt(n1*n1+n2*n2);
/*计算nστ*/
zylR3=sqrt(zylMax*zylMax+4*qylMax*qylMax);
n3=zylS/zylR3;
/*计算n'
στ*/
nσ=%f\n"
n1);
nτ=%f\n"
n2);
nστ=%f\n"
n12);
n'
στ=%f\n"
n3);
if(n12>
n)
{
printf("
nστ>
n\n"
该截面(x=%2.1fa)满足疲劳强度要求\n"
x);
}
elseif(n12<
nστ<
该截面(x=%2.1fa)不满足疲劳强度要求\n"
else
nστ=n\n"
if(n3>
στ>
该截面(x=%2.1fa)满足静强度要求\n"
elseif(n3<
στ<
该截面(x=%2.1fa)不满足静强度要求\n"
στ=n\n"
=n&
&
n3>
=n)
该截面(x=%2.1fa)满足强度要求\n"
elseprintf("
该截面(x=%2.1fa)不满足
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