材料力学课程设计题目： 五种传动轴设计(题7.6、 a图、第7组数据)姓名： 所在学院： 专业班级： 学号： 指导教师： 2目录：一、材料力学课程设计的目的 .3二、材料力学课程设计的任务和要求 .3三、设计题目（传动轴静强度、变形及疲劳强度计算） .3设计题目（7.6）、a图、7号数据 .3四、分析计算过程 .51、传动轴受力简图： .52、作出扭矩图及弯矩图。 .53、根据强度条件设计等直轴的直径。 .84、计算齿轮处轴的挠度（均按直径 的等直杆计算）。 .915、对阶梯传动轴进行疲劳强度计算。 .105.1 校核的相关数据 .105.2 校核类型的确定 .115.3 有效应力集中系数 .125.4 相关计算公式 .125.5 各点校核： .13五、课程设计总结： .25六、（附）C语言程序 .261、流程图 .262、程序代码 .273一、材料力学课程设计的目的本课程设计是在系统学完材料力学课程之后，结合工程实际中的问题，运用材料力学的基本理论和计算方法，独立的计算工程中的典型零部件，以达到综合利用材料力学知识解决工程实际问题的目的。同时，可以是同学将材料力学的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；既是对以前所学知识（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）的综合应用，又为后续课程（机械设计、专业课等）的学习打下基础，并初步掌握工程设计思想和设计方法，使实际工作能力有所提高。具体有以下六项：1、使所学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，运用材料力学解决工程实际中的问题。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与专业需要结合起来。4、综合运用以前所学的各门课程知识（高等数学、工程图学、理论力学、算法语言、计算机等），使相关学科的知识有机的联系起来。5、初步了解和掌握工程实践中的设计思想和设计方法。6、为后续课程的教学打下基础。二、材料力学课程设计的任务和要求参加设计者要系统复习材料力学课程的全部的基本理论和方法，独立分析、判断设计题目的已知条件和所求问题，画出受力分析简图和内力图，列出理论依据并导出计算公式，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。4三、设计题目（传动轴静强度、变形及疲劳强度计算）设计题目（7.6）、a图、7号数据传动轴的材料均为优质碳素结构钢（牌号45），许用应力 ，经高频淬火80MP处理， ， ， 。磨削轴的表面，键槽断面均为端铣加650bMPa130Pa15MPa工，阶梯轴过渡圆弧 均为 ，疲劳安全系数 。r2m2n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。4、计算齿轮处轴的挠度（均按直径 的等直杆计算）。15、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） 齿轮上的力 均与节圆相切。F（2） 为直径为 的带轮传递的功率， 为直径 的带轮传递的功率。 为小带轮PD1P1D1G的重量， 为大带轮的重量。2G5传动轴力学简图传动轴零件图为静强度条件所确定的轴径，以 为单位，并取偶数。设1 m31224.1设计计算数据（第7组）7.4PkW12.9PkW50/minr850Dm40D24D2GN125GN50a40o四、分析计算过程1、传动轴受力简图：将外载荷向轴线简化，得下图：62、作出扭矩图及弯矩图。外力偶矩：在此处键入公式。11 2.99549545.38407.1.2eepMn在XY平面上有： 0xMQ2185.94ee1eDF ；135.8461.5320N2eFM： ；同 理2314.5.2980N22cos;eDF85.9410934.0s0No7在xz平面上有：12121sin30yyFFGFg211i 4350yaaag17.yFN： ；解 得2950.4y1223cos;zzFFQg45cos0;zaag且 ： 1786.2;z：解 得26.94zF83、根据强度条件设计等直轴的直径。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 ， 22=;zyEBMM（ +）合由内力图可知危险点为E点。 2 22=(350.1498.7)609.341Ezy Nm： （ +）合 成 弯 矩 14.35;xMNm：扭 矩 2231()rExg（碳 素 结 构 钢 为 塑 性 材 料 ， 由 第 三 强 度 理 论 知 ：塑 性 材 料 制 成 的 圆 轴 ， 在 弯 曲 扭 转组 合 变 形 下 使 用 ）2263(609.341.35)01d. 4.mm解 得 ： 4取 ：94、计算齿轮处轴的挠度（均按直径 的等直杆计算）。1由图形互乘法，在xy平面内，对B点施加一单位力：1 20.562231 3308.590.5618.5924 4(.)a13(3.6)27.64niciBZiMfEI aaa aI ggg220.(0.4a)30.45.2 31(.)1(.0)3. 436.09.45a aamEI gg10同理，在xz平面上：1222231339.6439.26413(48.7.)450.313.94()51niciBZiByBzMfEIaa aIamEIfff g115、对阶梯传动轴进行疲劳强度计算。5.1 校核的相关数据， ， ，过渡圆弧 ，安全系数 。650bMPa130Pa15MPa2rm2n直径的确定：由 ， ；31224.14可计算得出：31223 40;6.3;.058. 1. 3 4=8=mm；取5.2 校核类型的确定在交变应力作用下，构件的持久极限由三大因素决定：1、构件外形的影响。在轴的键槽、轴肩，这些部位易引起应力集中，故易形成疲劳裂纹，相应校核点为第1、2、3、4、5、7、8，共7点。2、构件尺寸影响。大试件中处于高应力状态的晶粒比小试件多，所以大试件形成疲劳裂纹的机会更多，相应校核点为第6点。3构件表面质量的影响。对上述8个点均造成影响。图1- 112由于传动轴在不变的弯矩作用下旋转并受到同一方向间歇性的扭矩，所以轴处于弯扭组合的交变应力状态，其中弯曲正应力按对称循环变化，切应力按脉动循环变化。对于弯曲正应力及循环特征 ； ；maxmaxinzMWmaxin1r； ai02axinmax2对于交变扭转切应力及其循环特征； ； ,maxaxpMWmin0； 0r max25.3 有效应力集中系数（查机械设计手册得）1 2 3 4 5 6 7 8k1.52 1.80 1.55 1.80 1.60 1 1.85 1.801.28 1.62 1.30 1.62 1.32 1 1.40 1.620.88 0.88 0.88 0.88 0.84 0.84 0.88 0.880.81 0.81 0.81 0.81 0.78 0.78 0.81 0.812.5 2.5 2.5 2.5 2.5 1.6 2.5 2.5点值系 数135.4 相关计算公式弯曲对称循环：1maxnk扭转脉动循环：1amk弯扭组合交变应力下的安全系数：2n对碳钢扭转变形，取最大敏感系数 =0.1查表可知45号碳素结构钢的屈服极限 35sMpa5.5 各点校核：对于1点，该点不受扭转切应力，只存在弯曲正应力。因此为弯曲对称循环。333.14.857;2zydWcm337.16pdWcm2 221maxmaxin 6(10.9/)(.4/)5.863850yzzMMPa 1ax30.52.86k故满足疲劳强度条件。22131max0max13()()4()5.86;6.7;rsrnQg故满足静强度条件。对比利用编程计算的结果：14对于2点，该点受到弯曲正应力和扭转切应力，因此为弯扭组合交变应力状态。333.1485.4;2zydWcm3310.769pdWcm222maxmaxin 610.9.45.38yzzMMPaW 1ax304.57.28k,maax 6.94.010p MPamax3.92a1511543.16.623.90.98amnk22243.6.894.1n 故满足疲劳条件。 2222131max0max13()()4()75.47.980.437;.58;rsrn