吉林大学材料力学课程设计说明书(传动轴).docVIP

目录 一 设计目的…………………………………………2 二 设计题目…………………………………………2 三 设计内容…………………………………………3 （1）绘出传动轴的受力简图………………………3 （2）传动轴扭矩图和弯矩图………………………4 （3）设计等直轴的直径……………………………6 （4）设计D2轮轴处的挠度……………………… 7 （5）对传动轴进行强度校核………………………10 四 程序计算…………………………………………14 五 改进措施…………………………………………17 六 设计体会…………………………………………18 七 参考文献…………………………………………18 设计目的 通过课程设计实践,使学生所学的材料力学知识系统化，完整化；在系统复习的基础上，运用材料力学知识解决工程中的实际问题；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；综合运用了先修各门课的知识（高等数学，工程图学，理论力学，算法语言，计算机等课程）使相关单科的知识有机的联系起来；初步了解和掌握工程实践中的设计思想和设计方法；为后续课程的教学和毕业设计打下坚实的基础。 二．设计题目 传动轴的材料均为优质碳素结构钢（牌号45），许用应力[σ] =80MPa,经高频淬火处理，σb =650MPa,σ-1 =300Mpa，τ-1 =155MPa。磨削面的表面，键槽均为端铣加工，阶梯轴过度圆弧r均为2mm，疲劳安全系数n =2。 要求： 绘出传动轴的受力简图； 作出扭矩图和弯矩图； 根据强度条件设计等直轴的直径； 计算齿轮处轴的挠度（均按直径的等直杆计算）； 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）； 对所采取数据的理论根据作必要的说明。 说明： 坐标的选取按图所示； 齿轮上的力F与节圆相切； 表中P为直径为D的带轮的传递的功率，P1为直径为D1的带轮传递的功率。G1为小带轮的重量，G2为大带轮的重量； 为静强度条件所确定的轴径，以mm为单位，并取偶数。 表一：设计计算数据 P /kW P1 /kW N /(r/min) D /mm D1 /mm D2 /mm G2 /N G1 /N a /mm a (°) 6.6 2.9 150 700 350 100 800 400 500 30 图一：传动轴力学图 图二：传动轴零件图 三．设计内容 （1）绘出传动轴的受力简图 此传动轴受弯扭组合变形，把各力分解，使每组力只产生一种变形，如图。 （2）作扭矩图和弯矩图 根据力矩与功率的关系式：{}N·m =9549 ，以及力矩的平衡： == 9549 == 9549 == 9549 扭矩图 = X-Y平面 支反力求解： =0 代入数据解得： 又因为： 内力图和弯矩图： X-Z平面 支反力求解 代入数据解得： 代入数据解得： 内力图和弯矩图： （3）根据强度条件设计等直轴的直径 由弯矩图及扭矩图可以看出来，危险截面可能是D、D1两个截面处。其截面处合成弯矩大小如下： D轮处： N.m D1轮处：N.m 根据此两个截面处的扭矩与合成弯矩，分别比较其大小可知，D1截面为危险截面。 因为传动轴为受弯扭组合变形的圆轴，所以，由第三强度理论有： 即 由题目要求取 （4）计算D2轮处轴的挠度 应用叠加原理来求解D2轮处轴的挠度，则 在X-Y平面内 如图所示 3F1+G1单独作用下 = 单独作用下 G2单独作用下 若规定挠度沿坐标轴正方向为正，则在X-Y平面内D2轮处轴的挠度为： 在X-Z平面内 如图所示 单独作用下 单独作用下 若规定挠度沿坐标轴正方向为正，则在X-Z平面内D2轮处轴的挠度为： 综上 总挠度 (5)对传动轴进行强度计算： 由零件图可知，要对此传动轴进行疲劳校核，必须对轴肩处和键槽处进行校核。 又 则 该传动轴受力为弯扭交变应力状态，由于转动，所以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，由于机器时开时停，所以扭转切应力时有时无，可视为脉动循环变化。 其中 其中 正应力是对称循环，切应力是脉动循环，故用以下公式进行疲劳强度校核 其中 左端轴轴中点为坐标原点