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轴的三种强度计算方法
轴是一种机械零件，用于传递转矩和转速，而轴的强度对于机器的有效运行非常重要。
在工程设计中，有三种主要的轴强度计算方法，分别是静力学法、弹性力学法和塑性力学法。
静力学法是一种最简单和最常用的轴强度计算方法。
它基于平衡原理和力的分析，使用各种力学公式来计算轴的扭转、弯曲和剪切强度。
这种方法通常适用于小型和低速机器，因为它没有考虑材料的弹性和塑性变形。
弹性力学法是一种更准确和精细的轴强度计算方法，它考虑轴材料的弹性模量和截面形状的影响。
这种方法使用梁理论和材料力学原理来计算轴的应力、应变和变形，从而确定轴的强度和变形极限。
这种方法适用于大型和高速机器，因为它考虑了材料的弹性变形。
塑性力学法是一种针对高应力和高变形机器的轴强度计算方法，它考虑了材料的塑性变形和材料失效的可能性。
这种方法使用塑性流动理论和材料失效准则来计算轴的应力、应变和塑性变形，从而确定轴的强度和失效极限。
这种方法适用于高应力和高变形机器，因为它考虑了材料的塑性变形和失效可能性。
综上所述，轴的强度计算方法是一个重要的工程问题，需要根据具体
的机器要求和材料特性来进行选择。
静力学法、弹性力学法和塑性力学法都有其优点和限制，需要根据实际情况进行综合考虑。
目录1、材料力学课程设计目的 (1)2、材料力学课程设计的任务与要求 (2)2.1设计计算说明书的要求 (2)2.1分析讨论及说明部分的要求 (2)2.3程序计算部分的要求 (2)3、设计题目 (3)4、设计过程 (5)4.1绘制传动轴的受力简图 (5)4.2传动轴内力图 (6)4.3根据强度条件设计传动轴直径 (9)5、计算齿轮处轴的挠度 (10)5.1 y方向挠度 (10)5.2 z方向挠度 (14)6、阶梯传动轴疲劳强度计算 (16)7、个人感想 (28)8、参考文献 (28)1、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设计方法，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，即从整体上掌握了基本理论和现代计算方法，又提高了分析问题、解决问题的能力；既是对以前所学知识的综合运用，又为后续课程的学习打下基础，并初步掌握工程设计的思想和设计方法，使实际工作能力有所提高。
具体有以下六项：⑪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，运用材料力学知识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知识，是相关学科的知识犹记得联系起来。
⑤初步了解和掌握工程实践中的设计思想和设计方法。
⑥为后续课程的学习打下基础。
2、材料力学课程设计的任务和要求参加设计者系统复习材料力学课程的全部基本理论和方法，独立分析和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，列出理论依据并导出计算式，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。
2.1 设计计算说明书的要求设计计算说明书是该题目设计思想、设计方法和设计结果的说明，要求书写工整，语言简练，条理清晰、明确，表达完整。
一.设计目的本课程设计的目的是在于系统学习完材料力学之后，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，独立的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实际问题的目的。
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，又为后继课程（零件、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与专业需要结合起来；4.综合运用以前所学习的各门课程的知识，使相关学科的只是有机的联系起来；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，设计题目HZ140TR2后置旅游车底盘车架简化后如下图所示。
满载时，前部受重力FA 作用，后部受到重力FB作用，乘客区均布载荷为q（含部分车身重），梁为变截面梁。
计算过程重忽略圆角的影响，并把梁抽象为等厚度闭口薄壁矩形截面的阶梯梁。
材料的弹性模量E、许用应力[σ]及有关数据由下面数表给出。
1.计算前簧固定端C处，前簧滑板D处、后簧固定端F处、后簧滑板G处的支反力。
2.画出车架的内力图。
3.画出各截面上弯曲正应力最大值沿轴线方向的变化曲线。
4.用能量法求出车架最大挠度maxf的值及所发生的截面，画出车架挠曲线的大致形状。
5.若壁厚t不变，取h/b=1.5，按等截面梁重新设计车架截面尺寸。
三，设计计算过程以下计算q=15400N/m,FA =2680N, FB=4200N.1，计算前簧固定端C处，前簧滑板D处、后簧固定端F处、后簧滑板G处的支反力。
解：由题得，此连续梁为三次静不定结构，但由于水平方向外力为0，所以此机构可认为是二次静不定结构。
材料力学课程设计五种传动轴静强度、变形及疲劳强度计算(b)班级：11级机械城轨二班姓名：林胜军学号：指导老师：任小平2013年6月目录一.设计目的： (3)二.材料力学课程设计的任务和要求 (3)三．设计题目： (3)四．设计内容 (5)五．程序设计 (20)六、课程设计总结 (23)一.设计目的：本课程设计的目的是在于系统学习完材料力学之后，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，独立的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实际问题的目的。
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，又为后继课程（零件、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与专业需要结合起来；4. 综合运用以前所学习的各门课程的知识，使相关学科的只是有机的联系起来；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并导出计算公式，独立编制计算程序，通过计算机给出输出结果，并完成设计计算说明书。
三．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：1. 绘出传动轴的受力简图；2. 作出扭矩图和弯矩图；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Φ1的等直杆计算）；5. 对阶梯传动轴进行疲劳强度计算。
材料力学课程设计五种传动轴静强度、变形及疲劳强度计算(第6道题、第12组数据)姓名王琛所在学院汽车工程学院专业班级能源与动力（421415班）学号指导教师郭桂凯日期 2016年9 月 23日目录一设计目的 (2)二材料力学课程设计任务和要求 (2)三设计题目 (3)四设计内容 (5)（1）绘出传动轴的受力简图 (5)（2）传动轴扭矩图和弯矩图 (6)（3）设计等直轴的直径 (8)（4）设计D2轮轴处的挠度 (10)（5）对传动轴进行强度校核 (14)五程序计算 (19)六设计感想 (24)七参考文献 (25)一.设计目的：本课程设计的目的是在于系统学习完材料力学之后，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，独立的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实际问题的目的。
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，又为后继课程（零件、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与专业需要结合起来；4. 综合运用以前所学习的各门课程的知识，使相关学科的只是有机的联系起来；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并导出计算公式，独立编制计算程序，通过计算机给出输出结果，并完成设计计算说明书。
三．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。
任务十三传动轴的扭转强度计算与变形验算传动轴是一种常见的机械传动元件，其主要功能是将发动机的功率传递给车轮，从而驱动汽车行驶。
在传动轴的工作过程中，由于扭矩的作用，会产生轴的扭转变形和扭转应力，因此需要对传动轴的扭转强度和变形进行计算和验算。
首先，我们需要计算传动轴的扭转强度。
传动轴的扭转强度是指传动轴能够承受的最大扭矩，并且不会发生破坏的能力。
其计算公式为：τ max = T_max / (π/16) * (d^3 / J)其中，τ max 为传动轴的最大扭矩应力，T_max 为传动轴所承受的最大扭矩，d为传动轴的直径，J为传动轴截面的极性矩。
接下来，我们需要计算传动轴的变形。
传动轴的变形通常是以弯曲变形为主，而对于小直径的传动轴来说，扭转变形可以忽略不计。
传动轴的弯曲变形可以通过弹性力学理论来计算，其计算公式为：δ=(M*L)/(E*I)其中，δ为传动轴的弯曲变形，M为传动轴上的弯矩，L为传动轴的长度，E为传动轴的杨氏模量，I为传动轴的截面惯性矩。
在进行传动轴的变形验算时，需要将传动轴的实际变形与允许变形进行比较。
一般来说，传动轴的允许变形不能超过其长度的百分之一，即δ≤L/100。
如果计算得到的传动轴的实际变形小于或等于允许变形，则传动轴符合扭转强度和变形的要求，可以继续使用；如果计算得到的传动轴的实际变形大于允许变形，则需要对传动轴进行改进或重新设计。
在进行传动轴的扭转强度计算和变形验算时，还需考虑材料的强度。
传动轴通常采用高强度材料，如合金钢、不锈钢等。
根据材料的强度参数，可以计算得到传动轴的极限弯矩和极限扭矩。
在实际运行中，传动轴的工作状态应远远低于其极限弯矩和极限扭矩，以确保其可靠性和安全性。
综上所述，传动轴的扭转强度计算和变形验算是传动轴设计和制造中的重要环节。
通过合理计算和验算，可以确保传动轴具备足够的强度和刚度，从而达到良好的传动性能和工作可靠性。
在实际应用中，还需考虑传动轴的其他因素，如动平衡、润滑等，以进一步提高传动轴的工作效能。
答辩成绩：设计成绩：材料力学课程设计设计计算说明书设计题目：五种传动轴的静强度变形及疲劳强度的计算题号:6-e-10教学号:41100414姓名：杨志龙指导教师：麻凯完成时间：2012-10-10目录设计目的 (3)设计任务及要求 (3)设计题目 (4)传动轴受力简图 (6)弯矩扭矩图 (7)设计等轴的直径 (10)计算齿轮处轴的挠度 (11)阶梯传动轴进行疲劳强度计算 (17)数据说明 (20)设计感想 (20)附：程序计算结果截图，计算机程序设计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，独立地计算工程中的典型零部件，以达到综合运用材料力学知识解决工程实际问题的目的。
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溶为一体，即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；即是对以前所学知识（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）的综合运用，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，运用材料力学知识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求结合起来。
综合运用以前所学的各门课程的知识（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.为后续课程的教学打下基础。
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，理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。
五种传动轴静强度变形计算设计题目：传动轴地 材料为优质碳素钢V 牌号45),许用应力[o=80MPa,经高频淬火处理•轴地表面，键槽均为端铣加 工,E=210GPa ・ 已知数据P/KWP1/KWn/rpmD/mmD1/mmD2fmma/mma /.29.48.1300800500200500传动轴力学简图旳|fpi传动轴零件图aaaaJ —i ■日%输入已知数据sigma=80。
E=210000。
P=input('请输入大带轮传动地功率P= <KW)'>。
P1=input('请输入小带轮传动地功率P1= <KW)'>。
n=input('请输入小带轮地转速n= (rpm>'>。
D=input('请输入大带轮直径D= <mm)'>。
D仁input('请输入小带轮直径D1= <mm)'>。
D2=input('请输入齿轮直径D2= <mm)'>。
a=input('请输入a= (mm>'>。
alfa=input('请输入 a ='>。
%计算各轮受力并输出F2=2*9.549*10A6*P/n/D。
fprintf('大带轮 D 上作用地水平力：3*F2=%3.3f(N>\n',3*F2>。
m=9.549*10A6*P/n 。
fprintf('大带轮 D 上作用地力偶：m=%3.3f(Nmm>\n',m>。
F1=2*9.549*10A6*P1 /n/D1。
fprintf('小带轮D1 上作用地铅垂力：3*F^%3.3f(N>\n',3*F1>。
m1=9.549*10A6*P1 /n。
fprintf('小带轮D1 上作用地力偶：m1=%3.3f(Nmm>\n',m1>。
材料力学课程设计题目传动轴静强度、变形及疲劳强度姓名吴嘉圣学院汽车工程学院班级 421002学号42100210日期 2012年9 月 11日目录一、材料力学课程设计的目的 (1)二、材料力学课程设计的任务和要求 (1)三、设计题目（传动轴静强度、变形及疲劳强度计算） (2)四、受力简图及轴径选择 (3)五、挠度计算 (5)六、疲劳校核 (6)七、心得体会 (10)八、参考文献 (10)九、附：计算程序 (10)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。
三、设计题目（传动轴静强度、变形及疲劳强度计算）1) 设计题目（7.6.1）传动轴的材料均为优质碳素结构钢（牌号45），许用应力[]80MP σ=，经高频淬火处理，650b MPa σ=，1300MPa σ-=，1155MPa τ-=。
材料力学课程设计题目传动轴静强度、变形及疲劳强度姓名李福生学院机械科学与工程学院班级七班学号 ******** 指导老师周立明2014 年10 月8 日目录一、设计目的二、设计任务及要求三、设计题目四、传动轴受力分析五、设计等轴的直径六、计算齿轮处轴的挠度七、阶梯传动轴进行疲劳强度计算八、设计感想九、参考文献附：程序设计一.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，独立地计算工程中的典型零部件，以达到综合运用材料力学知识解决工程实际问题的目的。
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溶为一体，即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；即是对以前所学知识（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）的综合运用，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，运用材料力学知识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求结合起来。
4. 综合运用以前所学的各门课程的知识（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，理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。
一、设计计算说明书的要求设计计算说明书是该题目设计思想、设计方法和设计结果的说明，要求书写工整，语言简练，条理清晰、明确，表达完整。
材料力学课程设计说明书设计题目五种传动轴的静强度、变形及疲劳强度的计算学院专业班设计者学号题号7﹣6﹣e﹣22指导教师2012 年10 月18 日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 (4)三材料力学课程设计的题目 (4)四设计内容 (6)1.传动轴的受力简图 (6)2.作扭矩图和弯矩图 (7)3.根据强度条件设计等直轴的直径 (8)4.计算D2轮处轴的挠度 (9)5.阶梯轴疲劳强度的计算 (11)6.C语言流程图 (17)7.（附）C语言程序 (18)8. 设计总结及体会 (21)9. 参考文献 (22)一．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个门课程的知识（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。
二．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。
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个门课程的知识（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．材料力学课程设计题目传动轴的强度、变形及疲劳强度计算3-1 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=650MPa,=300MPa, =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。
材料力学课程设计设计计算说明书设计题目：曲柄轴的强度设计、疲劳强度校核及刚度计算题号：7.7数据号：3学号：姓名：指导教师：目录1、设计目的....................................2 2、设计任务和要求 (2)2.1、设计计算说明书的要求......................................2 2.2、分析讨论及说明书部分的要求................................3 2.3、程序计算部分的要求. (3)3、设计题目 (4)3.1、画出曲轴的内力图..........................................5 3.2、设计主轴颈D 和曲轴颈直径d .................................8 3.3、校核曲柄臂的强度..........................................8 3.4、校核主轴颈的疲劳强度..................................... 11 3.5、用能量法计算A 端面的转角y θ ，z θ. (11)4、分析讨论及说明..............................16 5、参考文献....................................16 6、设计体会....................................16 7、附录：计算机程序及结果. (17)一、设计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。
材料力学课程设计题目五种传动轴设计C轴姓名所在学院机械科学与工程学院专业班级工业工程（411113班）学号指导教师魏媛日期 2013年9月 14日目录:一、材料力学课程设计的目的二、材料力学课程设计的任务和要求三、设计题目（传动轴静强度、变形及疲劳强度计算）四、受力简图及轴径选择五、挠度计算六、疲劳校核七、心得体会八、计算程序一、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。
三、设计题目（传动轴静强度、变形及疲劳强度计算） 设计题目（c 轴）传动轴的材料均为优质碳素结构钢（牌号45），许用应力[]80MP σ=，经高频淬火处理，650b MPa σ=，1300MPa σ-=，1155MPa τ-=。
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个门课程的知识（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．材料力学课程设计题目传动轴的强度、变形及疲劳强度计算3-1 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=650MPa,=300MPa, =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：1)坐标的选取均按下图6—1所示；2)齿轮上的力F与节圆相切；3)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。
3-2 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1.1433221===φφφφφφ。
本次课程设计采用第8组数据。
PkWkWnr/minDmmmm mm N Nmm °16.1 10.3 440 650 300 200 650 400 400 50 4.材料力学课程设计的具体设计方案4-1绘出传动轴的受力简图首先对如图所示传动轴进行受力分析，轴共受7个力作用，分别为皮带轮D 对传动轴的力和，皮带轮对传动轴的力和2，齿轮对传动轴的力F，还有皮带轮D的重力和皮带轮的重力，由受力分析可知，支座A，B处受到两个方向上的约束反力。
受力简图如下图所示:4-2作弯矩图和扭矩图1.求支反力1)在XOY面上传动轴受力简图如下:由己知条件可以求出:=9549=9549 = 349.41 N·m=9549=9549 = 223.53N·m (方向与相反) 根据扭矩平衡可知: M++= 0可得:=125.88 N·m又有: =求出: =1490.2N =1075.11N =1258.8N 根据受力平衡关系，可列平衡方程:联立两式，可得:=5104.71N =2493.25N2)在XOZ面上，传动轴的受力简图如下:根据受力平衡，可列平衡方程:联立两式，可得：= 432.24N，= 4621.87N 2.弯矩图和扭矩图4-3.根据强度条件设计等直轴的直径1.确定危险截面比较截而I、II、III的合成弯矩大小:=1628.24N·m==1226.8N·m==1316.07N·.m由计算可知III截面的合成弯矩最大，根据扭矩图可知III截面的扭矩也是最大，所以传动轴的危险截面在III截面。
2.根据强度条件设计直径此题为圆轴弯扭组合变形，而传动轴的材料是碳素钢，是塑性材料，则适用第三强度理论。
第三强度理论公式：=349.41N·m =1290.13 N·m =260 N·m由上述子式可以得出：mm因为必须取整数，所以半径=60mm,=60mm3.校核传动轴不同直径各段的强度;校核的强度由=21φφ 1.1得 则 校核左端最大弯矩为=814.12N ·m ，扭矩为223.53N ·m ， 则=844.25 N ·m右端最大弯矩为=658.04N ·m ，扭矩为349.41N ·m则=745.05 N ·m∴取左端 根据第三强度理论则=80MPa即=54mm 满足强度条件。
所以，=60mm，=54mm。
4-4 计算齿轮处的挠度1.求Y方向的挠度在轮处加一沿Y方向的单位力F，并绘制出单位力F作用下的弯矩图如下：将上述两个图对应图乘:E=210Pa代入数据进行计算=[(1628.24-1214.60)+1214.60+=1.11mm2.求Z方向的挠度将上述两个图对应图乘E=210Pa代入数据进行计算=+/_D_Dd_______=0.48mm3.将Y, Z方向的挠度进行合成传动轴总挠度是:_/_与XOY面得夹角为4-5 阶梯传动轴疲劳强度的计算疲劳强度校核共需校核如图所示1、2、3、4、5、6、7、8一共八个点，校核的基本方法和原理如下：首先计算轴的工作应力，对于本题除去1、8两点无正应力外，其他各点均看作对称循环，弯曲正应力、和循环特征r计算公式如下:而本题中所涉及的剪切力看作是脉动循环，计算交变扭转剪应力及其循环特征的计算公式如下:r=0再综合所计算得的数值并结合所给出的数值通过查表，确定各点有效应力集中系数：、，尺寸系数:、，表面质量系数:，敏感系数:，所查结果在下表中。
接下来就是计算弯曲工作安全系数:计算弯扭组合交变应力下轴的工作安全系数此外还要控制构件的静载荷强度，此时屈服强度条件为:式中为按最大剪应力强度理论计算得。
查表得:=353Mpa 如果和均大于n，我们就认为轴是安全的。
各校核截面参数参数校核点初始应力集中系数尺寸系数表面质量系数敏感系数计算所用直径d(mm)1 1.82 1.63 0.81 0.76 2.4 0.1 542 1.75 1.43 0.81 0.76 2.4 0.1 543 1.80 1.45 0.81 0.76 2.4 0.1 604 1.82 1.63 0.78 0.74 2.4 0.1 665 1.85 1.47 0.78 0.74 2.4 0.1 646 1.80 1.45 0.81 0.76 2.4 0.1 607 1.75 1.43 0.81 0.76 2.4 0.1 548 1.82 1.63 0.81 0.76 2.4 0.1 54 各校核截面弯矩校核点(N·m) (N·m) (N·m) (N·m)1 0 0 0 223.532 814.12 0 814.12 223.533 1421.42 86.45 1425.05 223.534 1214.60 172.90 1226.84 349.415 845.95 452.21 959.23 349.416 108.65 1010.82 1016.64 349.417 130 645.07 658.04 349.418 0 0 0 349.41校核八个点的疲劳强度及其安全系数，将结果记录如下校核点(Mpa) (Mpa)1 0 7.23 43.13 43.13 24.402 52.69 7.23 6.32 48.48 6.27 6.463 67.24 5.28 4.82 65.66 4.81 5.194 43.49 6.19 7.10 49.18 7.02 7.815 37.29 6.79 8.14 49.20 8.03 8.896 47.97 8.24 6.75 42.02 6.67 6.967 42.59 11.31 7.83 31.01 7.59 7.32由于疲劳安全系数n=2，所以均符合要求。
5.C语言程序就疲劳强度部分的校核通过C语言完成#define PI 3.14#include<math.h>#include<stdio.h>void main(){int d;float a[8];float t[8];float Na[8];float Nt[8];float Nat[8];float Nat2[8];float s=353;float beita=2.4;float Fai=0.1;float sigema=300;float tao=155;float Ka[8]={1.82,1.75,1.80,1.82,1.85,1.80,1.75,1.72};float Kt[8]={1.63,1.43,1.45,1.63,1.47,1.45,1.43,1.63};float Ea[8]={0.81,0.81,0.81,0.78,0.78,0.81,0.81,0.81};float Et[8]={0.76,0.76,0.76,0.74,0.74,0.76,0.76,0.76};float Mxy[8]={0,814.12,1425.05,1226.84,959.23,1016.64,658.04,0};float Mx[8]={223.53,223.53,223.63,349.41,349.41,349.41,349.41,349.41}; int i,j;for(i=0;i<8;i++){printf("输入被校核截面序号及直径:");scanf("%d%d",&j,&d);a[j-1]=32*Mxy[j-1]*1000/(PI*pow(d,3));printf("amax[%d]=%4.2f\n",j,a[j-1]);t[j-1]=16*Mx[j-1]*1000/(PI*pow(d,3));printf("tmax[%d]=%4.2f\n",j,t[j-1]);if(t[j-1]!=0&&a[j-1]!=0){Na[j-1]=sigema*Ea[j-1]*beita/(Ka[j-1]*a[j-1]);Nt[j-1]=2*tao/(Kt[j-1]*t[j-1]/(Et[j-1]*beita)+Fai*t[j-1]);Nat[j-1]=Na[j-1]*Nt[j-1]/sqrt(Na[j-1]*Na[j-1]+Nt[j-1]*Nt[j-1]); printf("Na[%d]=%4.2f\n",j,Na[j-1]);printf("Nt[%d]=%4.2f\n",j,Nt[j-1]);printf("Nat[%d]=%4.2f\n",j,Nat[j-1]);}else if(t[j-1]==0&&a[j-1]!=0){Na[j-1]=sigema*Ea[j-1]*beita/(Ka[j-1]*a[j-1]);Nat[j-1]=sigema*Ea[j-1]*beita/(Ka[j-1]*a[j-1]);printf("Na[%d]=%4.2f\n",j,Na[j-1]);printf("Nat[%d]=%4.2f\n",j,Nat[j-1]);}else if(a[j-1]==0&&t[j-1]!=0){ Nt[j-1]=2*tao/(Kt[j-1]*t[j-1]/(Et[j-1]*beita)+Fai*t[j-1]);printf("Nt[%d]=%4.2f\n",j,Nt[j-1]);Nat[j-1]=2*tao/(Kt[j-1]*t[j-1]/(Et[j-1]*beita)+Fai*t[j-1]);printf("Nat[%d]=%4.2f\n",j,Nat[j-1]);}Nat2[j-1]=(PI*s*pow(d,3))/(1000*(32*sqrt(Mxy[j-1]*Mxy[j-1]+Mx[j-1]*Mx[j-1]) ));printf("Nat2[%d]=%4.2f\n",j,Nat2[j-1]);if(Nat[j-1]>2&&Nat2[j-1]>2)printf("该截面安全\n");else printf("该截面不安全\n");printf("*********************************************\n\n");}}C程序运行结果截图6 设计感想通过这次课程设计，首先对材料力学这门课程有了一个全面详细的复习与巩固，加深了这门课中各知识点的理解，更重要的是，将这门课与实际生产生活联系的更紧密了，以前虽然知道有实际意义，但从没实际用过，对那些知识的运用也只停留在算题的步骤。
