材料力學課程設計--五軸設計之c軸

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文檔簡介

1、　　題目五種傳動軸設計C軸 　　姓名 　　所在學院機械科學與工程學院　　專業(yè)班級 　　學號 &l

2、t;/p>　　目錄:　　一、課程設計的目的　　二、課程設計的任務和要求　　三、題目（C傳動軸靜強度、變形及疲勞強度計算）　　四、受力簡圖及軸徑的選擇

3、　　五、計算撓度　　六、疲勞校核　　七、心得體會　　八、參考文獻　　九、C程序&

4、lt;/b>　　一、課程設計的目的　　本課程設計是在系統(tǒng)學完材料力學課程之后，結(jié)合工程實際中的問題，運用材料力學的基本理論和計算方法，獨立的計算工程中的典型零部件，以達到綜合利用材料力學知識解決工程實際問題的目的。同時，可以是同學將材料力學的理論和現(xiàn)代的計算方法，又提高了分析問題、解決問題的能力；既是對以前所學

5、知識（高等數(shù)學、工程圖學、理論力學、算法語言、計算機和材料力學等）的綜合應用，又為后續(xù)課程（機械設計、專業(yè)課等）的學習打下基礎，并初步掌握工程設計思想和設計方法，使實際工作能力有所提高。具體有以下六項：　　使所學的材料力學知識系統(tǒng)化、完整化。　　在系統(tǒng)全面復習的基礎上，運用材料力學解決工程實際中的問題。　　由于選

6、題力求結(jié)合專業(yè)實際，因而課程設計可以把材料力學知識與專業(yè)需要結(jié)合起來。　　綜合運用以前所學的各門課程知識（高等數(shù)學、工程圖學、理論力學、算法語言、計算機等），使相關學科的知識有機的聯(lián)系起來。　　初步了解和掌握工程實踐中的設計思想和設計方法。　　為后續(xù)課程的教學打下基礎。

7、　二、課程設計的任務和要求　　參加設計者要系統(tǒng)復習材料力學課程的全部的基本理論和方法，獨立分析、判斷設計題目的已知條件和所求問題，畫出受力分析簡圖和內(nèi)力圖，列出理論依據(jù)并導出計算公式，獨立編制計算程序，通過計算機給出計算結(jié)果，并完成設計計算說明書。　　三、題目（C傳動軸靜強度、變形及疲勞強度計算）　　傳動軸的材料

8、均為優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構鋼（牌號45），許用應力，經(jīng)高頻淬火處理，，，。磨削軸的表面，鍵槽斷面均為端銑加工，階梯軸過渡圓弧均為，疲勞安全系數(shù)。　　要求：　　繪出傳動軸的受力簡圖。　　作扭矩圖及彎矩圖。

9、根據(jù)強度條件設計等直軸。　　計算齒輪處軸的撓度（均按直徑的等直桿計算）。　　對階梯傳動軸進行疲勞強度計算。（若不滿足，采取改進措施使其滿足疲勞強度要求）。　　對所取數(shù)據(jù)的理論根據(jù)作必要的說明。　　說明：<

10、p>　　齒輪上的力均與節(jié)圓相切。　　為直徑為的帶輪傳遞的功率，為直徑的帶輪傳遞的功率。為小帶輪的重量，為大帶輪的重量。　　傳動軸簡圖　　傳動軸零件圖　　為靜強度條件所確定的軸徑，以為單位，并

11、取偶數(shù)。設　　設計計算數(shù)據(jù)　　四、受力簡圖及軸徑選擇　　Me1=9549*P1/n=105.0 N*m 　　Me2=9549*P/n=262.6 N*m<p&

12、gt;　　Me2=Me1+Me　　所以Me=Me2-Me1=157.6 N*m　　即可得扭矩圖：　　F=Me/(D2/2)=1260.8 N　　F1=Me1/(D1/2)=420.0N　　F2

13、=Me2/(D/2)=583.6 N　　根據(jù)疊加法作彎矩圖：　　對于平面　　Fy單獨作用時如圖　　單獨作用時如圖&l

14、t;b>　　單獨作用時如圖　　對于平面　　Fz單獨作用時如圖　　3F2單獨作用時如圖　　和方向的合力矩分別如圖　　用Mathem

15、atica作出合成力矩圖進行定性分析　　先設計4a處的直徑 　　M4a=sqrt（M4ay2+M4az2）=770.0N*M 　　M4ax=262.6 N*M　　等直軸由第三強度理論得　　·<

16、;/b>　　故　　= 46.96mm 取 Φ1 = 50mm（取48mm時a處不符合強度要求）　　Φ2 = 45.5mm Φ3 = 41.4mm Φ4 =37.6mm　　由公式<

17、;/p>　　a 處校核：　　3a處校核：　　強度滿足要求。　　五、計算撓度

18、　　由和 　　得　　fAy = 0.841mm　　fAz= 2.153mm　　fA = 2.311mm　　六、疲勞校核</p

19、>　　校核的相關數(shù)據(jù)　　，，，過渡圓弧，安全系數(shù)。　　校核類型的確定　　校核的軸有鍵槽、軸肩，這些部位易引起應力集中，故易形成疲勞裂紋，故需要校核。共七處。　　由傳動軸

20、的工作特點知，其處于彎扭組合的交變應力狀態(tài)，其中彎曲正應力按對稱循環(huán)變化，切應力按脈動循環(huán)變化。　　對于彎曲正應力 　　交變扭轉(zhuǎn)切應力及其循環(huán)特征　　查表得　　相關計算公式<

21、;/b>　　彎曲對稱循環(huán)：　　扭轉(zhuǎn)脈動循環(huán)：　　彎扭組合交變應力下的安全系數(shù)：　　各點校核　　1.對于1點，W

22、=π×d43/32=5.22cm3,Wp=10.44cm3該點彎矩為0，受扭轉(zhuǎn)切應力，為扭轉(zhuǎn)脈動循環(huán)。　　?max=Mx,max/Wp=157.6/10.44=15.1Mpa　　? min=0　　r=0&

23、lt;p>　　?m=(?max+? min)/2=7.55Mpa　　?a=(?max-? min)/2=7.55Mpa　　??????　　故滿足疲勞條件。　　2.對于2點，Wz=5.22 W

24、p=10.44該點受彎曲正應力和扭轉(zhuǎn)切應力。　　=sqrt((178.32+178.32) )/5.22　　=48.3Mpa　　=3.5　　=15.1Mpa&

25、lt;/p>　　? min=0 r=0　　?m=(?max+? min)/2=7.55Mpa　　?a=(?max-? min)/2=7.55Mpa　　=11.3　　=3.3＞2&l

26、t;/b>　　故此處滿足疲勞強度條件。　　3.對于3點，Wz=π×d33/32=6.97cm3,Wp=13.94cm3該點受彎曲正應力和扭轉(zhuǎn)切應力。　　故滿足疲勞條件。　　=72.4Mpa</b

27、>　　=2.2　　=11.3Mpa　　? min=0 r=0　　?m=(?max+? min)/2=5.65Mpa　　?a=(?max-?

28、min)/2=5.65Mpa　　=15.1　　=2.2>2　　故滿足疲勞條件。　　4.對于4點，Wz=π×d23/32=9.25cm3,Wp=

29、18.50cm3該點受彎曲正應力和扭轉(zhuǎn)切應力。　　故滿足疲勞條件。　　=65.0Mpa　　=2.2　　=14.2Mpa&

30、lt;/p>　　? min=0 r=0　　?m=(?max+? min)/2=7.1Mpa　　?a=(?max-? min)/2=7.1Mpa　　=10.0　　=2.1>2&

31、lt;/b>　　故此處滿足疲勞強度條件。　　5.對于5點，Wz=π×d23/32=9.25cm3,Wp=18.50cm3該點受彎曲正應力和扭轉(zhuǎn)切應力。　　故滿足疲勞條件。　　=65.0Mpa</

32、b>　　=2.3　　=14.2Mpa　　? min=0 r=0　　?m=(?max+? min)/2=7.1Mpa　　?a=(?max-?

33、min)/2=7.1Mpa　　=12.2　　=2.3>2　　故此處滿足疲勞強度條件。　　6.對于6點，Wz=π×d43/32=5.22cm3,Wp=10.44cm3該點受彎曲正應力

34、和扭轉(zhuǎn)切應力。　　故滿足疲勞條件。　　=73.8Mpa　　=1.8　　=25.2Mpa<p

35、>　　? min=0 r=0　　?m=(?max+? min)/2=12.6Mpa　　?a=(?max-? min)/2=12.6Mpa　　=6.2　　=1.8<2</p

36、>　　故不滿足疲勞條件，此處可經(jīng)過高頻淬火，使達到2.5，則　　=4.6　　=25.2Mpa　　? min=0 r=0　　?m=(?max+? min)/2=1

37、2.6Mpa　　?a=(?max-? min)/2=12.6Mpa　　=14.5　　=4.4>2　　7.對于7點，W=π×d43/32=5.22cm3,Wp=10.44cm3該點不

38、受彎曲正應力，只受扭轉(zhuǎn)切應力。因此為扭轉(zhuǎn)脈動循環(huán)。　　?max=Mx,max/Wp=262.6/10.44=25.2Mpa　　? min=0　　r=0　　?m=(?max+? min)/2=12.

39、6Mpa　　?a=(?max-? min)/2=12.6Mpa　　??????　　故滿足疲勞條件。　　綜上，該軸滿足疲勞強度條件。　　七

40、、心得體會　　通過本次課程設計，我復習和鞏固了材料力學的知識，并加深了對零件設計和校核過程的理解。在設計過程中，我使用了autocad，mathematica，visualc++等一系列軟件，體會到了機算機以及機算機軟件對于零件設計乃至機械設計的重要性，認識到機械設計需要有一定的跨專業(yè)知識，今后要繼續(xù)在加深專業(yè)學習的同時，盡量學習一些其它專業(yè)的知識，為今后的學習和工作奠定良好

41、的基礎。　　八、參考文獻　　《材料力學》聶毓琴孟廣偉主編機械工業(yè)出版社

42、　《材料力學實驗與課程設計》聶毓琴吳宏主編機械工業(yè)出版社 　　《計算機繪圖實用教程》侯洪生主編科學出版社 　　《C程序設

43、計》譚浩強主編清華大學出版社　　九、C程序　　#include&l

44、t;stdio.h>　　#include<math.h>　　main()　　{float P,P1,n,D,D1,D2,G2,G1,a,jiaodu,xuyongyingli;　　float Me2,Me1,Me;&

45、lt;/p>　　float F2,F1,F;　　float Mfy,Mg13f1,Mg2,Mfz,M3f2,Md,Mdx,d;　　long float E,I,fay,faz,fa;　　float d2,d3,d4,dD2,dD3;　　int

46、 d1,i=0,j=1,k=1,d0,location,oooo;　　float ob,o1,t1;　　float ko,kt,eo,et,b,tt;　　float wz0,wp0,omax0,no0,tmax0,tm0,nt0,not0;　　printf("

47、請輸入設計計算數(shù)據(jù)\n");　　for(;;k++)　　{　　{printf("請輸入 P(kw)=");scanf("%f",&P);printf("請輸入 P1(kw)=");scanf(&qu

48、ot; %f",&P1);printf("請輸入 n(r/min)=");scanf(" %f",&n);　　printf("請輸入 D(mm)=");scanf(" %f",&D);printf("請輸入 D1(mm)=");scanf(" %f&qu

49、ot;,&D1);printf("請輸入 D2(mm)=");scanf(" %f",&D2);　　printf("請輸入 G2(N)=");scanf(" %f",&G2);printf("請輸入 G1(N)=");scanf(" %f",&G

50、1);printf("請輸入 a(mm)=");scanf(" %f",&a);　　printf("請輸入 jiaodu(°)=");scanf(" %f",&jiaodu);printf("請輸入 xuyongyingli(MPa)=");scanf(" %f

51、",&xuyongyingli);　　printf("若重新輸入以上數(shù)據(jù)請輸入0，否則請輸入1 ");scanf("%d",&oooo);if(oooo!=0)break;}　　}　　Me1=9549.

52、0*P1/n;Me2=9549.0*P/n;Me=Me2-Me1;　　F=Me/D2*2*1000.0;F1=Me1/D1*2.0*1000.0;F2=Me2/D*2.0*1000.0;　　printf("Me2=%f\nMe1=%f\nMe=%f\nF2=%f\nF1=%f\nF=%f\n\n",Me2,Me1,Me,F2,F1,F

53、);　　Mfy=a/1000.0*F*cos(jiaodu/180.0*3.1415926);　　Mg13f1=0.666666667*(G1+3*F1)*a/1000.0;　　Mg2=G2*a/1000.0;　　Mfz=F*a/1000.0*sin(jiaodu/180

54、.0*3.1415926);　　M3f2=3.0*F2*a/1000.0;　　Md=sqrt(Mg2*Mg2+M3f2*M3f2);　　Mdx=Me1+Me; 　　dD2=pow(32.0/3.1415926/xuyongyingli/1000.0/1000

55、.0*sqrt(Me2*Me2+pow(Mg2*0.66666666667+Mfy*0.3333333333-Mg13f1,2.0)+　　pow(M3f2*0.666666666667+Mfz*0.33333333333333,2.0)),1.0/3.0)*1000.0;　　dD3=pow(32.0/3.1415926/xuyongyingli/1000

56、.0/1000.0*sqrt(Me*Me+pow(Mfy,2.0)+pow(Mfz,2.0)),0.33333333333)*1000.0; 　　d=pow(32/3.1415926/xuyongyingli/1000/1000*sqrt(Md*Md+Mdx*Mdx),0.33333333333);printf("d1的理論計算值是 %f(m)\n",d);&l

57、t;/p>　　d0=floor(d*1000)+1;　　for(;;)　　{{d1=d0+i;d2=d1/1.1;d3=d1/1.21;d4=d1/1.21/1.1;}　　if((d1%2==0)&&(d2>=dD2&

58、&d3>=dD3))　　{printf("經(jīng)校核實際取值：d1(m)=%.6f,d2(m)=%.6f,d3(m)=%.6f,d4(m)=%.6f\n",d2*1.1/1000,d2/1000,d3/1000,d4/1000);break;}　　else i++;}　　E=200.

59、00*1000*1000*1000;　　I=3.1415926*pow(d2*1.1/1000,4)/64.000;　　fay=(0.5*(a/1000)*(a/1000)*Mfy*0.66666667+0.5*(a/1000)*(3*a/1000)*Mfy*0.66666667-0.555555555556*(a/1000)*0.5*(2*a/1000

60、)*Mg13f1-　　0.2222222222222*(a/1000)*0.5*(1*a/1000)*Mg13f1+0.5*(a/1000)*(3*a/1000)*Mg2*0.333333333)/(E*I);　　printf("fay(m)=%f\n",fay);　　faz=(0.5*(a/

61、1000)*(a/1000)*Mfz*0.66666667+0.5*(a/1000)*(3*a/1000)*Mfz*0.66666667+0.5*(3*a/1000)*M3f2*(a/1000)*0.333333333)/(E*I);　　printf("faz(m)=%f\n",faz);　　fa=sqrt(fay*fay+faz*f

62、az);　　printf("fa(m)=%f\n",fa);　　printf("下面進行疲勞強度校核\n");　　printf("請輸入材料的強度極限 ob(MPa)=");scanf("%f",&ob);

63、;　　printf("請輸入材料在r=-1時的正應力持久極限 o1(MPa)=");scanf("%f",&o1);　　printf("請輸入材料在r=-1時的切應力持久極限 t1(MPa)=");scanf("%f",&t1);

64、printf("請輸入安全系數(shù) n=");scanf("%f",&n);　　ob=650;o1=300;t1=155;n=2;　　for(;;j++)　　{　　printf("

65、;請輸入校核位置的序號(位置為1~7，退出校核請輸入數(shù)字0) location=");scanf("%d",&location);　　if(location==0) {printf("校核結(jié)束");break;}　　else<p&

66、gt;　　{printf(" 請輸入有效正應力集中系數(shù) ko=");scanf("%f",&ko);　　printf(" 請輸入有效切應力集中系數(shù) kt=");scanf("%f",&kt);　　printf(" 請輸入正應力尺寸系數(shù) e

67、o=");scanf("%f",&eo);　　printf(" 請輸入切應力尺寸系數(shù) et=");scanf("%f",&et);　　printf(" 請輸入表面質(zhì)量系數(shù) b=");scanf("%f",&b);&

68、lt;/p>　　printf(" 請輸入敏感系數(shù) tt=");scanf("%f",&tt);　　switch(location){case 1:{wz0=3.1415926*(d4)*(d4)*(d4)/32.0/1000.0;　　wp0=2.0*wz0;

69、;　　tmax0=Me/wp0;　　tm0=tmax0/2.0;　　nt0=t1/(kt/b/et*tm0+tt*tm0); printf(" %f ,%f ,%f ,%f ,%f ",wz0,wp0,tmax0,tm0,nt0); 　　if(nt0&

70、gt;n){printf("安全 \n");break;}　　else {printf("不安全 \n");break;}}　　case 2:{wz0=3.1415926*(d4)*(d4)*(d4)/32.0/1000.0;　　wp0=2.0*wz0;

71、　　omax0=sqrt(Mfy*Mfy+Mfz*Mfz)/2.0/wz0;　　no0=o1/(ko/b/eo*omax0);　　tmax0=Me/wp0;　　tm0=tmax0/2.0;　　nt0=t1/(kt/b/et*tm0+tt*tm0);&

72、lt;/p>　　not0=no0*nt0/sqrt(no0*no0+nt0*nt0); printf(" %f ,%f ,%f,%f ,\n %f ,%f ,%f ,%f ",wz0,wp0,omax0,no0,tmax0,tm0,nt0,not0);　　if(not0>n){printf("安全 \n");b

73、reak;}　　else {printf("不安全 \n");break;}}　　case 3:{wz0=3.1415926*(d3)*(d3)*(d3)/32.0/1000.0;　　wp0=2.0*wz0;　　omax0=sqrt(Mfy*Mfy+M

74、fz*Mfz)/wz0;　　no0=o1/(ko/b/eo*omax0);　　tmax0=Me/wp0;　　tm0=tmax0/2.0;　　nt0=t1/(kt/b/et*tm0+tt*tm0);　　not0=no0*nt0/sq

75、rt(no0*no0+nt0*nt0); printf(" %f ,%f ,%f ,%f ,\n %f ,%f ,%f ,%f ",wz0,wp0,omax0,no0,tmax0,tm0,nt0,not0);　　if(not0>n){printf("安全 \n");break;}　　else {p

76、rintf("不安全 \n");break;}}　　case 4:{wz0=3.1415926*(d2)*(d2)*(d2)/32.0/1000.0;　　wp0=2.0*wz0;　　omax0=sqrt(pow(Mg2*0.66666666667+Mfy*0.3333333333-Mg13f

77、1,2.0)+　　pow(M3f2*0.666666666667+Mfz*0.33333333333333,2.0))/wz0;　　no0=o1/(ko/b/eo*omax0);　　tmax0=Me2/wp0;　　tm0=tmax0/2.0;<

78、;p>　　nt0=t1/(kt/b/et*tm0+tt*tm0);　　not0=no0*nt0/sqrt(no0*no0+nt0*nt0); printf(" %f ,%f ,%f ,%f ,\n %f ,%f ,%f ,%f ",wz0,wp0,omax0,no0,tmax0,tm0,nt0,not0);　　if(n

79、ot0>n){printf("安全 \n");break;}　　else {printf("不安全 \n");break;}}　　case 5:{wz0=3.1415926*(d2)*(d2)*(d2)/32.0/1000.0;　　wp0=2.0*wz0;</p

80、>　　omax0=sqrt(pow(Mg2*0.66666666667+Mfy*0.3333333333-Mg13f1,2.0)+　　pow(M3f2*0.666666666667+Mfz*0.33333333333333,2.0))/wz0;　　no0=o1/(ko/b/eo*omax0);<p

81、>　　tmax0=Me2/wp0;　　tm0=tmax0/2.0;　　nt0=t1/(kt/b/et*tm0+tt*tm0);　　not0=no0*nt0/sqrt(no0*no0+nt0*nt0); printf(" %f ,%f ,%f ,%f ,\n %f ,%f ,%f ,%f

82、",wz0,wp0,omax0,no0,tmax0,tm0,nt0,not0);　　if(not0>n){printf("安全 \n");break;}　　else {printf("不安全 \n");break;}}　　case 6:{wz0=3.141

83、5926*(d4)*(d4)*(d4)/32.0/1000.0;　　wp0=2.0*wz0;　　omax0=Md/2.0/wz0;　　no0=o1/(ko/b/eo*omax0);　　tmax0=Me2/wp0;　　tm0=tma

84、x0/2.0;　　nt0=t1/(kt/b/et*tm0+tt*tm0);　　not0=no0*nt0/sqrt(no0*no0+nt0*nt0); printf(" %f ,%f ,%f ,%f ,\n %f ,%f ,%f ,%f ",wz0,wp0,omax0,no0,tmax0,tm0,nt0,not0);</

85、p>　　if(not0>n){printf("安全 \n");break;}　　else {printf("不安全 \n");break;}}　　case 7:{wz0=3.1415926*(d4)*(d4)*(d4)/32.0/1000.0;<p&g

86、t;　　wp0=2.0*wz0;　　tmax0=Me2/wp0;　　tm0=tmax0/2.0;　　nt0=t1/(kt/b/et*tm0+tt*tm0); printf(" %f ,%f ,%f ,%f ,%f ",wz0,wp0,tmax0,tm0,nt0);<

87、/p>　　if(nt0>n){printf("安全 \n");break;}　　else {printf("不安全 \n");break;}} } }　　}　　return 0;}<

眾賞文庫> 全部分類> 畢業(yè)設計

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