材料力學課程設計
題目傳動軸靜強度、變形及疲勞強度
姓名張思濤
學院汽車工程學院
班級 421201
學號 42120126
日期 2023年8 月 22日
目錄一、材料力學課程設計的目的 1
二、材料力學課程設計的任務和要求 1
三、設計題目（傳動軸靜強度、變形及疲勞強度計算） 2
四、受力簡圖及軸徑選擇 3
五、撓度計算 5
六、疲勞校核 6
七、心得體會 10
八、參考文獻 10
九、附：計算程式 10
、材料力學課程設計的目的
本課程設計是在系統學完材料力學課程之後，結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；既是對以前所學知識（高等數學、工程圖學、理論力學、演算法語言、計算機和材料力學等）的綜合應用，又為後續課程（機械設計、專業課等）的學習打下基礎，並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：
1. 使所學的材料力學知識系統化、完整化。
2. 在系統全面複習的基礎上，運用材料力學解決工程實際中的問題。
3. 由於選題力求結合專業實際，因而課程設計可以把材料力學知識與專業需要結合起來。
4. 綜合運用以前所學的各門課程知識（高等數學、工程圖學、理論力學、演算法語言、計算機等），使相關學科的知識有機的聯絡起來。
5. 初步了解和掌握工程實踐中的設計思想和設計方法。
6. 為後續課程的教學打下基礎。
參加設計者要系統複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力圖，列出理論依據並匯出計算公式，獨立編制計算程式，通過計算機給出計算結果，並完成設計計算說明書。
傳動軸的材料均為優質碳素結構鋼（牌號45），許用應力，經高頻淬火處理，，，。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，疲勞安全係數。
要求：1. 繪出傳動軸的受力簡圖。
2. 作扭矩圖及彎矩圖。
3. 根據強度條件設計等直軸。
4. 計算齒輪處軸的撓度（均按直徑的等直杆計算）。
5. 對階梯傳動軸進行疲勞強度計算。（若不滿足，採取改進措施使其滿足疲勞強度要求）。
6. 對所取資料的理論根據作必要的說明。
說明：（1） 齒輪上的力均與節圓相切。
（2） 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。
圖1- 1傳動軸力學簡圖
圖1- 2傳動軸零件圖
為靜強度條件所確定的軸徑，以為單位，並取偶數。設
，，，過渡圓弧，安全係數。
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。
圖1- 16
由傳動軸的工作特點知，其處於彎扭組合的交變應力狀態，其中彎曲正應力按對稱迴圈變化，切應力按脈動迴圈變化。
對於彎曲正應力
交變扭轉切應力及其迴圈特徵
有效應力集中係數
查閱《材料力學第二版》圖13-9,13-10；表13-2,13-4
彎曲對稱迴圈：
扭轉脈動迴圈：
彎扭組合交變應力下的安全係數：
①對於點，，
該點不受彎曲正應力，只受扭轉切應力。因此為扭轉脈動迴圈。
故滿足疲勞條件。
②對於點，，
該點受彎曲正應力和扭轉切應力。（2點在a處）
故滿足疲勞條件。
③對於點，
該點受彎曲正應力和扭轉切應力。(3點在處)
故滿足疲勞條件。
④對於點，，
該點受彎曲正應力和扭轉切應力。（4點在3a處）
故滿足疲勞條件。
⑤對於點，，
該點受彎曲正應力和扭轉切應力。（5點在處）
故滿足疲勞條件。
⑥對於點，，
該點受彎曲正應力和扭轉切應力。(6點在處)
故滿足疲勞條件。
⑦對於點，，
該點不受彎曲正應力，只受扭轉切應力。因此為扭轉脈動迴圈。
故滿足疲勞條件。
綜上所述，該軸滿足疲勞強度要求。
通過本次的材料力學設計，我不僅鞏固並拓展了材料力學方面的知識，而且綜合運用了c語言，cad製圖等多方面的知識，鍛鍊了我的工程基本素養。這次課程設計很好的鍛鍊了我的實踐能力，使我認識到所學知識與實際應用的聯絡，尤其是將c語言和傳統的解題方法相結合，通過對比更突顯了程式設計可以大大的提高解題效率和避免無意義的重複運算。通過這次的設計，我更加認識到對於知識點融會貫通的重要性以及對於新技術新方法善於接納。
《材料力學》 (第2版) 聶毓琴孟廣偉機械工業出版社 2009.1
《材料力學實驗與課程設計》 聶毓琴吳巨集機械工業出版社 2006.6
《c程式設計》（第四版） 譚浩強清華大學出版社 2010.10
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