吉林大学材料力学专业课程设计第二组数据轴设计.doc

《吉林大学材料力学专业课程设计——传动轴设计》 该设计任务主要针对吉林大学材料力学专业学生，旨在通过传动轴的设计实践，加深学生对材料力学原理的理解与应用。设计对象为传动轴，采用优质碳素结构钢45作为材料，其许用应力为80MPa，经过高频淬火处理后，表面硬度达到650bMPa至1300MPa，疲劳安全系数设定为2。设计要求包括绘制受力简图、制作扭矩图和弯矩图、依据强度条件设计轴径、计算齿轮处轴挠度以及进行疲劳强度计算。 传动轴的受力分析至关重要。轴受到7个力的作用，如皮带轮D和D1的力、齿轮的力、重力等，需绘制出受力简图。接着，根据受力情况，分别在XOY和XOZ面上画出弯矩图和扭矩图，以揭示轴在不同方向上的应力分布。 在设计等直轴的直径时，需确定危险截面，即弯矩和扭矩最大的截面。这里，B截面被确定为危险截面，因为其合成弯矩和扭矩最大。接下来，根据第三强度理论进行直径设计，考虑到材料的塑性特性，计算得出初步直径为59.09mm，但为了满足安全要求，最终选择直径为70mm。 强度校核方面，需要分别校核轴两端的强度，选取右端作为最不利工况，计算得到的直径为64mm。考虑到圆整和偶数原则，最终确定轴的直径为70mm和64mm。 对于齿轮2D处的挠度计算，需要知道轴的直径、弹性模量和惯性矩。假设施加一个Y方向的单位力，然后通过梁的挠度公式求解。挠度的计算不仅涉及材料的弹性性能，还涉及到结构的几何形状和尺寸，因此它是材料力学中的一项关键计算。 此外，疲劳强度计算是评估传动轴长期工作下是否能保持结构完整性的关键。如果计算结果不满足要求，应提出改善措施，如增加轴的直径、改变表面处理方式或优化载荷分布等。 总结来说，这个设计任务涵盖了材料力学中的多个重要知识点，包括受力分析、扭矩和弯矩图的绘制、轴径设计、强度校核以及疲劳强度计算。学生通过完成这个项目，可以深入理解和应用材料力学的基本原理，提高解决实际工程问题的能力。