材力课设 单缸柴油机曲轴的强度设计及刚度计算、疲劳强度校核 吉林大学.doc

PAGE PAGE 1 材 料 力 学 课程设计说明书 设计题目：单缸柴油机曲轴的强度设计及刚度计算、疲劳强度校核。 设计者： 吉林大学汽车工程学院 工业设计专业 序号：33 指导老师:李锋 目录 1.材料力学课程设计的目的………………………3 2.材料力学课程设计的任务和要求………………4 2.1设计计算说明书的要求 ……………………4 2.2分析讨论及说明部分的要 …………………5 2.3程序计算部分的要求 ………………………5 3.设计题目 …………………………………………5 4.设计过程 …………………………………………7 4.1.画出曲轴的内力图。 ………………………7 4.2设计曲轴颈直径d，主轴颈直径D。………9 4.3设计曲柄臂尺寸h和b。(计算机程序)……10 4.4校核主轴颈H--H截面处的疲劳强度………13 4.5用能量法计算A--A截面的转角,………14 必要说明…………………………………………18 提高刚度、强度、稳定性的措施………………18 设计体会…………………………………………19 参考文献…………………………………………19 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设计方法，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融为 一体，既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（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： ⑴使所学的材料力学知识系统化、完整化。 ⑵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。 ⑶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。 ⑷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。 ⑸初步了解和掌握工程实践中的设计思想和设计方法。 ⑹为后续课程的学习打下基础。 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，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。 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。具体内容应包括： ⑴设计题目的已知条件、所求及零件图。 ⑵画出构件的受力分析计算简图，按比例标明尺寸、载荷及支座等。 ⑶静不定结构要画出所选择的基本静定系统及与之相应的全部求解过程。 ⑷画出全部内力图，并表面可能的各危险截面。 ⑸各危险截面上各种应力的分布规律图及由此判定各危险点处的应力状态图。 ⑹各危险点的主应力大小及主平面的位置。 ⑺选择强度理论并建立强度条件。 ⑻列出全部计算过程的理论依据、公式推导过程及必要的说明。 ⑼对变形及刚度分析要写明所用的能量法计算过程及必要的内力图和单位力图。 ⑽疲劳强度计算部分要说明循环特征，σmax，σmin，r ，σ m，σ a的计算，所查各系数的，ｋ, ε ，β 依据，疲劳强度校核过程及结果，并绘出构件的持久曲线。 2.2分析讨论及说明部分的要求 ⑴分析计算结果是否合理，并讨论其原因、改进措施。 ⑵提出改进设计的初步方案及设想。 ⑶提高强度、刚度及稳定性的措施及建议。 2.3程序计算部分的要求 ⑴程序框图。 ⑵计算机程序（含必要的说明语言及标识符说明）。 ⑶打印结果（数据结果要填写到设计计算说明书上）。 三．设计题目 某柴油机曲轴可以简化为下图所示的结构，材料为球墨铸铁(QT450-5)弹性常数为E、μ，许用应力为[σ]，G处输入转矩为，曲轴颈中点受切向力、径向力的作用，且=。曲柄臂简化为矩形截面，1.4≤≤1.6，2.5≤≤4, =1.2r,已知数据如下表： 0.11 0.18