材料力学课程设计
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
班级铁车三班
学号
姓名
指导老师
f
一、设计目的
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综合运用又为后继课程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
二、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QT4505弹性常数为E、μ许用应力为σG处输入转矩为eM曲轴颈中点受切向力tF、径向力rF的作用且rF2
t
F。曲柄臂简化为矩形截面14≤hD≤1625≤h
b
≤43l12r有关数据如下表
要求1画出曲轴的内力图。
2设计曲轴颈直径d主轴颈直径D。
3校核曲柄臂的强度。
4校核主轴颈HH截面处的疲劳强度取疲劳安全系数
2。键槽为端铣加工主轴颈表面为车削加工。
5用能量法计算AA截面的转角yθ
zθ。
f数据
1lm
2lm
EGpa
μ
Mpaσ
1Mpaτ
011018150027
120
180τψ
τε
PkW
mi
r
rm
005078
164
300005
零件图单缸柴油机曲轴
零件简化图
f三、设计内容
31柴油机曲轴的内力图1受力分析计算简图
2外力分析
计算外力偶矩
fMe9549
P

9549×16430057294计算切向力Ft径向力Fr
tF
eMr9549NrF2
tF
47745N由平衡条件计算反力
在xOy平面AyF212rFlll29635NFyF1
12
rFlll1811N
在xOz平面AzF212tFlll5927NFzF112
tFl
ll3622N3内力分析
画出内力图。不计弯曲切应力故未画剪力图弯矩图画在纤维受压侧。根据内力图确定危险截面。单位力N力矩Nm
N
F图
①主轴颈以EF段的左端11截面最危险受扭转和两向弯曲
f1xMeM57294Nm
1yMFzF
2l32l5216Nm1zMFyF2l3
2
l3008Nm②曲柄臂以DE段的下端22截面最危险受扭转两向弯曲及压缩
2xMeM57294Nm
2yMFzF
2l32l5216Nm2zMFyF2l3
2
l3008Nm2NFFyF1811N
③曲轴颈以CD段中间33截面K最危险受扭转和两向弯曲
3xMAzF×r35562Nm
3yMAzF×1l65197Nm
3zMAyF×1l32599Nm
32设计曲轴颈直径d主轴颈直径D
1曲轴颈CD处于扭转和两向弯曲的组合变形对危险截面33应用第三强度理论计算
3rσ
≤σ
其中3
132
Wd
π带入数据得到d≥4098mm实际取d41mm
f2r