1作弯矩图zM和单位力矩图zM以及轴力图NF和NF如下
FN图FN图
3448
344812
13448FyAyFFNll
f331294260012399101501010356771212
hbEIEPam9364150106001239910215945985EAEhbPam1
11
iciiNciziiMFEIEAωωθ∑∑
118811MMEIωω227721MMEIωω9910101MMEA
ωω334555673
1MMMMEIωωωω056516970000320601×310
286×310rad
四、分析计算和设计
41对计算过要说明
1所有图线都是由AutoCAD2004软件绘制部分数学公式经Mathtype65编辑而成。
2在画内力图时由于不计弯曲切应力故未画剪力图。
3在设计Dd和校核强度时由于材料是球墨铸铁QT4505其金属性与钢接近塑性好强度较高且处于复杂应力状态故采用第三强度理论校核。
4在设计h、b的实际尺寸时是通过程序在题设范围14≤hD
≤
f16
25≤hb≤4之间变化取值进行校核强度直到得出使截面积最小的最佳结果。
5在校核HH处的疲劳强度时忽略了键槽对扭转切应力maxτ的影响。因此pW值不变pW2
16Dπ。
6发动机曲轴应力属于脉动循环振动应力柴油机工作良好的情况下可认为曲轴受到不变的转动力矩校核强度时设曲轴工作在脉动循环下。
42改进设计的初步方案及设想
1提高曲轴的弯曲强度
在机械结构允许的情况下可改变12ll将集中力尽量靠近支座或将集中载荷适当分散。另外选择合理的截面及合理的材料可以选择弹性模量较大的材料。
2提高曲轴的弯曲刚度
改变截面的形状铸造曲轴可以采用空心工艺不仅可以减小质量消除一部分惯性另外空心结构也有助于提高刚度改善结构形式。其次主轴颈应尽量避免出现方形直角或带有尖角的孔和槽即在主轴
f颈和曲柄臂相连处应采用半径较大的过度圆角这样可以消除应力集中相对于带尖叫孔槽的主轴强度刚度是较高的。
3提高曲轴的疲劳强度
设置平衡重平衡发动机不平衡的离心力和离心力矩可以减小曲轴工作时不平衡的振动将脉动循环转换为对称循环从而提高曲轴的疲劳强度。提高曲轴表面的强度对曲轴中应力集中的部位如键槽处应采取某些工艺措施即表面热处理或化学处理如表面高频淬火、渗碳、滚压、喷丸等。
五、计算程序
51计算机程序
C程序核心为求解满足题设及强度条件下截面积最小时的b和h
i
cludemathh
i
cludestdioh
defi
eG100为消除单位所设常数
defi
eD42D为主轴颈直径
defi
eY120σ120kPa
mai
floatMzMyMxF分为曲柄臂所受扭矩弯矩和轴力floatZ1Z2Z3Q2Q3Y2Y3分别为
点的第三理论强度点的321mr