材料力学单缸柴油机曲轴设计说明书

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1、目录课程设计的目的2材料力学课程设计的任务和要求2一、分析讨论及说明部分的要求3二、程序计算部分的要求3设计题目3设计内容4一、画出曲轴内力图5二、设计曲轴颈直径d,主轴颈直径D7三、校核曲柄臂的强度8四、校核主轴颈H・H截面处的疲劳强度13五、用能量法计算A・A截面的转角By,0Zo14分析讨论及必要说明18设计的改进意见及措施18参考文献20附录程序20课程设计的目的材料力学课程设计的目的在于系统学习材料力学后，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

2、题的目的。同时，可以使学主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的（高等数学、理论力学、工程图学、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：1、使所学的材料力学知识系统化、完整化。2、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。3、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。

3、4、综合运用以前所学的各门课程的知识，使相关学科的知识有机地联系起来。5、初步了解和掌握工程实践中的设计思想和设计方法。6、为后续课程的教学打下基础。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，独立编制程序通过计算机给出计算结果，并完成设计说明书。一、分析讨论及说明部分的要求7、分析计算结果是否合理，并讨论其原因、改进措施。8、提出改进设计的初步方案及设想。9、提高强度、刚度及稳定性的措施和建议。二、程序计

4、算部分的要求10、程序框图。1K计算机程序（含必要的语言说明及标志符说明）。12、打印结果（数据结果要填写到设计计算说明书上）。设计题目某柴油机可以简化为图7-2所示的结构，材料为球墨铸铁（QT450-5）,弹性常数为E、p,许用应力为[s],G处输入转矩为Me,曲轴颈中点受切向力Ft、径向力Fr的作用，且Fr=Ft/2o曲柄臂简化为矩形截面，l・4Wh/D$l・6,2・5Wh/bM4,13=1.2r,有关数据见表7-3oLi/mL2/111E/GPa4[a

5、/MPaj/MPa

6、(kw)n(r/min)r/m18.22400.06要求：1、画出曲轴内力图。2、设计曲轴颈直径d,主轴颈D。3、校核曲柄臂的强度。4、校核主轴颈H-H截面处的疲劳强度，取疲劳安全系数n二2•键槽为端铳加工，主轴颈表面为车削加工。5、用能量法计算A-A截面的转角％,0zo设计内容画出曲轴内力图M.外力分析：P18.2Me=9549x-=9549x——=724.13N・men240由Ftxr-Me=0可得Ft=12.068KN则Fr=Ft/2=6.034KNXOY平面内:由SFy=0即FAy-Fr+FFy=0SMa=0即—FrxLi+FFyx(L

7、i+L2)=0可解得FAy=3745.2N・m,FFy=2288.75N・m在XOZ平而内：由YFz=0即Faz-Ft+FFz=0SMa=0即一珥xLx+FFzx(Li+L2)=0可解得Faz=7490.5N・m,FFz=4577.5N•m内力图（N・m）：427FN内力分析：（1）主轴颈的EF左端E截面为危险截面，受扭转和两向弯曲=4577.5X(0.18-

8、x1.2x0.06)=659.16N・m112"2XL2rMez=FFy(】2_空】3=2288.75x(0.18-

9、x1.2x0.06)=329.58N・m（2）曲柄臂DE下端为危险截

10、面，受扭转、两向弯曲和压缩Fn2=FFy=2288.75N（3）曲轴颈CD段中间K截面为危险截面，受扭转和两向弯曲MKx=Fazxr=7490.5x0.06=449.43N・mMKy=FAzxI〕=7490.5x0.11=823.96N•mMKz=FAyxr=3745.2x0.11=411.97N・m二、设计曲轴颈直径d,主轴颈直径D主轴颈的危险截面为EF段的最左端截面，受扭转和两向弯曲，可用第三强度理论计算：%=占JmEx2+MEy2+MEz2<[o]（W=寧）代入数据可得D>44.4mm因此D取46mm曲轴颈CD属于弯扭组合变形，由第三强

11、度理论可得:M=击JmKx2+MKy2+MKz2<[a]（W=尊）代入数据可得d>44.3故d取46mm三、校核曲柄臂的强度曲柄臂的危险截面为矩形截面