吉林大学材料力学课程设计车床主轴设计

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1、材料力学课程设计设计计算说明书设计题目：车床主轴设计姓名：学院：机械科学与工程院专业：机械工程及自动化学号：指导教师：序号：73题号：3数据号：7目录一、设计目的2二、设计任务及要求3三、设计题目3（一）对主轴静定情况校核51、根据第三强度理论校核（忽略剪力）82、由刚度对轴进行校核83、疲劳强度校核13（二）对超静定情况进行校核131、根据第三强度理论校核（忽略剪力）172、由刚度对轴进行校核173、疲劳强度校核19（三）循环计算程序及结果截图20四、课程设计总结及设计感想22材料力学课程设计的目的是在于系统的学习材料力学

2、之后，能结合工程中的实际问题，运用材料力学设计的基本原理和计算方法，独立计算工程中的典型零部件，已达到综合运用材料力学的知识解决工程实际问题的能力。同时，可以使我们将材料力学的理论和现代的计算方法及手段融为一体。即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；即把以前学到的知识综合的运用，又为以后的学习打下了基础，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。1•使我们的材料力学知识系统化，完整化。2.在系统的全面的复习的基础上，运用材料力学的知识解决工程中的实际问题。3.由于选题

3、力求结合专业实际，因而课程设计可以把材料力学的知识和专业需要结合起来。4.综合运用以前所学的各门课程知识，是相关学科知识有机的联系起来。5.初步了解和掌握工程实践中的设计思想和方法，为以后打下基础。二、设计的任务和要求1.画出受力分析计算简图和内力图2.列出理论依据和导出的计算公式3•独立编制计算机程序，通过计算机给出计算结果4.完成设计说明书。三、设计题目车床主轴设计一-某车床主轴尺寸及受力情况如图1所示。在A、B、C三个支座的中间支座B处，轴承与轴承座之间有间隙5,正常工作吋，B处轴承不起支撑作用，此时轴处于A、C两支座

4、下的静定状态。当B截面处弯曲变形大于间隙力时，轴处于A、B、C三支座下的静不定状态。轴截面E处装有斜齿轮，其法向压力角为螺旋角为0,工作处的切削力有Fx、Fy、Fz（在进行强度、刚度计算吋，可以不计轴向力Fx的影响，而以弯曲、扭转变形为主）。轴的材料为优质碳素结构钢（45钢），表面磨削加工，氮化处理。其他已知数据见表1。1、试按静定梁（A、C支撑）的强度、刚度条件设计等截面空心圆轴外径D（d/D值可见数据表2）,并计算这时轴上B截面处的实际位移。2、在安装齿轮的E截面处有一铳刀加工的键槽，试校核此截面处的疲劳强度。规定的安全

5、系数n二3（c=420M£,j二240m<）o3、对静不定情况（A、B、C支撑），同时根据强度、刚度条件设计外径D,并用疲劳强度理论校核。表1：0（。）0（。）8!m[a]/MPa[&」/rad20100.5X10-41503.3X10-43.SxlO-40.0028注意：设计中不考虑轴的旋转静定要求和热变形的影响，并且将各轴承视为刚体，且不产生刚体位移，不考虑制造工艺和尺寸链等因素。表2：（设计计算数据表112）A/m/mh/ma/mb/mR/me(°)n/(r/min)P/kwd~D%/N%/N70.10.50.10.1

6、0.10.1454005.50.6400200534262500图一:a).61A1h1!i1b)图7・8车床主轴a)力懐模型b)力学简图一、对主轴静定情况校核由公式可知Me二9549x{叽二9549X5.5/400二131.30N•加・・・F=—=131.30/0.12=1094.16N'R由斜齿轮受力分析得：「Fttana,—Fr==1094」6X0.364/0.985=404.38NCOS0则有：Fe、二F’sin&-F「cos&二487.75N二F/Cos&+F「sin&二1059.63NMdz-Fvb=FWvb=4

7、000X0.16=640Nem丿JMdy=Fz}j=F仕b二2000x0.16=320N*m由图1受力分析求支座反力F^、Fa八F。、Fez：工Mc(F)=FAv(L^L^+F^a-MJz-f二0・・.F%二1678.63N工Maz(F)二F°(L]+L2)+FEy(L1+L2-a)+MJz+F),(L1+L2+L3)=0•・・Fc>=-6166.38N工Me")二J(L

8、+L2)+F/+M〃y+Fz—二0・・.F&二—1069.35N工Ma〉,(F)二Fq(Li+L2)+(L1+L2-a)--Fz(Lj+L2+L3)=0・

9、・.Fc二2009.73N根据已知分别作出Y、Z方向的剪力图与弯矩图，如下图所示：MzA1200由剪力图及弯矩图可知c点为危险点且:Me二J120©+60疔二1341.64N>mMe二131.30N>m1•根据第三强度理论校核（忽略剪力）:MeG-——WMeT=2W代入数据解得：D,>4.