材料力学课程设计通用模板格式

吉林大学《材料力学》课程设计说明书题目：传动轴静强度、变形及疲劳强度计算作者姓名：班级：学号：指导教师：数据号：7.6-a-23目录设计目的…………………1设计的任务和要求………X设计题目…………………X设计方法…………………X设计结果…………………X分析讨论…………………X程序计算…………………X理论与程序结果对比……X设计结论与展望…………X设计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，即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综合运用，又为后续课程学习打下基础，并初步掌握工程设计思想和设计方法，使实际工作能力提高。使所学的材料力学知识系统化，完整化。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问题。由于选题力求结合专业实际，因而课程设计可以吧材料力学知识与专业所需结合起来。综合运用所学知识(高等数学，工程图学，理论力学，算法语言，计算机等），使相关学科知识有机地联系起来。初步了解和掌握工程实践中的设计思想和设计方法。为后续课程的教学打下基础。二、设计的任务和要求要求参加设计者，要系统地复习材料力学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，列出理论依据和导出计算公式，独立编制计算程序，通过计算机给出的计算结果，并完成设计计算说明书。设计题目传动轴静强度，变形及疲劳强度计算传动轴的材料均为优质碳素结构钢（牌号45），许用应力，经高频淬火处理，。磨削轴的表面，键槽均为端铣加工，阶梯轴过渡圆弧r均为2mm，疲劳安全系数n=2。要求：绘出传动轴的受力简图。作扭矩图及弯矩图。根据强度条件设计等直轴的直径。计算齿轮处轴的挠度（均按直径1的等直杆计算）。对阶梯传动轴进行疲劳强度计算（若不满足，采取改进措施使其满足疲劳强度要求）。对所取数据的理论根据作必要的说明。说明：坐标的选取均按图所示。齿轮上的力F，除图7-10a中与节圆不相切，其余各图均与节圆相切。表7-11中P为直径为D的带轮传递的功率，P1为直径为D1的带轮传递的功率。G1为小带轮的重量，G2为大轮的重量。为静强度条件所确定的轴径，以mm为单位，并取偶数。设设计计算数据P/kW=13.2P1/kW=8.1n/(r/min)=1000D/mm=800D1/mm=350D2/mm=280G2/N=800G1/N=260a/mm=600=45设计方法传动轴受力简图： MeMeMFFMMFF扭矩图：XOY面：XOZ面：根据强度条件设计等直轴的直径：由已有数学证明可知M合MC由已有的数学证明可知合成弯矩不是直线便是凹形的曲线，极值弯矩截面有B、E两截面，由M合=扭矩M碳素结构钢为塑性材料，由第三强度理论知：δ32d≥0.0444355m≈44.436mm取d=44mm即ϕ计算齿轮处轴的挠度（均按直径ϕ由图形互乘法，在xoy平面内，对A点施加一单位力：f同理，对于xoz面，对A点施加一个单位力ff=对阶梯传动轴进行疲劳强度计算（若不满足，采取改进措施使其满足疲劳强度要求）σ磨削轴的表面疲劳安全系数n=2已知，ϕ1，并取偶数。由上面过程确定ϕϕ取ϕ确定校核类型：构件外形的影响：在轴的键槽，轴肩，这些部位容易应力集中，造成疲劳裂纹，相应校核点为1,2,3,4,5,7,8。共七个点。构件尺寸的影响：在静强度相同的条件下，随着试件横截面尺寸的增大，持久极限相应地降低。大试件中处于高应力状态的晶粒比小试件的多，所以大试件形成疲劳裂纹的机会也就更多。图中相应的校核点为6点。构件表面质量的影响：对图中8个点均造成影响。对于该轴来说，受力特点为弯扭组合交变应力状态。由于转动，故弯曲正应力按对称循环变化。当轴正常工作时扭转切应力基本不变，但是由于机器的开停，所以扭转切应力时有时无，故扭转切应力可视为脉动循环变化。对于弯曲正应力及循环特征W=σ对于交变扭转切应力及循环特征W12345678K1.521.801.551.801.6011.851.80K1.281.621.301.621.3211.401.62ε0.880.880.880.880.840.840.880.88ε0.810.810.810.810.780.780.810.81β2.52.5弯曲对称循环：n扭转脉动循环：nσ弯扭组合交变应力下的安全系数：n静载荷安全系数：n对碳钢扭转变形，取最大敏感系数Ψ查表可知45号碳素结构钢的屈服极限σ对于8个点进行计算:.5.6.7.经过计算得WWWMM13.8573.8577.713150.395025.3845.38410.769300.79148.735.3845.38410.769331.50348.746.2806.28012.560515.131126.04756.2806.28012.560456.591126.04768.3598.35916.717677.468126.04775.3845.38410.769338.734126.04785.3845.38410.7690126.047通过c语言编程计算：1点2点3点4点5点6点7点8点程序：#include<stdio.h>#include<math.h>/*全局变量*/#definePI3.14/*宏定义*/voidmain()/*主函数*/ { floatd1,M,W,zylMax,zylMin,r1,Me,Wp,qylMax,qylMin,qylA,qylM,r2,Kzyl,Kqyl,Ezyl,Eqyl,ccxs,Yqyl;floatzyl,qyl,n1,n2,n12,n3,zylS,zylR3,n;charkey;/*定义变量*/floatx;printf("是否进行疲劳强度校核？输入Y/N\n");scanf("%c",&key);while(key=='Y'||key=='y')/*循环，判断条件*/ { printf("输入需校核平面距y轴距离为a的倍数\n"); scanf("%f",&x);printf("输入该截面对应轴的直径(单位cm)\n");scanf("%f",&d1);printf("输入该截面的弯矩：\n");scanf("%f",&M);printf("输入该截面的扭矩：\n");scanf("%f",&Me);printf("输入Kσ,Kτ：\n");scanf("%f",&Kzyl);scanf("%f",&Kqyl);printf("输入εσ,ετ：\n");scanf("%f",&Ezyl);scanf("%f",&Eqyl);printf("输入β：\n");scanf("%f",&ccxs);printf("输入ψτ：\n");scanf("%f",&Yqyl);printf("输入σ-1：\n");scanf("%f",&zyl);printf("输入τ-1：\n");scanf("%f",&qyl);printf("输入屈服强度σs：\n");scanf("%f",&zylS);printf("输入n：\n");scanf("%f",&n);if(Me!=0)/*扭矩不为零时*/ {W=PI*d1*d1*d1/32;zylMax=M/W;zylMin=0-zylMax;r1=-1;Wp=PI*d1*d1*d1/16;qylMax=Me/Wp;qylMin=0;r2=0;qylA=qylM=qylMax/2;n1=zyl/(Kzyl*zylMax);n1=n1*Ezyl*ccxs;/*计算nσ*/n2=qyl/(Kqyl*qylA/(Eqyl*ccxs)+Yqyl*qylM);/*计算nτ*/n12=n1*n2/sqrt(n1*n1+n2*n2);/*计算nστ*/zylR3=sqrt(zylMax*zylMax+4*qylMax*qylMax);n3=zylS/zylR3;/*计算n'στ*/printf("nσ=%f\n",n1);printf("nτ=%f\n",n2);printf("nστ=%f\n",n12);printf("n'στ=%f\n",n3);if(n12>n) { printf("nστ>n\n");printf("该截面(x=%2.1fa)满足疲劳强度要求\n",x); }elseif(n12<n) { printf("nστ<n\n");printf("该截面(x=%2.1fa)不满足疲劳强度要求\n",x); }else { printf("nστ=n\n");printf("该截面(x=%2.1fa)满足疲劳强度要求\n",x); }if(n3>n) { printf("n'στ>n\n");printf("该截面(x=%2.1fa)满足静强度要求\n",x); }elseif(n3<n) { printf("n'στ<n\n");printf("该截面(x=%2.1fa)不满足静强度要求\n",x); }else { printf("n'στ=n\n");printf("该截面(x=%2.1fa)满足静强度要求\n",x); }if(n12>=n&&n3>=n)printf("该截面(x=%2.1fa)满足强度要求\n",x);elseprintf("该截面(x=%2.1fa)不满足强度要求\n",x);printf("\n");}else/*扭矩为零时*/ { W=PI*d1*d1*d1/32;zylMax=M/W;zylMin=0-zylMax;r1=-1;n1=zyl/(Kzyl*zylMax);n1=n1*Ezyl*ccxs;printf("nσ=%2.1f\n",n1);if(n1>=n) { printf("nσ>n\n");printf("该截面(x=%2.1fa)满足疲劳强度要求\n",x); }else { printf("nσ<n\n");printf("该截面(x=%2.1fa)不满足疲劳强度要求\n",x); } }