单缸柴油机曲轴的强度设计及刚度计算、疲劳强度校核 杨韬.doc
《单缸柴油机曲轴的强度设计及刚度计算、疲劳强度校核 杨韬.doc》由会员分享,可在线阅读,更多相关《单缸柴油机曲轴的强度设计及刚度计算、疲劳强度校核 杨韬.doc(17页珍藏版)》请在三一文库上搜索。
1、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: 2014120950 姓名: 杨韬 指导老师: 任小平 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
2、曲轴可以简化为下图所示的结构,材料为球墨铸铁(QT450-5),弹性常数为E、,许用应力为,G处输入转矩为,曲轴颈中点受切向力、径向力的作用,且=。曲柄臂简化为矩形截面,1.41.6,2.54, =1.2r,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H-H截面处的疲劳强度,取疲劳安全系数n=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A-A截面的转角,。数据0.110.181500.27120180 0.050.7816.43000.05零件图:单缸柴油机曲轴零件简化图:三、设计内容3.1 柴油
3、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:Me=9549=954916.4/300=572.94计算切向力Ft,径向力Fr=9549N =4774.5N由平衡条件计算反力:在xOy平面: =2963.5N =1811N在xOz平面: =5927N =3622N(3)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)主轴颈以EF段的左端(1-1)截面最危险,受扭转和两向弯曲 =572.94Nm=(-)=521.6Nm =(-)=300.8Nm曲柄臂以DE段的下端(2-2)截面最危险,受扭转两
4、向弯曲及压缩=572.94Nm=(-)=521.6Nm =(-)=300.8Nm=1811N曲轴颈以CD段中间(3-3)截面K最危险,受扭转和两向弯曲=r=355.62Nm=651.97Nm=325.99Nm3.2 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(3-3)应用第三强度理论计算=其中带入数据得到d40.98mm实际取d=41mm.(2)主轴颈EF处于扭转和两向弯曲的组合变形,对危险截面(1-1)应用第三强度理论计算=其中代入数据得到D41.09mm实际取D=42mm.综上,曲轴颈直径d=41mm 主轴颈直径D=42mm3.3 校核曲柄臂的
5、强度 (1)设计h,b 当h和b在题设范围内变化,求解曲柄臂危险截面满足强度条件且截面面积hb最小时的h和b,即为h,b的最佳值。具体求解可通过C程序得到,计算机程序见5.2通过程序可得最佳h=60.01mm b=23.99mm查P70表得=0.258 =0.767 =0.249(2)求解危险点曲柄臂的危险截面为矩形截面,且受扭转、两向弯曲及轴力作用(这里不计剪力的作用)。为确定危险点的位置,画出曲柄臂上的危险截面(2-2)应力分布图根据应力分布图,可以判定处可能的危险点有,三点。对点进行力分析。由于点处于单向压缩,所以为正压力的代数叠加,即= = =86.35Mpa所以点安全。对点进行应力分
6、析。点有扭转切应力,=58.53Mpa 点的正应力为轴向力和绕z轴的弯矩共同引起的,即=46.56MPa=125.61MPa又=4.6735 所以点安全。点处于二向应力状态=41.05MPa=98.72MPa 所以点安全。综上,三点都安全,即危险截面强度足够。曲柄臂满足强度条件。3.4 校核主轴颈H-H截面处的疲劳强度曲轴材料为球墨铸铁(QT450-5), 即 =450MPa 端铣加工键槽车削加工表面,查P369可得 =1.29,=0.9438已知 =180MPa =0.78 =0.05 n=2FH处只受扭转作用(忽略键槽对抗扭系数的影响的影响=-39.39MPa =0r=-即扭转切应力为脉动
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 单缸柴油机曲轴的强度设计及刚度计算、疲劳强度校核 杨韬 柴油机 曲轴 强度 设计 刚度 计算 疲劳强度 校核
链接地址:https://www.31doc.com/p-2037090.html