车床主轴设计材料力学课程设计 - 图文

贵 州 大 学

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 题号: 7-8-Ⅱ-15 学号: 姓名： 指导教师：

完成时间：

目录

１

一、 材料力学课程设计的目的

--------------------------------------------------3

二、 材料力学课程设计的任务和要求

--------------------------------------------------3

三、 设计题目

--------------------------------------------------3

四、 对主轴静定情况校核

--------------------------------------------------5

1. 根据第三强度理论校核

---------------------------------------------7

2. 根据刚度进行校核

---------------------------------------------7

3. 疲劳强度校核

------------------------------------------- 13

五、 对主轴超静定情况校核

-------------------------------------------------15 1. 根据第三强度理论校核

---------------------------------------------18 2. 根据刚度进行校核

---------------------------------------------18 3. 疲劳强度校核

----------------------------------------------24

六、 程序框图

---------------------------------------------------25

七、 循环计算程序

----------------------------------------------------26 八、 课程设计总结

--------------------------------------------------31

２

一、设计目的

材料力学课程设计的目的是在于系统的学习材料力学之后，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---

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?，正常工作时，B处轴承不起支撑作用，

３

此时轴处于A、C两支座下的静定状态。当B截面处弯曲变形大于间隙?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?，工作处的切削力有Fx、Fy、Fz（在进行强度、刚度计算时，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截面处有一铣刀加工的键槽，试校核此截面处的疲

劳强度。规定的安全系数n=3（??1=420MPa，??1=240MPa）。

3、 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：

?(?) 20 ?(?) 10 ?/m [?]/MPa [fD]/m [fE]/m [?c]/rad 0.5?10?4 150 3.3?10?4 3.5?10?4 0.0028 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Ⅱ15） l1 l2 l3 A /m B /m R /m ? n/ P /kw /m /m /m (?) (r/min) d DFHy FHZ /N /N 16 0.19 0.52 0.18 0.16 0.18 0.14 45 400 5.6 0.70 4700 2500 图一：

４

四．对主轴静定情况校核

由公式可知Me=9549?{p}kw9549?5.5{n}==131.30N.m

r/min400 由 Ft?R=Me错误！未找到引用源。 得Ft=

Me131.R=300.14=937.85N 由斜齿轮受力分析得： F85?0.364r=

Fttan?937.cos?=0.985=346.58N 则有：FEy=Ftsin?-Frcos?=937.85?0.71-346.58?0.71=418.03N FEZ=Ftcos?+Frsin?=937.85?0.71+346.58?0.71=901.95N M1=Fyb= FHyb=4700?0.18=846N?m

M2=FZb= FHzb=2400?0.18=432N?m

Fy?FHy Fz?FHz

由图1受力分析求支座反力FAy、FAz、FCy、FCz：

５

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