材料力学课程设计--五种传动轴的静强度、变形及疲劳强度的计算

材料力学课程设计

设计题目

五种传动轴的静强度、变形及疲劳强度的计算

材料力学课程设计

1．课程设计的目的

本课程设计的目的是在于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，可以使我们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。

1．使所学的材料力学知识系统化、完整化。让我们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。

2．综合运用了以前所学的各门课程的知识（高数、制图、理力、算法语言、计算机等）使相关学科的知识有机地联系起来。

3．使我们初步了解和掌握工程实践中的设计思想和设计方法，为后继课程的教学打下基础。

2．课程设计的任务和要求

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，通过计算机给出计算结果，并完成设计计算说明书。

3．课程设计的题目

传动轴的强度、变形及疲劳强度计算

6－1 设计题目

传动轴的材料为优质碳素结构钢（牌号45），许用应力[σ]=80MPa，经高频淬火处理，其σb=650MPa，σ-1=300MPa,τ-1=155MPa,磨削轴的表面，键槽均为端铣加工，阶梯轴过渡圆弧r均为2，疲劳安全系数n=2，要求：

1）绘出传动轴的受力简图; 2）作扭矩图及弯矩图；

3）根据强度条件设计等直轴的直径； 4）计算齿轮处轴的挠度；（按直径Φ1的等直杆计算） 5）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）； 6）对所取数据的理论根据作必要的说明。

说明 ：

a) 坐标的选取均按下图6—1所示； b) 齿轮上的力F与节圆相切；

c) 数据表中P为直径D的皮带轮传递的功率，P1为直径为D1的皮带轮传递的功率。

2

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6—2传动轴的零件图

Φ1 为静强度条件所确定的轴径，尺寸最后一位数准确到mm，并取偶数。 设

?1?2?3???1.1 ?2?3?4图号 6-4

本次课程设计采用第14组数据。P=21.3kW , P1=8.1kW , n=1200r/min , D=750mm , D1=400mm , D2=250mm , G2=750N , G1=350N , a=600mm , ?=25°。

4.课程设计的具体设计方案

（一） 绘出传动轴的受力简图

分析传动轴的零件图（下图）和受力图（右图），P为直径D的皮带轮传递的功率，所

P=169.495Nm , P1为直径为D1的皮带轮传递的功nP1率，所以直径D2的皮带轮传递的力矩M1=9549=64.456Nm。

n以直径D的皮带轮传递的力矩M=9549

在传动轴旋转方向上由力矩守衡可得平衡方程 F×D2/2+(2F1-F1)×D1/2+(F2-2F2)×D2/2=0 其中

M=(2F2-F2)D/2 , M1=(2F1-F1)D1/2

故可解得F=2(M-M1)/D2=840.312N

传动轴的受力图：

3

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传动轴的零件图：

现绘出传动轴的受力简图（如下图所示）：

（二）作扭矩图及弯矩图

由传动轴的受力简图可求支反力得

Fy1=(4Fcos?+2G1+6F1+G2)/5=1286.000N

Fz1=(4Fsin?+3F2)/5=555.297N Fy2=(Fcos?+3G1+9F1+4G2)/5=1542.418N Fz2=(4Fsin?+12F2)/5=1368.871N

并作出传动轴各截面的内力图：

4

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沿y轴方向的剪力图：

沿z轴方向的剪力图：

扭矩图：

5

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沿y轴方向的弯矩图：

沿z轴方向的弯矩图：

（三）根据强度条件设计等直轴的直径

I．由于传动轴的材料为优质碳素结构钢（牌号45），因此需要选用第三强度理论进行强度计算。

根据第三强度理论?r3=

?2?4?2?1222 Mx?My?Mz???? W其中 W???1332

由扭矩图与弯矩图可确定危险截面在D截面右侧与E截面左侧。

在D截面右侧MDy?1715.553Nm，MDz?658.608Nm，MDx?169.495Nm，则有

MD,max?MDy?MDz?MDx?(1715.553Nm)2?(658.608Nm)2?(169.495Nm)2?1845.430Nm在E截面左侧MEy?925.451Nm，MEz?821.323Nm，MEx?169.495Nm，则有

222ME,max?MEy?MEz?MEx?(925.434Nm)2?(693.474Nm)2?(169.49Nm)2?1248.903Nm222 6

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MD,max?ME,max，所以等直轴只需要满足D截面右侧即可。因此

?D,max?132MD,max??1845.430Nm?????80MPa 3W??1解得?1?0.061707m?61.707mm，取?1?62mm。由

?1?2?3???1.1得 ?2?3?4?2?0.056097m?56.097mm，取?2?58mm； ?3?0.050998m?50.998mm，取?3?52mm；

?4?0.046362m?46.362mm，取?4?48mm；

II．再校核?2是否满足静强度条件。 此时需对U截面左侧进行校核。其中W?2???2332；

在U截面左侧MUy?1479.564Nm，MUz?577.250Nm，MUx?105.039Nm，则有 MU,max?MUy?MUz?MUx?(1479.564Nm)2?(577.250Nm)2?(105.039Nm)2?1591.654Nm222因此?U,max?132MU,max??1591.654Nm?????80MPa 3W?2??2解得?2?0.058738m?58.738mm?58mm，所以?2不满足静强度条件。 取?2?60mm，由

?1?2?3???1.1得 ?2?3?4?1?0.064612m?64.612mm，取?1?66mm； ?3?0.053398m?53.398mm，取?3?54mm；

?4?0.048544m?48.544mm，取?4?50mm

III．然后校核?3是否满足静强度条件。

此时需对Q截面左侧，V截面右侧和E截面左侧进行校核。很明显MV,max?MQ,max，

其中W?3???3332。

7

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在V截面左侧MVy?1320.502Nm，MVz?739.965Nm，MVx?169.495Nm，则有 MV,max?MVy?MVz?MVx?(1320.502Nm)2?(739.965Nm)2?(169.495Nm)2?1523.155Nm222在E截面左侧MEy?925.451Nm，MEz?821.323Nm，MEx?169.495Nm，则有

ME,max?MEy?MEz?MEx?(925.434Nm)2?(693.474Nm)2?(169.49Nm)2?1248.903NmMVy?MEy，因此?V,max?222132MV,max??1523.155Nm?????80MPa W?3??33解得?3?0.057883m?57.883mm?54mm，所以?3不满足静强度条件。 取?3?58mm，由

?1?2?3???1.1得 ?2?3?4?1?0.070083m?70.083mm，取?1?72mm；

?2?0.063671m?63.671mm，取?2?64mm； ?4?0.052621m?52.621mm，取?4?54mm。

综上所述，?1?72mm，?2?64mm，?3?58mm，?4?54mm。

（四）计算齿轮处轴的挠度（均按直径Φ1的等直杆计算）

图中直径为D2的轮为齿轮。

I．可以在该轮处（图中B点位置）沿y轴方向加一单位力F=1，并作出单位力作用下的弯矩图M图。 沿y轴方向的弯矩图：

8

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M图：

Iy?Iz?其中E=200GPa(数据来源：《材料力学》（机械工业出版社）P29页表2-2)，

此时可以利用图形互乘法求齿轮处该轴沿y轴方向的挠度

??1464

fy?1123123[?MBya?M?MBy2a?M??(MDy?MBy)2a?M?MEya?M?EIz2342381511?(MDy?MEy)a?M??MEya?M]?4.012mm21226

II．再在该轮处沿z轴方向加一单位力F=1，并作出单位力作用下的弯矩图M图。 沿z轴方向的弯矩图：

M图：

9

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此时可以利用图形互乘法求齿轮处该轴沿z轴方向的挠度

fz?11251111[?MBza?M?MBz3a?M??(MEz?MBz)3a?M??MEza?M] EIy2382226?1.896mmIII． f?

fy?fz?4.0122?1.8962mm?4.437mm

22（五）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）

I．首先对传动轴键槽进行疲劳强度计算

因为该轴键槽为端铣加工，σb=650MPa，所以根据《材料力学》（机械工业出版社）P355页图13-10a可查得K?=1.8，根据《材料力学》（机械工业出版社）P355页图13-10b可查得K?=1.48。

因为该轴经高频淬火处理，σb=650MPa，K?=1.8，所以根据《材料力学》（机械工业出版社）P356页表13-4可查得?=2.4。

由于此传动轴工作在弯扭组合交变应力状态下，因此在进行疲劳强度计算时疲劳强度条件可写成n???n?n?n??n?22?n?2。

22?maxM?max?WMy?MzW，?maxMx??3??3?，W?，WP?。 WP3216?min???max，故弯矩循环系数r=-1,循环特征为对称循环；

?min?0，故扭矩循环系数r=0,循环特征为脉动循环。

所以n????1K?，n????1K?。

???其中?a??max????a????m??1??0211?max，?m??max，???22?02。

参照《材料力学》（机械工业出版社）P359页表13-5可选取???0.10。

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在D截面右侧处：

?1?72mm，传动轴的材料为优质碳素结构钢（牌号45），根据《材料力学》（机械工

业出版社）P355页表13-2可查得???0.75，???0.73。

MDy?1715.553Nm，MDz?658.608Nm，MDx?169.495Nm

?D,max?1W1MDy?MDz?2232??131400.668Nm2?573.372Nm2?54.481MPa

?max?MDx16?169.495Nm?2.513MPa 3WP??1则n????1K??300MPa1.854.481MPa0.75?2.4??5.506

???n??K??max??1????a????mn?n?n??n?22155MPa?65.298

1.482.513MPa2.513MPa?0.10?0.73?2.4225.506?65.298?5.487?n?2，安全。

n???

?5.506?65.29822在B截面右侧和E截面左侧处，?3?58mm，传动轴的材料为优质碳素结构钢（牌号45），根据《材料力学》（机械工业出版社）P355页表13-2可查得???0.81，???0.76。

在B截面右侧处：

MBy?771.600Nm，MBz?333.178Nm，MBx?105.039Nm

?B,max?1W3MBy?MBz?2232??33771.600Nm2?333.178Nm2?44.143MPa

?B,max?MBx16?105.039Nm?2.758MPa WP3??33则n????1K??300MPa1.844.143MPa0.81?2.4?7.340

????max 11

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n????1K?????n???

?a????mn?n??155MPa?61.653

1.482.758MPa2.758MPa?0.100.76?2.4227.340?61.653?7.288?n?2，安全。

n??n?227.340?61.65322在E截面左侧处：

MEy?925.451Nm，MEz?821.323Nm，MEx?169.495Nm

?E,max?1W3MEy?MEz?2232??33925.451Nm2?821.323Nm2?64.989MPa

?E,max?MEx16?169.495Nm?4.451MPa 3WP3??3则n????1K??300MPa1.864.989MPa0.81?2.4??4.985

???n??K??max??1????a????mn?n?n??n?22155MPa?38.208

1.484.451MPa4.451MPa?0.100.76?2.4224.985?38.208?4.944?n?2，安全。

n???

?4.985?38.20822II．再对传动轴阶梯轴进行疲劳强度计算

由于σb=650MPa，?1?72mm，?2?64mm，?3?58mm，?4?54mm,

?1?2?3???1.1，阶梯轴过渡圆弧r均为2mm，根据《材料力学》（机械工业出版社）?2?3?4P354页图13-9a，图13-9c，图13-9d，图13-9e可查得： 在P截面处

r?4r??2mm?0.0380，3?1.1，所以K?=1.73，K?=1.40；

?454mm?2mm?0.0346，2?1.1，所以K?=1.76，K?=1.45；

?358mm?2mm?0.0314，1?1.1，所以K?=1.80，K?=1.48；

?264mm12

在Q截面处

?3r?在U截面处

?2?

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在V截面处

r?3r??2mm?0.0346，1?1.21，所以K?=2.25，K?=1.70；

?358mm在W截面处

?4??2mm?0.0380，3?1.1，所以K?=1.73，K?=1.40；

?454mm在P截面处：

?4?54mm，传动轴的材料为优质碳素结构钢（牌号45），根据《材料力学》（机械工

业出版社）P355页表13-2可查得???0.81，???0.76。

MPy?385.800Nm，MPz?166.589Nm，MPx?0Nm

?P,max?1W4MPy?MPz?2232??43385.800Nm2?166.589Nm2?29.277MPa

?P,max?MPx16?0Nm?0MPa WP4??43则n????1K?????n??K??max300MPa?11.475

1.7329.277MPa0.81?2.4?155MPa???

1.400MPa0MPa?0.100.76?2.42211.475?(??)11.475?(??)22??1????a????mn?n?n??n?22n???

??11.475?n?2，安全。

在Q截面处：

?3?58mm，传动轴的材料为优质碳素结构钢（牌号45），根据《材料力学》（机械工

业出版社）P355页表13-2可查得???0.81，???0.76。

MQy?1007.588Nm，MQz?414.535Nm，MQx?105.039Nm

?Q,max?1W3MQy?MQz?2232??33385.800Nm2?1660589Nm2?57.225MPa

?Q,max?MQxWP3?16??330Nm?2.758MPa

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则n????1K?????n??K??max300MPa?5.791

1.7657.225MPa0.81?2.4?155MPa?62.786

1.452.758MPa2.758MPa?0.100.76?2.4225.791?62.7865.791?62.78622??1????a????mn?n?n??n?22n?????5.766?n?2，安全。

在U截面处：

?2?64mm，传动轴的材料为优质碳素结构钢（牌号45），根据《材料力学》（机械工

业出版社）P355页表13-2可查得???0.78，???0.74。

MUy?1479.564Nm，MUz?577.250Nm，MUx?105.039Nm

?U,max?1W2MUy?MUz?2232??23385.800Nm2?1660589Nm2?62.671MPa

?U,max?MUx16?0Nm?2.072MPa 3WP2??2则n????1K?????n??K??max300MPa?4.978

1.8062.671MPa0.78?2.4?155MPa?80.132

1.482.072MPa2.072MPa?0.100.74?2.4224.978?80.1324.978?80.13222??1????a????mn?n?n??n?22n???

??4.969?n?2，安全。

在V截面处：

?3?58mm，传动轴的材料为优质碳素结构钢（牌号45），根据《材料力学》（机械工

业出版社）P355页表13-2可查得???0.81，???0.76。

MVy?1320.502Nm，MVz?739.965Nm，MVx?169.495Nm

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?V,max?1W3MVy?MVz?2232??33385.800Nm2?1660589Nm2?79.503MPa

?V,max?MVx16?0Nm?4.451MPa WP3??33则n????1K?????n??K??max300MPa?3.260

2.2579.503MPa0.81?2.4?155MPa?33.742

1.704.451MPa4.451MPa?0.100.76?2.4223.260?33.7423.260?33.74222??1????a????mn?n?n??n?22n???

??3.245?n?2，安全。

在W截面处：

?4?54mm，传动轴的材料为优质碳素结构钢（牌号45），根据《材料力学》（机械工

业出版社）P355页表13-2可查得???0.81，???0.76。

MWy?462.725Nm，MWz?410.661Nm，MWx?0Nm

?W,max?1W4MWy?MWz?2232??43385.800Nm2?1660589Nm2?43.250MPa?W,max?MWx16?0Nm?0MPa WP4??43则n????1K?????n??K??max300MPa?7.794

1.7343.250MPa0.81?2.4?155MPa???

1.400MPa0MPa?0.100.76?2.4227.794?(??)7.794?(??)22??1????a????mn?n?n??n?22n???

??7.794?n?2，安全。

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现将各校核截面参数整理后列表如下： 校 核 点 D B E P Q U V W 参 数 初始应力 集中系数 尺寸系数 表面质量 系数? 敏感 系数 直径 ?（mm）K? 1.80 1.80 1.80 1.73 1.76 1.80 2.25 1.73 K? 1.48 1.48 1.48 1.40 1.45 1.48 1.70 1.40 ?? 0.75 0.81 0.81 0.81 0.81 0.78 0.81 0.81 ?? 0.73 0.76 0.76 0.76 0.76 0.74 0.76 0.76 2.4 2.4 2.4 2.4 2.4 2.4 2.4 2.4 ?? 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 72 58 58 54 58 64 58 54

各校核截面计算结果如下： 校核点 D B E P Q U V W 综上所述，阶梯传动轴各个截面符合疲劳强度条件。

由于阶梯传动轴各个截面均符合疲劳强度条件，故本题不需要采取改进措施来改善疲劳强度。

?max（MPa） ?max（MPa） 54.481 44.143 64.989 29.277 57.225 62.671 79.503 43.250 2.513 2.758 4.451 0 2.758 2.072 4.451 0 n? 5.506 7.340 4.985 11.475 5.791 4.978 3.260 7.794 n? 62.298 61.653 38.208 +? 62.786 80.132 33.742 +? n?? 5.487 7.288 4.944 11.475 5.766 4.969 3.245 7.794 （六）对所取数据的理论根据作必要的说明

本次课程设计所取的数据均选取于参考文献（1）。

附录：本题所编写的C程序

该程序的源程序如下所示。只要输入该题的任何一组数据，便可得到所求的答案。本次课程设计所得数据均来自该程序。另外该程序中已包含当传动轴不满足疲劳强度条件时通过增加传动轴直径来确保轴能够满足疲劳强度校核的语句，并能输出满足疲劳强度校核的最小直径。

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#include #define Pi 3.141593

float Mmax(float My,float Mz,float Mx) {

return(sqrt(pow(My,2)+pow(Mz,2)+pow(Mx,2))); }

float max2(float a,float b) {

return(a>b?a:b); }

float max3(float a,float b,float c) {

return(max2(max2(a,b),c)); }

float Pa_max(float a,float b,float c) {

return(32*sqrt(pow(a,2)+pow(b,2))/Pi/pow(c,3)); }

float t_max(float a,float b) {

return(16*a/Pi/pow(b,3)); }

void E(float d,float *Eyz,float *Ex) {

if(d>0.020&&d<=0.030){Eyz=0.91;Ex=0.89;}

else if(d>0.030&&d<=0.040){Eyz=0.88;Ex=0.81;} else if(d>0.040&&d<=0.050){Eyz=0.84;Ex=0.78;} else if(d>0.050&&d<=0.060){Eyz=0.81;Ex=0.76;} else if(d>0.060&&d<=0.070){Eyz=0.78;Ex=0.74;} else if(d>0.070&&d<=0.080){Eyz=0.75;Ex=0.73;} else if(d>0.080&&d<=0.100){Eyz=0.73;Ex=0.72;} else if(d>0.100&&d<=0.120){Eyz=0.70;Ex=0.70;} else if(d>0.120&&d<=0.150){Eyz=0.68;Ex=0.68;} else if(d>0.150&&d<=0.500){Eyz=0.60;Ex=0.60;} }

void n(float Eyz,float Ex,float Kyz,float Kx,float beta,float My,float Mz,float Mx,float d,float *nyz,float *nx,float *nxyz) {

float ta,tm;

nyz=300*pow(10,6)*EyzD*beta/Kyz/Pa_max(My,Mz,d); if(Mx==0){nx=0;nxyz=nyz;} else {taD=tmD=t_max(Mx,d1);

nx=155*pow(10,6)/(Kx*ta/Ex/beta+0.10*tm); nxyz=nyz*nx/sqrt(pow(nyz,2)+pow(nx,2));}

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}

main() {

float d1,d2,d3,d4; float M,M1,F,F1,F2; float Fy1,Fz1,Fy2,Fz2;

float P,P1,n,D,D1,D2,G2,G1,a,Alpha;

float MxA,MxB,MxC,MxD,MxE,MxF,MxP,MxQ,MxU,MxV,MxW; float MyA,MyB,MyC,MyD,MyE,MyF,MyP,MyQ,MyU,MyV,MyW; float MzA,MzB,MzC,MzD,MzE,MzF,MzP,MzQ,MzU,MzV,MzW; float Pa=80*pow(10,6),E=200*pow(10,9);

float MmaxA,MmaxB,MmaxC,MmaxD,MmaxE,MmaxF,mmaxP,MmaxQ,MmaxU,MmaxV,MmaxW; float Iy,Iz,fy,fz,f,MM;

float KyzD,KxD,KyzB,KxB,KyzE,KxE,KyzP,KxP,KyzQ,KxQ,KyzU,KxU,KyzV,KxV,KyzW,KxW; float EyzD,ExD,EyzB,ExB,EyzE,ExE,EyzP,ExP,EyzQ,ExQ,EyzU,ExU,EyzV,ExV,EyzW,ExW; float beta;

float nyzD,nxD,nxyzD,nyzB,nxB,nxyzB,nyzE,nxE,nxyzE; float nyzP,nxP,nxyzP,nyzQ,nxQ,nxyzQ;

float nyzU,nxU,nxyzU,nyzV,nxV,nxyzV,nyzW,nxW,nxyzW;

printf(\scanf(\

printf(\scanf(\

printf(\scanf(\

printf(\scanf(\

printf(\scanf(\

printf(\scanf(\

printf(\scanf(\

printf(\scanf(\

printf(\scanf(\

printf(\scanf(\

Alpha*=Pi/180; D/=1000;

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材料力学课程设计

D1/=1000; D2/=1000; a/=1000;

M=9549*P/n; M1=9549*P1/n; F=2*(M-M1)/D2; F1=2*M1/D1; F2=2*M/D;

printf(\

Fy1=(4*F*cos(Alpha)+2*G1+6*F1+G2)/5; Fz1=(4*F*sin(Alpha)+3*F2)/5;

Fy2=(F*cos(Alpha)+3*G1+9*F1+4*G2)/5; Fz2=(4*F*sin(Alpha)+12*F2)/5;

printf(\

/*Draw picture*/ MxC=F*D2/2; MxE=F2*D/2;

MyB=Fy1*a;

MyD=(Fy1-F*cos(Alpha))*3*a+Fy1*a; MyE=Fy2*a;

MzB=Fz1*a; MzE=Fz2*a;

printf(\3fNm,MzE=%0.3fNm\\n\

/*Calculate diameter*/

/*Calculate according to the axis which has the same diameter*/ MyD=MyD;

MzD=MzB/3+MzE*2/3; MxD=MxE;

MmaxD=Mmax(MyD,MzD,MxD); MyE=MyE; MzE=MzE; MxE=MxE;

MmaxE=Mmax(MyE,MzE,MxE);

printf(\printf(\printf(\printf(\

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材料力学课程设计

d1=pow(32*max2(MmaxD,MmaxE)/Pi/Pa,1.0/3); d2=d1/1.1; d3=d2/1.1; d4=d3/1.1;

printf(\d4*1000);

/*Calculate according to d2*/ MyU=MyB/4+MyD*3/4; MzU=MzB/2+MzE/2; MxU=MxC;

MmaxU=Mmax(MyU,MzU,MxU);

printf(\

printf(\printf(\if(pow(32*MmaxU/Pi/Pa,1.0/3)>d2) {

printf(\d2=pow(32*MmaxU/Pi/Pa,1.0/3); d1=d2*1.1; d3=d2/1.1; d4=d3/1.1;

printf(\0,d4*1000); }

else printf(\

/*Calculate according to d3*/ MyQ=MyB*3/4+MyD/4; MzQ=MzB*5/6+MzE/6; MxQ=MxC;

MmaxQ=Mmax(MyQ,MzQ,MxQ); MyV=MyD/2+MyE/2; MzV=MzB/6+MzE*5/6; MxV=MxE;

MmaxV=Mmax(MyV,MzV,MxV);

printf(\

printf(\printf(\printf(\

printf(\if(pow(32*max3(MmaxQ,MmaxV,MmaxE)/Pi/Pa,1.0/3)>d3) {

printf(\

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材料力学课程设计

d3=pow(32*max3(MmaxQ,MmaxV,MmaxE)/Pi/Pa,1.0/3); d2=d3*1.1; d1=d2*1.1; d4=d3/1.1;

printf(\0,d4*1000); }

else printf(\printf(\

d1=%0.3fmm,d2=%0.3fmm,d3=%0.3fmm,d4=%0.3fmm\\n\

000,d4*1000);

/*Calculate deflection*/ MM=a;

Iz=Iy=Pi*pow(d1,4)/64;

fy=(1.0/2.0*MyB*a*2.0/3.0*MM+MyB*2.0*a*3.0/4.0*MM+1.0/2.0*(MyD-MyB)*2.0*a*2.0/3.0*MM+MyE*a*3.0/8.0*MM+1.0/2.0*(MyD-MyE)*a*5.0/12.0*MM+1.0/2.0*MyE*a*1.0/6.0*MM)/E/Iz;

fz=(1.0/2.0*MzB*2.0/3.0*MM+MzB*3.0*a*5.0/8.0*MM+1.0/2.0*(MzE-MzB)*3.0*a*1.0/2.0*MM+1.0/2.0*MzE*a*1.0/6.0*MM)/E/Iy; f=sqrt(pow(fy,2)+pow(fz,2));

printf(\printf(\printf(\

/*Calculate fatigue strength*/ /*Calculate Section-D*/ KyzD=1.8; KxD=1.48; beta=2.4;

E(d1,&EyzD,&ExD);

n(EyzD,ExD,KyzD,KxD,beta,MyD,MzD,MxD,d1,&nyzD,&nxD,&nxyzD);

printf(\D,d1)/pow(10,6));

printf(\if(nxyzD>=2)printf(\else printf(\

/*Calculate Section-B*/ KyzB=1.8; KxB=1.48;

E(d3,&EyzB,&ExB); MxB=MxC;

n(EyzB,ExB,KyzB,KxB,beta,MyB,MzB,MxB,d3,&nyzB,&nxB,&nxyzB);

21

材料力学课程设计

printf(\MxB,d3)/pow(10,6));

printf(\if(nxyzB>=2)printf(\else printf(\

/*Calculate Section-E*/ KyzE=1.8; KxE=1.48;

E(d3,&EyzE,&ExE);

n(EyzE,ExE,KyzE,KxE,beta,MyE,MzE,MxE,d3,&nyzE,&nxE,&nxyzE);

printf(\MxE,d3)/pow(10,6));

printf(\if(nxyzE>=2)printf(\else printf(\

/*Calculate Section-P*/ KyzP=1.73; KxP=1.40;

E(d4,&EyzP,&ExP); MyP=MyB/2; MzP=MzB/2; MxP=0;

n(EyzP,ExP,KyzP,KxP,beta,MyP,MzP,MxP,d4,&nyzP,&nxP,&nxyzP); printf(\

printf(\MxP,d4)/pow(10,6));

printf(\if(nxyzP>=2)printf(\else printf(\

/*Calculate Section-Q*/ KyzQ=1.76; KxQ=1.45;

E(d3,&EyzQ,&ExQ);

n(EyzQ,ExQ,KyzQ,KxQ,beta,MyQ,MzQ,MxQ,d3,&nyzQ,&nxQ,&nxyzQ); printf(\

printf(\MxQ,d3)/pow(10,6));

printf(\if(nxyzQ>=2)printf(\else printf(\

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材料力学课程设计

/*Calculate Section-U*/ KyzU=1.80; KxU=1.48;

E(d2,&EyzU,&ExU);

n(EyzU,ExU,KyzU,KxU,beta,MyU,MzU,MxU,d2,&nyzU,&nxU,&nxyzU);

printf(\MxU,d2)/pow(10,6));

printf(\if(nxyzU>=2)printf(\else printf(\

/*Calculate Section-V*/ KyzV=2.25; KxV=1.70;

E(d3,&EyzV,&ExV);

n(EyzV,ExV,KyzV,KxV,beta,MyV,MzV,MxV,d3,&nyzV,&nxV,&nxyzV);

printf(\MxV,d3)/pow(10,6));

printf(\if(nxyzV>=2)printf(\else printf(\

/*Calculate Section-W*/ KyzW=1.73; KxW=1.40;

E(d4,&EyzW,&ExW); MyW=MyE/2; MzW=MzE/2; MxW=0;

n(EyzW,ExW,KyzW,KxW,beta,MyW,MzW,MxW,d4,&nyzW,&nxW,&nxyzW); printf(\

printf(\MxW,d4)/pow(10,6));

printf(\if(nxyzW>=2)printf(\else printf(\

/*Improve fatigue strength*/

for(d1=d1;nxyzD<2||nxyzB<2||nxyzE<2||nxyzP<2||nxyzQ<2||nxyzU<2||nxyzV<2||nxyzW<2;d1+=pow(10,-6)) {

d2=d1/1.1; d3=d2/1.1; d4=d3/1.1;

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材料力学课程设计

n(EyzD,ExD,KyzD,KxD,beta,MyD,MzD,MxD,d1,&nyzD,&nxD,&nxyzD); n(EyzB,ExB,KyzB,KxB,beta,MyB,MzB,MxB,d3,&nyzB,&nxB,&nxyzB); n(EyzE,ExE,KyzE,KxE,beta,MyE,MzE,MxE,d3,&nyzE,&nxE,&nxyzE); n(EyzP,ExP,KyzP,KxP,beta,MyP,MzP,MxP,d4,&nyzP,&nxP,&nxyzP); n(EyzQ,ExQ,KyzQ,KxQ,beta,MyQ,MzQ,MxQ,d3,&nyzQ,&nxQ,&nxyzQ); n(EyzU,ExU,KyzU,KxU,beta,MyU,MzU,MxU,d2,&nyzU,&nxU,&nxyzU); n(EyzV,ExV,KyzV,KxV,beta,MyV,MzV,MxV,d3,&nyzV,&nxV,&nxyzV); n(EyzW,ExW,KyzW,KxW,beta,MyW,MzW,MxW,d4,&nyzW,&nxW,&nxyzW); }

printf(\d1=%0.3fmm,d2=%0.3fmm,d3=%0.3fmm,d4=%0.3fmm,fatigue strength is contented.\\n\}

参考文献

（1）材料力学（第四版）.西南交通大学出版社

（2）谭浩强主编. C程序设计（第二版）. 北京：清华大学出版社，1999 （3）蔡希林主编. AutoCAD 2006中文版实用教程（第3版）. 北京：清华大学出版社，2006

本次设计使用软件：

AutoCAD 2009；

Microsoft Word 2003； Turbo C；

Photoshop CS 9.0； HyperSnap-DX6.11.01。

材料力学课程设计的体会和收获：

通过这次课程设计，我深切体会到了材料力学在工程实际中的作用，并且加深了对基本概念的理解，巩固了所学的知识。

在课程设计中，遇到了很多困难，但是在克服困难后我体会到了成功的喜悦，在其他方面我也获得了很多，从整体上掌握了基本理论和现代的计算方法，提高了分析问题，解决问题的能力，把以前所学的知识（高等数学、工程图学、理论力学、算法语言、计算机和材料力学等）综合运用，初步掌握工程中的设计思想和设计方法，提高了实际的工作能力。

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/osxo.html