车床主轴设计车床主轴

车床主轴 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 计算说明书 目录 1、 材料力学课程设计的目的 --------------------------------------------------3 2、 材料力学课程设计的任务和要求 --------------------------------------------------3 3、 设计题目 --------------------------------------------------3 4、 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 ---------------------------------------------8 3. 疲劳强度校核 ------------------------------------------- 12 5、 对主轴超静定情况校核 -------------------------------------------------13 1. 根据第三强度理论校核 ---------------------------------------------15 2. 根据刚度进行校核 ---------------------------------------------16 3. 疲劳强度校核 ----------------------------------------------19 6、 循环计算程序 ---------------------------------------------------19 7、 课程设计总结 ----------------------------------------------------26 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 路基工程安全技术交底工程项目施工成本控制工程量增项单年度零星工程技术标正投影法基本原理 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，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 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 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 关于下班后关闭电源的规定党章中关于入党时间的规定公务员考核规定下载规定办法文件下载宁波关于闷顶的规定 的安全系数n=3（ =420 ， =240 ）。 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 0.5 150 3.3 3.5 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 钢结构制作工艺流程车尿素生产工艺流程自动玻璃钢生产工艺2工艺纪律检查制度q345焊接工艺规程 和尺寸链等因素。 表2：（设计计算数据表Ⅰ12） /m /m /m A /m B /m R /m ( n/ (r/min) P /kw /N /N 12 0.16 0.48 0.15 0.12 0.16 0.12 45 500 5.4 0.70 4000 2500 图一： 1、 对主轴静定情况校核 由公式可知Me=9549 = =103.13N F = =859.41N 由斜齿轮受力分析得： F = = =317.59N 则有：F =F sin -F cos =383.12N F =F cos +F sin =832.26N F b= F b=4000 0.16=640N m F b= F b=2500 0.16=400N m 由图1受力分析求支座反力F 、F 、F 、F ： = F (L +L )+F a-640- F L =0 F =2091.30N = F (L +L )+ F (L +L -a)+640+ F ( L +L +L )=0 F =-6241.32N = F (L +L )+ F a+400+ F L =0 F =-1157.53N = F (L +L )+ F (L +L -a)-400- F ( L +L +L )=0 F =2681.14N 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： 由剪力图及弯矩图可知c点为危险点且： Mc= =1574.19N m Me=81.17N m 1.根据第三强度理论校核： 且 代入数据解得： D EMBED Equation.KSEE3 \* MERGEFORMAT m 2.由刚度对轴进行校核： 利用图乘法 对各点进行刚度校核： 1) 根据D点刚度计算轴径，在D点分别沿y、z轴加一单位力有扭矩图如下图 EMBED Equation.KSEE3 \* MERGEFORMAT EMBED Equation.KSEE3 \* MERGEFORMAT E=210 I= m 2) 根据E点刚度计算轴径，在E点分别沿y、Z轴加一单位力有扭矩图如下图 即： 解得：D3 m 3）根据C点刚度计算直径，在C点处加一单位力偶得如下图所示弯矩图： 即： 解得： m 综上所述：D=max[D 、D 、D 、D ]=7.84 m 当D= 6.97 m时，计算B点的实际位移：（应用图乘法） = =- 3.疲劳强度校核: 若不计键槽对抗弯截面系数的影响，则危险截面处抗弯截面系数： 由弯矩M不变可知该循环为对称循环，则有： 查表确定铣加工的键槽危险截面处疲劳强度的影响系数： 则： 故E处满足疲劳强度要求。 2、 对超静定情况进行校核 由 ，故此轴为超静定，且为一次静不定。由变形协调条件可知： 。分别沿y、z轴加一单位力并作 、 、及单位力的弯矩图有： 又 ; 代入上式有： 又 ;代入上式有： 从而求A、C点的支反力有： 做剪力图 、 如下所示： 做弯矩图 、 如下图所示： 由上图有： 故C点为危险点 1）.第三强度理论校核有： 且 代入数据解得： 2）.由刚度对轴进行校核： 利用图乘法 对各点进行刚度校核： 1. 根据D点的刚度对主轴进行校核，分别沿Y、Z轴加一单位力得到如下图所示弯矩图： 则： 解得： 2. 根据E点的刚度对轴校核：有静定情况可知 3. 根据C点的刚度对轴校核：在C点分别加一绕Y、Z方向的单位偶有扭矩图如下： 则： 解得： 综上所述： 3）疲劳强度校核： 查机械手册得到： 则： ； ； ； ；故满足强度条件。 3、 循环计算程序 #include #include #define pi 3.141592654 #define ip 0.017453292 floatL1,L2,L3,a,b,A0,n,P,i,Fy,Fz,Fby=0,Fbz=0,Fcy,Fcz,Fey,Fez,Mby,Mbz, Mcy,Mcz,Mey,Mez,,Md,Mc,www,xxx=150,eee=0.21,ddd,fby0,fbz0,fby1,fbz1, Fffe=0.00035,fffd=0.00033,aaac=0.0028,aMb,aMc,aMe,aaaac,fffb=0.00005, Fffbb,big,SM,SN,B1,SD,FFF; void zaihe() {long double Ft,Fy,An=20.0,Bn=10.0; Ft=30*P*1000/(n*pi*R); Fy=Ft*tan(An*ip)/(cos(Bn*ip); Fey=Ft*sin(A0*ip)-Fy*cos(A0*ip; Fez=Ft*cos(A0*ip)+Fy*sin(A0*ip); Me=Ft*R;Md=-Me;Fdy=Fy;Fdz=-Fz; Mdy=Fdy*b;Mdz=Fdz*b;} void waili() {Fay=(Fdz*L3+Mdz-Fez*a-Fbz*L2)/(L1+L2);Fcy=(-Fdy*(L1+L2+L3)-Mdy-Fey(L1+L2-a)/(L1+L2);Faz=(Fdy*L3+Mdy-Fey*a-Fby*L2)/(L1+L2);Fcz=(-Fdz*(L1+L2+L3)-Mdz-Fez(L1+L2-a) /(L1+L2); Mby=Fay*L1;Mbz=Faz*L1; Mey=Fay*(L1+L2-a)+Fby*(L2-a);Mez=Faz*(L1+L2-a)+Fbz*(L2-a); Mcy=Fay*(L1+L2)+Fby*L2+Fey*a;Mcz=Faz*(L1+L2)+Fbz*L2+Fez*a;} void qiangdu() {long double Xmax,Mmax,Xmax1,Xmax3,Xmax2=0.0; Mc=sqrt(Mcy*Mcy+Mcz*Mcz);Xmax=Mc/www;Mmax=Me/(2*www); Xmax3=-Xmax/2-sqrt((Xmax/2)*(Xmax/2)+Mmax*Mmax); Xmax1=-Xmax/2+sqrt((Xmax/2)*(Xmax/2)+Mmax*Mmax); ddd=sqrt(((Xmax1-Xmax2)*(Xmax1-Xmax2)+(Xmax2-Xmax3)*(Xmax2-Xmax3)+(Xmax3-Xmax1)*(Xmax3-Xmax1))/2)/xxx;ddd=pow(ddd,0.333333333333333333333);ddd=ddd/100;ddd=(float)ddd;} voidnaodu(){longdoublefffd1,fffdy,fffdz;fffdy=L1*Mby*L1*aMc/(L1+L2)/0.147/eee;fffdy+=(L2-a)*(Mby*(2*aMc*L1/(L1+L2)+aMc*(L1+L2-a)/(L1+L2))+Mey*(2*aMc*(L1+L2-a)/(L1+L2)+aMc*L1/(L1+L2)))/(0.294*eee);fffdy+=a*(Mey*(2*aMc+(L1+L2-a)*aMc/(L1+L2)+aMc)+Mcy*(2*aMc+(L1+L2-a)*aMc/( L1+L2)))/(0.294*eee);fffdy+=L3*Mac*(Mdy-2*Mcy)/(0.294*eee);fffdz=L1*Mbz*L1*aMc/(L1+L2)/0.147/eee;fffdz+=(L2-a)*(Mbz*(2*aMc*L1/(L1+L2)+aMc*(L1+L2-a)/(L1+L2))+Mez*(2*aMc*(L1+L2-a)/(L1+L2)+aMc*L1/(L1+L2)))/(0.294*eee); fffdz+=a*(Mez*(2*aMc+(L1+L2-a)*aMc/(L1+L2)+aMc)+Mez*(2*aMc+(L1+L2-a)*aMc/(L1+L2)))/(0.294*eee); fffdz+=L3*Mac*(Mdz+2*Mcz)/(0.294*eee); fffd1=pi*sqrt(fffdy*fffdy+fffdz*fffdz)/www/32/fffd; ddd=pow(fffd1,0.25);ddd=ddd/1000;ddd=(float)ddd;} void naodue() {long double fffe1,fffey,fffez; fffey=L1*Mby*L1*aMe/(L1+L2-a)/0.147/eee; fffey+=(L2-a)*(Mby*(2*aMe*L1/(L1+L2-a)+aMe)+Mey*(2*aMe*aMe*L1/(L1+L2-a)))/ 0.294/eee; fffey+=a*aMe*(Mcy+2*Mey)/(0.294*eee); fffez=L1*Mbz*L1*aMe/(L1+L2-a)/0.147/eee; fffdz+=(L2-a)*(Mbz*(2*aMe*L1/(L1+L2-a)+aMe)+Mez*(2*aMe*L1/(L1+L2-a)))/(0.294*eee); fffdz+=a*aMe*(Mcz-2*Mez)/(0.294*eee); fffe1=pi*sqrt(fffey*fffey+fffez*fffez)/www/32/eee; ddd=pow(fffe1,0.25);ddd=ddd/1000;ddd=(float)ddd; void zhuanjiaoc() {long double aaac1,aaacy,aaacz; aaacy=L1*Mby*L1*aaac/(L1+L2)/0.147/eee; aaacy+=(L2-a)*(Mby*(2*aaaac*L1/(L1+L2)+aaaac*(L1+L2-a)/(L1+L2))+Mey*(2*aaaac*(L1+L2-a)/(L1+L2)+aaaac*L1/(L1+L2)))/(0.294*eee); aaacy+=a*(Mey*(2*(L1+L2-a)*aaaac/(L1+L2)+aaaac)+Mcy*(2*aaaac+(L1+L2-a)/(L1+L2) ))/(0.294*eee); aaacz=L1*Mbz*L1*aaac/(L1+L2)/0.147/eee; aaacz+=(L2-a)*(Mbz*(2*aaaac*L1/(L1+L2)+aaaac*(L1+L2-a)/(L1+L2))+Mez*(2*aaaac*(L1+L2-a)/(L1+L2)+aaaac*L1/(L1+L2)))/(0.294*eee); aaacz+=a*(Mez*(2*(L1+L2-a)*aaaac/(L1+L2)+aaaac)+Mcz*(2*aaaac+(L1+L2-a)/( L1+L2) ))/(0.294*eee); aaac1=pi*sqrt(aaacy*aaacy+aaacz*aaacz)/www/32/aaac; ddd=pow(aaac1,0.25);ddd=ddd/1000;ddd=(float)ddd;} void fanlib() {long double fffb1,fffby,fffbz; fffby=L1*Mby*aMb/0.147/eee; fffby+=(L1+L2-a)*(Mby*(2*aMb+(L2-a)/L2*aMb)+Mey*(2*(L2-a)/L2*aMb+aMb))/0.294/eee; fffby+=a*(L2-a)*aMb*(Mcz+2*Mey)/(0.294*eee); fffbz=L1*Mbz*aMb/0.147/eee; fffbz+=(L1+L2-a)*(Mbz*(2*aMb+(L2-a)/L2*aMb)+Mez*(2*(L2-a)/L2*aMb+aMb))/ (0.294*eee); fffbz+=a*(L2-a)/L2*aMb*(Mcz+2*Mez)/(0.294*eee); fby0=fffby;fbz0=fffbz; fffb1=pi*sqrt(fffby*fffby+fffbz*fffbz)*pi/www/big/big/big/big/640e11; fffbb=(float)fffb1; printf("B点的实际位移：S=%fm\n",fffbb) void waili() {Fby=fffb*SD*SD*SD*SD*(1-i*i*i*i)/FFF*10e12; Fbz=Fby*fbz0/fby0;} void xunhuan() {double AAAA;fkoat big1,big2,big3,big4; do waili(); qiangdu(); big1=ddd;big=big1; naodud(); big2=ddd;if(big=0.0001); printf("在超静定情况下的直径 :D=%fm\n",big);} void main() {float big1,big2,big3,big4; printf(" 输入原始数据:\n"); scanf("%f,%f,%f,%f,%f,%f,%f,%f,%f,%f,%f,%f",&L1,&L2,&L3,&a,&b,&R,&A0,&n,&P,&i,&Fy,&Fz); printf(" 所输入数据为:\nL1=%fm,L2=%fm,L3=%fm,a=%fm,b=%fm,R=%fm,A0=%f\n",L1,L2,L3,a,b,R,A0); printf("n=%fr/min,P=%fKW,i=%f,Fy=%fN,Fz=%fN\n",n,P,i,Fy,Fz); aMc=1*L3; aMe=(L1+L2-a)*a/(L1+L2)*1; aaaac=1; aMb=1*L1*12/(L1+L2); www=pi*(1-i*i*i)/32; zaihe(); waili(); printf("辅助计算外力（静定）:\nFay=%fN,Faz=%fN,Fby=%fN,Fbz=%fN,Fcy=%fN,Fcz=%fN,",Fay,Faz,Fby,Fbz,Fcy,Fcz); printf("Fdy=%fN,Fdz=%fN,Fey=%fN,Fez=%fN,Mby=%fN.m,Mbz=%fN.m,Mcy=%fN.m,Mcz=%fN.m, ",Fdy,Fdz,Fey,Fez,Mby,Mbz,Mcy,Mcz); printf("Mdy=%fN.m,Mdz=%fN.m,Mey=%fN.m,Mez=%fN.m,Me=%fN.m,Md=%fN.m\n",Mdy,Mdz,Mey,Mez,Me,Md); qiangdu(); printf("D1=%fm\n",big1);big=big1; naodud(); printf("D2=%fm\n",ddd);big2=(float)ddd; if(big