材料力学课程设计168
材料力学(刘鸿文_第5版)
第十四章 习题
2012年11月5日星期一
常州大学机械学院力学教研室
第五章 习题
第六章 弯曲变形
§6-1、工程中的弯曲变形问题 §6-2、挠曲线的微分方程 §6-3、用积分法求弯曲变形 6.1和连续性条件 6.3(a) Page 196 §6-4、用叠加法求弯曲变形 6.9(a) 6.10(b) Page 200 §6-5、简单超静定梁 Page 208 6.36 §6-6、提高弯曲刚度的一些措施
第十三章 习题
§13-1、概述 §13-2、杆件应变能的计算104 Page §13-3、应变能的普遍表达式 §13-4、互等定理 Page 106 §13-5、卡氏定理 Page 107 §13-6、虚功原理 §13-7、单位载荷法 Page 109 莫尔积分 §13-8、计算莫尔积分的图乘法 Page 109
第一章 绪论
§1-1、材料力学的任务 §1-2、变形固体的基本假设 §1-3、外力及其分类 §1-4、内力、截面法和应力的概念 §1-5、变形与应变 §1-6、杆件变形的基本形式
第一章 绪论习题
Page 11 1.2 Page 11 1.4 1.6
第二章 拉伸、压缩与剪切 第二章 习题
§2-1、轴向拉伸与压缩的概念和实例 §2-2、轴向拉伸与压缩时横截面上的内力和应力 2.2 Page 53 2.1(a)(c) §2-3、直杆轴向拉伸或压缩时斜截面上的应力 Page 54 2.6 §2-4、材料拉伸时的力学性能 §2-5、材料压缩时的力学性能 §2-7、失效、安全因数与强度计算54 2.7 Page 54 2.12 Page §2-8、轴向拉伸或压缩时的变形 58 2.19 Page 61 2.30 Page
附录 I 平面图形的几何性质
材料力学课程设计7.2
材料力学课程设计7.2一、教学目标本节课的学习目标包括：1.知识目标：学生需要掌握材料力学的基本概念、原理和公式，如应力、应变、弹性模量等；了解材料力学在工程中的应用。
2.技能目标：学生能够运用所学知识进行简单的材料力学计算，如计算材料的应力、应变等；能够分析材料力学问题，提出合理的解决方案。
3.情感态度价值观目标：学生能够认识到材料力学在工程中的重要性，培养对材料力学的兴趣和热情；培养学生的团队合作意识和自主学习能力。
二、教学内容本节课的教学内容主要包括：1.材料力学的基本概念和原理，如应力、应变、弹性模量等；2.材料力学公式的推导和应用，如应力公式、应变公式等；3.材料力学在工程中的应用案例，如建筑结构、机械设计等；4.材料的力学性能实验，如应力-应变曲线实验等。
三、教学方法本节课的教学方法包括：1.讲授法：讲解材料力学的基本概念、原理和公式；2.案例分析法：分析材料力学在工程中的应用案例，让学生了解材料力学的实际应用；3.实验法：进行材料的力学性能实验，让学生直观地了解材料力学的特性；4.小组讨论法：分组讨论材料力学问题，培养学生的团队合作意识和自主学习能力。
四、教学资源本节课的教学资源包括：1.教材：为学生提供系统的材料力学知识，作为学习的主要参考资料；2.参考书：提供更多的材料力学相关知识，供学生拓展学习；3.多媒体资料：制作PPT、视频等多媒体资料，帮助学生直观地理解材料力学概念和原理；4.实验设备：提供实验所需的设备，如万能试验机、应变片等，让学生进行实验操作，巩固所学知识。
五、教学评估本节课的评估方式包括：1.平时表现：观察学生在课堂上的参与程度、提问回答等情况，评估学生的学习态度和积极性；2.作业：布置相关的材料力学作业，评估学生对知识的理解和应用能力；3.考试：进行材料力学考试，评估学生对知识的掌握程度和解决问题的能力；4.实验报告：评估学生在实验中的操作技能和分析问题的能力；5.小组项目：评估学生在团队合作中的表现和解决问题的能力。
材料力学第二版第Ⅰ册课程设计
材料力学第二版第Ⅰ册课程设计
1. 引言
材料力学是材料科学的基本学科之一，常用于研究材料的结构、性质、变形和破坏行为。
本课程设计主要以材料力学第二版第Ⅰ册为教材，通过实验和分析，帮助学生更深入地了解材料力学的基本知识和理论，并提高学生的实验操作技能和数据处理能力。
2. 实验目的
本次课程设计的主要目的如下：
1.掌握材料的力学性能测试方法；
2.熟练运用力学分析方法，分析材料在受力下的变形和破坏行为；
3.了解材料物理性能和结构对力学性能的影响。
3. 实验内容
3.1 实验一：拉伸试验
3.1.1 实验安排
采用万能试验机进行拉伸试验，通过测试样品的载荷-变形曲线，计算出材料的力学性能参数，如屈服强度、抗拉强度和伸长率等。
3.1.2 实验步骤
1.制作标准试样，并记录试样的尺寸和质量；
2.将试样夹紧在试验机上，并调整试验机的夹具位置；
3.启动试验机进行拉伸试验，并记录试样的载荷-变形曲线；
4.计算出试样的屈服强度、抗拉强度和伸长率等力学性能参数。
1。
材料力学课程设计
材料力学课程设计指导书聂毓琴修订吉林大学2005年6月前言材料力学是工科院校一门重要的学科基础课，高等学校中使用的各种材料力学教材，往往将杆件的变形分成几种基本形式。
并针对这几种基本变形形式在各自的范围内分别独立地给予解答。
我们在教学中体会到这种做法的优越性。
但同时也感到这种孤立地研究某一问题的方式也有其自身的弱点。
其中最为突出的，就是学生很难从整体上把握材料力学的全貌，更难于利用材料力学的知识去解决工程实际问题。
为此，我们试图针对学生的专业特点和不同专业的要求，从强度、刚度、稳定性的观点出发，在工程实际中选取一些较为复杂的构件，要求学生从全面的、整体的角度予以解答，这样就既可以深化课堂上的知识，使知识系统话，同时也培养了学生解决实际问题的能力，既把所学过的基础课（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）系统应用。
又为后继课程的学习打下基础，使各教学环节和教学内容有机地联系起来。
对学生来说，通过材料力学课程设计可初步了解工程中的设计思想和设计方法，也激发了学习积极性和创造精神。
对教师来说，在拓宽知识面，改进教学方法、教学态度，提高教学水平上都有一定的益处。
在总体上可以使教学质量有所提高。
作为教学改革的内容之一，我们的工作还只是探索性。
我们的目的不仅于课程设计本身，更着眼于材料力学课程本身的建设和改革。
材料力学课程设计这一崭新的教学环节是我校于1987年率先开始试点，并在以后的几年中进行了集中安排一周另四天分散和分散五周安排等方式的实践，取得了宝贵的经验，并在全校产品类专业中逐步推广成为材料力学课程建设的主要内容之一。
材料力学课程设计做为教改研究项目已于1991年4月通过校级鉴定。
得到校内、外专家的充分肯定与赞扬，1993年3月，获校优秀教学成果奖；也得到国家教委理工科院校材料力学课程指导小组组长、副组长的高度评价。
并于1993年5月获吉林省优秀教学成果一等奖。
“材料力学课程设计”作为附加项目及创新点，使材料力学课程的教学改革与实践在2001年获吉林大学教学成果二等奖；以此为特色，2002年材料力学课程被评为吉林大学精品课程；材料力学课程的教学改革与创新于2005年获吉林大学教学成果一等奖；获吉林省教学成果二等奖。
材料力学性能课程实验教学大纲(课程实验类) - 东南大学分析测试中心
材料力学性能课程实验教学大纲（课程实验类）所属课程名称：材料力学性能英文名称：Material Mechanical Properties of Materials所属课程编号：1202302面向专业：材料类各专业(金属材料、土木工程材料、电子信息材料、先进材料及成形)课程总学时：32+16 ；实验学时16 ；课程学分： 2.5 ；本大纲主撰人：王仕勤、秦鸿根（Tel：52090661，E—mail: wsqwyd@）一、实验目的材料力学性能实验是《材料力学性能》课程中重要的教学环节。
通过实验教学，验证、巩固和补充课堂中讲授的理论知识，使学生掌握材料力学性能的测试原理和测试方法；了解测试设备及基本操作规范；并培养学生对实验数据和实验结果进行正确分析判断的能力以及科学认真的态度和实事求是的工作作风。
为今后的课程设计、毕业设计及工程实践工作打下坚实的基础。
三、教学管理模式与注意事项1、学生在实验前必须认真预习实验指导书的相关内容。
2、教师在实验前进行必要的讲解和指导。
3、学生应严格按照操作规程对仪器设备进行正确操作，确保人身安全和设备安全。
四、成绩评定与占课程总成绩的比例1、指导老师根据学生实验预习情况及实验报告的完成情况进行成绩评定。
2、将实验成绩报给任课教师，以占课程总成绩的15～20%的比例纳入课程的总成绩。
五、设备与器材配置1、电子万能试验机2台7、冲击试验机1台2、液压万能试验机2台8、温度计10只3、布氏硬度计2台9、冷却保温装置6套4、洛氏硬度计1台10、游标卡尺2只5、维氏硬度计1台11、钢筋划线仪2台6、读数放大镜2只12、实验耗材若干六、实验任务书与参考资料1、王仕勤、秦鸿根等材料力学性能实验指导书. 南京：东南大学讲义，2006.112、高建明等材料力学性能. 武汉：武汉大学出版社，2004.83、秦鸿根建筑材料实验指导书. 南京：东南大学讲义，2003.103、伍洪标等无机非金属材料试验. 化学工业出版社，2002.6。
材料力学课程设计2015
111130510苏锦楠汽车工程学院421311男231130621王楠汽车工程学院421309女332120214曹翰卿汽车工程学院421311男441131311李永强汽车工程学院421308男542130208李如冰汽车工程学院421302男642130211胡峰伟汽车工程学院421302男742130235朱虹烨汽车工程学院421302男842130311许浩欣汽车工程学院421303男942130801解禹豪汽车工程学院421308男1042130802邱承波汽车工程学院421308男1142130803高明亮汽车工程学院421308男1242130804王垚汽车工程学院421308男1342130805孔祥增汽车工程学院421308男1442130806孙健汽车工程学院421308男1542130807廖锦修汽车工程学院421308男1642130808杨天硕汽车工程学院421308男1742130809阮新建汽车工程学院421308男1842130810张扬辉汽车工程学院421308男1942130811陆炳全汽车工程学院421308男2042130812张海龙汽车工程学院421308男2142130813刘韬汽车工程学院421308男2242130814周浩然汽车工程学院421308男2342130815章众鑫汽车工程学院421310男2442130816陈小强汽车工程学院421308男2542130817韩志良汽车工程学院421308男2642130818黄耀钢汽车工程学院421308男2742130819程任辉汽车工程学院421308男2842130820涂思国汽车工程学院421308男2942130821李天辉汽车工程学院421308男3042130822殷骐汽车工程学院421308男3142130823贺冠杰汽车工程学院421308男3242130824黄英杰汽车工程学院421308男3342130825宇昊汽车工程学院421310男3442130826张馨月汽车工程学院421308女3542130827李媛媛汽车工程学院421308女3642130828周颖汽车工程学院421308女3742130829何佳为汽车工程学院421308女3842130830曲辰汽车工程学院421308女3942130831韩睿汽车工程学院421308女4042130832于典汽车工程学院421308女4142130833王星月汽车工程学院421308女4242130834姜哲汽车工程学院421308女4342130835李松蔓汽车工程学院421308女4442130901陈卓毅汽车工程学院421310男4542130902赵仕牧汽车工程学院421309男4642130903侯天奇汽车工程学院421309男4742130904邱玉龙汽车工程学院421309男4842130905向雷娃汽车工程学院421309男4942130906李升凯汽车工程学院421309男5042130907吴昊汽车工程学院421309男5142130908邹雄汽车工程学院421309男5242130909张宇汽车工程学院421309男5342130910余维刚汽车工程学院421309男5442130911梁艺凡汽车工程学院421309男5542130912张武汽车工程学院421309男5642130913徐嘉酉汽车工程学院421309男5742130914郭航语汽车工程学院421309男5842130915陈泓延汽车工程学院421309男5942130916林文辉汽车工程学院421309男6042130917申天成汽车工程学院421309男6142130918娄泽华汽车工程学院421309男6242130919江子正汽车工程学院421309男6342130920所显赫汽车工程学院421309男6442130921孙永鑫汽车工程学院421309男6542130922任思汽车工程学院421309男6642130923戚昱宸汽车工程学院421309男6742130924刘晓君汽车工程学院421309男6842130925王哲元汽车工程学院421309男6942130926蔡海锋汽车工程学院421309男7042130927黄诗琦汽车工程学院421309女7142130928杨丹汽车工程学院421309女7242130929高原汽车工程学院421309女7342130930段嘉雯汽车工程学院421309女7442130931韩璧泽汽车工程学院421310女7542130932崔瑛钰汽车工程学院421309女7642130933邹雪娇汽车工程学院421309女7742130934李旭汽车工程学院421309女7842130935艾荣汽车工程学院421309女7942130936王佳宁汽车工程学院421309女8042131001王楠汽车工程学院421310女8142131101景曦瑶汽车工程学院421311男8242131102马伏新汽车工程学院421311男8342131103杨思远汽车工程学院421311男8442131104孙锦汽车工程学院421311男8542131105朱红涛汽车工程学院421311男8642131106娄来鹏汽车工程学院421311男8742131107吕文博汽车工程学院421311男8842131108孔铭鑫汽车工程学院421311男8942131109温明潼汽车工程学院421311男9042131110杨航汽车工程学院421311男9142131112陈子桓汽车工程学院421311男9242131113韩敬一汽车工程学院421311男9342131114张新宇汽车工程学院421311男9442131115高若峰汽车工程学院421311男9542131116敬志清汽车工程学院421311男9642131117何金明汽车工程学院421311男9742131119王海汽车工程学院421311男9842131120李文浩汽车工程学院421311男9942131121杨旭辉汽车工程学院421311男10042131123吴丽专汽车工程学院421311女10142131124张雪莲汽车工程学院421311女10242131125杨乐汽车工程学院421311女10342131201王梓旭汽车工程学院421312男10442131202胡宝宝汽车工程学院421312男10542131203逯云隆汽车工程学院421312男10642131204高万雨汽车工程学院421312男10742131205李擎汽车工程学院421312男10842131207李志尚汽车工程学院421312男10942131208邵致远汽车工程学院421312男11042131209李思宇汽车工程学院421312男11142131210强嘉鹏汽车工程学院421312男11242131211印海鹏汽车工程学院421312男11342131212高卓贤汽车工程学院421312男11442131213于宁汽车工程学院421312男11542131214张源博汽车工程学院421312男11642131215朱艳龙汽车工程学院421312男11742131216彭泰汽车工程学院421312男11842131218毕超博汽车工程学院421312男11942131219赵智强汽车工程学院421312男12042131220李权汽车工程学院421312男12142131221张乾坤汽车工程学院421312男12242131222王帅皓汽车工程学院421312男12342131223莫湘芸汽车工程学院421312女12442131224张可欣汽车工程学院421312女12542131225董颖汽车工程学院421312女12642131301白光磊汽车工程学院421313男12742131302覃燕华汽车工程学院421313男12842131303徐浩成汽车工程学院421313男12942131304宋昊鹏汽车工程学院421313男130********邵明志汽车工程学院421313男131********任文兴汽车工程学院421313男132********孙许生汽车工程学院421313男133********宋桂禹汽车工程学院421313男134********肖达汽车工程学院421313男135********罗正刚汽车工程学院421313男136********徐圣汽车工程学院421313男137********潘阳汽车工程学院421313男138********张权汽车工程学院421313男139********何昭满汽车工程学院421313男14042131315曹健豪汽车工程学院421313男14142131316范立超汽车工程学院421313男14242131317魏猛汽车工程学院421313男14342131318朱明月汽车工程学院421313男14442131319马志博汽车工程学院421313男14542131320郑佳庆汽车工程学院421313男14642131321林连全汽车工程学院421313男14742131322费孝恒汽车工程学院421313男14842131323李远哲汽车工程学院421313男14942131324梁靖奇汽车工程学院421313男150********韩云飞汽车工程学院421313男151********张烨汽车工程学院421313男152********白杰汽车工程学院421313男153********韩子良汽车工程学院421313男15442131329张馨文汽车工程学院421313女155********闫嘉瑶汽车工程学院421313女156********李文欣汽车工程学院421313女157********曹俐汽车工程学院421313女158********梁正阳汽车工程学院421314男159********马文举汽车工程学院421314男16042131404王雨鑫汽车工程学院421314男16142131406杨春旭汽车工程学院421314男16242131407程加林汽车工程学院421314男16342131408孟长波汽车工程学院421314男16442131409胡晨晖汽车工程学院421314男16542131410朴恩龙汽车工程学院421314男166********解昕撙汽车工程学院421314男16742131412刘禹汽车工程学院421314男16842131413温浩然汽车工程学院421314男16942131414罗杨汽车工程学院421314男17042131415徐懿璠汽车工程学院421314男17142131416李凯汽车工程学院421314男17242131417赵业成汽车工程学院421314男173********苏思源汽车工程学院421314男17442131419蔡佳铭汽车工程学院421314男175********郭海平汽车工程学院421314男176********林泽容汽车工程学院421314男177********曲智铎汽车工程学院421314男178********林智杰汽车工程学院421314男17942131424姚超捷汽车工程学院421314男180********晋源汽车工程学院421314男181********刘贵宾汽车工程学院421314男182********蒋佳峻汽车工程学院421314男183********姚伟汽车工程学院421314男184********朱亭诺汽车工程学院421314女185********刘年慧汽车工程学院421314女186********郑慧达汽车工程学院421314女187********张驰汽车工程学院421315男188********钟智杰汽车工程学院421315男189********孙文汽车工程学院421315男19042131504武文生汽车工程学院421315男19142131505李潇汽车工程学院421315男19242131506冯冠华汽车工程学院421315男19342131507余天承汽车工程学院421315男19442131508孙一鹏汽车工程学院421315男19542131509张民康汽车工程学院421315男19642131510张清旸汽车工程学院421315男19742131511覃沈汽车工程学院421315男198********崔恩胜汽车工程学院421315男199********张东雨汽车工程学院421315男20042131514王宇鹏汽车工程学院421315男20142131515于川洋汽车工程学院421315男20242131516刘中鹏汽车工程学院421315男20342131517刘旭涛汽车工程学院421315男20442131518张亮汽车工程学院421315男20542131519董力嘉汽车工程学院421315男20642131520姚成璋汽车工程学院421315男20742131521徐明伟汽车工程学院421315男20842131522王兆日汽车工程学院421315男20942131523黄陈辰汽车工程学院421315男21042131524卢鑫辉汽车工程学院421315男21142131525马轩汽车工程学院421315男21242131526张正鸿汽车工程学院421315男21342131527贾梓鹤汽车工程学院421315男21442131528刘明宽汽车工程学院421315男21542131529徐辰汽车工程学院421315女21642131530王昕平汽车工程学院421315女21742131531郭金晶汽车工程学院421315女21843131122王琦汽车工程学院421314女21943131223陈舒舒汽车工程学院421314女22043131307翟宇嘉汽车工程学院421312男22144130228黄梦圆交通学院441302女22244130510方志汽车工程学院421314男22344130530李胜男汽车工程学院421312女22444131004林少典汽车工程学院421314男22545130208沈玉强汽车工程学院421311男22645130506张盛汽车工程学院421311男22745130626丛一汽车工程学院421310女22846130326李安琪汽车工程学院421310女22946130519马邈汽车工程学院421310女23052130202赵涤非汽车工程学院421310男23152131012冯思远汽车工程学院421308男23252132201李知原汽车工程学院421313男23361130329石慧茹汽车工程学院421309女23461130733耿若予汽车工程学院421315女23562130217马昊汽车工程学院421313男23662130326周欢汽车工程学院421308女23764130804倪志浩汽车工程学院421309男23864130814李响汽车工程学院421313男23983130629舒畅汽车工程学院421309女24086130129刘政汽车工程学院421315男。
材料力学课程设计样本
材料力学课程设计样本一、教学目标本课程的教学目标是使学生掌握材料力学的基本概念、基本理论和基本方法，能够运用所学的知识分析、解决材料力学问题。
具体目标如下：1.知识目标：（1）了解材料力学的基本概念和基本原理；（2）掌握弹性理论和塑性理论的基本内容；（3）熟悉材料力学实验方法和测试技术。
2.技能目标：（1）能够运用材料力学理论分析、解决实际问题；（2）具备一定的实验操作能力和数据处理能力。
3.情感态度价值观目标：（1）培养学生的科学素养，提高对材料力学的兴趣；（2）培养学生勇于探索、积极思考的科学精神；（3）强化学生的团队合作意识，培养良好的职业道德。
二、教学内容根据教学目标，本课程的教学内容主要包括以下几个方面：1.材料力学基本概念和基本原理：力学基础、应力、应变、弹性模量、塑性模量等；2.弹性理论：轴向拉伸、压缩、弯曲、剪切等基本变形；3.塑性理论：屈服准则、塑性变形、塑性极限等；4.材料力学实验方法和测试技术：实验设备、实验方法、数据处理等。
三、教学方法为了达到教学目标，本课程将采用多种教学方法，包括：1.讲授法：系统地传授知识，引导学生理解材料力学的基本概念和基本原理；2.讨论法：学生分组讨论，培养学生的思考能力和团队合作精神；3.案例分析法：分析实际案例，提高学生运用材料力学知识解决实际问题的能力；4.实验法：进行材料力学实验，培养学生的实验操作能力和数据处理能力。
四、教学资源为了支持教学内容和教学方法的实施，本课程将准备以下教学资源：1.教材：选用权威、实用的教材，为学生提供系统、科学的学习材料；2.参考书：提供相关的参考书籍，丰富学生的知识视野；3.多媒体资料：制作精美的多媒体课件，提高课堂教学效果；4.实验设备：保证实验教学的顺利进行，为学生提供实践操作的机会。
五、教学评估本课程的评估方式包括平时表现、作业、考试等，以全面、客观、公正地评价学生的学习成果。
具体评估方式如下：1.平时表现：通过课堂参与、提问、讨论等环节，评估学生的学习态度和思考能力；2.作业：布置适量的作业，评估学生的理解和应用能力；3.考试：进行期中和期末考试，全面测试学生的知识掌握和应用能力。
材料力学课程设计(底盘车架的静力分析及强度、刚度计算)
（5）危险截面上各种应力的分布规律图及由此判定各危险点处的应力状态图。 （6）各危险点的主应力大小及主平面位置。 （7）选择强度理论并建立强度条件。 （8）列出全部计算过程的理论依据、公式推导过程以及必要的说明。 （9）对变形及刚度分析要写明所用的能量法计算过程及必要的内力图和单位力 图。
q 单独作用在 DF 段时：
图 3-17 qdf 单独作用示意图
图 3-18 qdf 单独作用弯矩图 利用图乘法（后述图乘法只给出最终化简结果）：
2qCF
2qCD
2qDF
ql 3
24EI
6l22l3
8l 2
l2 3
4l 2l 24
8l l l 234
3l 3 3
4l 2l 34
2
○6 q 单独作用在 FG 段时：
2
3
43
234
6EI
2
图 3-7 X2 处单位力单独作用示意图
图 3-8 X2 处单位力单独作用弯矩图
○3
F A
单独作用时：
图 3-9 FA 单独作用示意图
图 3-10 FA 单独作用弯矩图
第 9 页 共 39 页
利用图乘法，可以得到：
1FA
1 EI
[FAl1
(l 2
(l
l) 3
2
l ) (l l )2
2F 2FA 2FB 2qCF 2qFG
将上述求得
、
11
、
12
、
21
、
22
、
1F
2F
代入前述力法正则方程，可
得到：
X 1
F c
10516.722N
X 2
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材料力学课程设计设计题目：传动轴的静强度、变形及疲劳强度的计算学院班级：汽车学院发动机12班姓名学号：王富强（168）42101203指导教师:李峰目录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．材料力学课程设计的题目 (3)3－1 设计题目 (3)3—2传动轴的零件图 (4)3—3设计数据 (4)4.材料力学课程设计的具体设计方案 (4)4—1绘出传动轴的受力简图 (4)4—2 作扭矩图及弯矩图 (6)4—3根据强度条件设计等直轴的直径 (8)的等直杆计算） (11)4—4计算齿轮处轴的挠度（均按直径Φ14—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） (13)4—6对所取数据的理论根据作必要的说明 (20)4—7设计所使用软件名称 (20)附录：本题所编写的C程序 (20)参考文献 (30)材料力学课程设计的体会和收获 (30)2012 年9 月21 日1．材料力学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（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，又为后继课程（机械设计、专业课等）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。
具体的有以下六项：1．使学生的材料力学知识系统化、完整化；2．在系统全面复习的基础上，运用材料力学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知识和专业需要结合起来；4．综合运用了以前所学的个门课程的知识（高数、制图、理力、算法语言、计算机等等）使相关学科的知识有机地联系起来；5．初步了解和掌握工程实践中的设计思想和设计方法；6．为后继课程的教学打下基础。
2．材料力学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．材料力学课程设计的题目传动轴的强度、变形及疲劳强度计算3－1 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，1P为直径为D1的皮带轮传递的功率。
3—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1.1433221===φφφφφφ图号如下：3—3设计数据本次课程设计采用第16组数据，如下：4.材料力学课程设计的具体设计方案4—1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/kW 1P/kW n/(r/min) D/mm 1D/mm 2D/mm 2G/N 1G/N a/mm a(º) 33.1 16.1 1500 900 300 220 960 250 300 25以直径D的皮带轮传递的力矩M=9549nP=210.715Nm ,1P为直径为D1的皮带轮传递的功率，所以直径D2的皮带轮传递的力矩M1=9549nP1=102.493Nm。
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=983.836N传动轴的受力图：传动轴的零件图：现绘出传动轴的受力简图（如下图所示）：4—2 作扭矩图及弯矩图由传动轴的受力简图可求支反力得Fy1=(4Fcosα+2G1+6F1+G2)/5=1825.286NFz1=(4Fsinα+3F2)/5=613.583NFy2=(Fcosα+3G1+9F1+4G2)/5=2326.243NFz2=(4Fsinα+12F2)/5=1456.441N并作出传动轴各截面的内力图：沿y轴方向的剪力图：沿z轴方向的剪力图：扭矩图：沿y轴方向的弯矩图：沿z 轴方向的弯矩图：4—3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3r σ=W1422=+τσ []σ<++222Mz My Mx 其中 3231πφ=W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Nm M Dy 829.1387=，Nm M Dz 646.352=，Nm M Dx 715.210=，则有NmNm Nm Nm M M M M Dx Dz Dy D 352.1447)715.210()646.352()829.1387(222222max ,=++=++=在E 截面左侧Nm M Ey 873.697=，Nm M Ez 932.436=，Nm M Ex 715.210=，则有Nm Nm Nm Nm M M M M Ex Ez Ey E 903.1248)715.210()932.436()873.697(222222max ,=++=++=m ax ,m ax ,E D M M >，所以等直轴只需要满足D 截面右侧即可。
因此[]MPa Nm M W D D 80352.144732131max ,max ,=<⨯==σπφσ 解得mm 906.561=φ，取mm 571=φ。
由1.1433221===φφφφφφ得 mm 733.512=φ，取mm 522=φ； mm 030.473=φ，取mm 483=φ；mm 755.424=φ，取mm 434=φ；II ．校核2φ是否满足静强度条件。
此时需对U 截面左侧进行校核。
其中32322πφφ=W ；在U 截面左侧Nm M Uy 767.1177=，Nm M Uz 504.310=，Nm M Ux 222.108=，则有 NmNm Nm Nm M M M M Ux Uz Uy U 808.1222)222.108()504.310()767.1177(222222max ,=++=++=因此[]MPa Nm M W U U 80808.122232132max ,2max ,=<⨯==σπφσφ 解得mm mm 52797.532>=φ，所以2φ不满足静强度条件。
取mm 542=φ，由1.1433221===φφφφφφ得 mm 176.591=φ，取mm 601=φ； mm 906.483=φ，取mm 493=φ；mm 460.444=φ，取mm 454=φ.III ．校核3φ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max ,max ,Q V M M >，其中32333πφφ=W 。
在V 截面左侧Nm M Vy 851.1042=，Nm M Vz 789.394=，Nm M Vx 715.210=，则有 NmNm Nm Nm M M M M Vx Vz Vy V 812.1134)715.210()789.394()815.1042(222222max ,=++=++=在E 截面左侧Nm M Ey 873.697=，Nm M Ez 932.436=，Nm M Ex 715.210=，则有Nm Nm Nm Nm M M M M Ex Ez Ey E 904.849)715.210()932.436()873.697(222222max ,=++=++=Ey Vy M M >，因此[]MPa Nm M W V V 80812.113432133max ,3max ,=<⨯==σπφσφ 解得mm mm 49474.523>=φ，所以3φ不满足静强度条件。
取mm 533=φ，由1.1433221===φφφφφφ得 mm 494.631=φ，取mm 641=φ； mm 721.572=φ，取mm 582=φ；mm 704.474=φ，取mm 484=φ。
IV ．校核φ4是否满足静强度条件。
由III.中数据对比可知，4φ满足静强度条件。
综上所述，mm 641=φ，mm 582=φ，mm 533=φ，mm 484=φ。
4—4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：M 图：其中E=200GPa(数据来源：《材料力学》(第二版)（机械工业出版社）P29页表2-2)，6441πφ==z y I I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mm M a M M a M M M a M M a M M M a M M a M EI f Ey Ey Dy Ey By Dy By By z y 144.1]6121125)(2183322)(214323221[1=⋅⋅+⋅-⋅+⋅+⋅-⋅+⋅+⋅⋅=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：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mmM a M M a M M M a M M a M EI f Ez Bz Ez Bz Bz y z 438.0]6121213)(218533221[1=⋅⋅+⋅-⋅+⋅+⋅⋅=III ． mm mm f f f z y 225.1896.1012.42222=+=+=4—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）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》（第二版）（机械工业出版社）P369页图13-10a 可查得σK =1.8，根据《材料力学》（第二版）（机械工业出版社）P369页图13-10b 可查得τK =1.48。