材料力学课程设计之五种传动轴设计
传动轴课程设计--轴的设计
机械制造工艺学课程设计说明书课题:轴的设计学生姓名：专业：机械制造及自动化学号：班级：指导教师：机械工程学院2011年12月28日目录1 零件的分析 (3)2 毛坯的选择 (5)2.1 毛坯种类的选择 (5)2.2毛坯形状尺寸的确定 (5)3工艺路线的拟定 (6)3.1 定位基准的选择 (6)3.3 加工顺序的安排 (7)3.31加工阶段的划分 (7)3.32基面先行原则 (7)3.33先粗后精 (7)3.34 工序划分的确定…………………………………………………………………………………………… ..73.35热处理工序的安排 (8)3.4工艺路线的确定 (8)3.5加工路线的确定 (9)4 加工设备的选择 (11)4.1机床的选择 (11)4.2 夹具的选择 (111)4.3 刀具的选用 (111)5 加工余量、工序尺寸及公差的确定 (13)6切屑用量的确定 (15)7设计心得 (188)8 参考文献 (19)1 零件的分析图1-1 零件图从零件图看，该零件结构简单，加工的外圆表面为12.4φ，13φ，0.0050.00114φ+-，140.0055φ±，19φ，图中所给的尺寸精度较高，加工时可以用磨削加工来完成。
有些为IT5级，IT6级，可以在精加工之后加，用磨削加工来完成。
粗糙度方面：沟槽2×0.5两侧面、19φ的两端面、140.0055φ±的端面、两键槽的端面的表面粗糙度为Ra3.2; 140.0055φ±、0.0050.00114φ+-、13φ的外表面的表面粗糙度为Ra1.6，表面粗糙度要求不高，直接用精加工就可以达到要求。
轴线对于轴的直线度为0.01。
热处理方面需要调质处理到220-250HBS,在粗加工之后，精加工之前可以进行调质处理，这样可以保证零件所要求的表面硬度。
通过分析，该零件布局合理，方便加工，通过径向夹紧可保证加工要求，整个图面清晰，尺寸完整合理，能够完整表达物体的形状和大小，符合要求。
传动轴的设计及校核
第一章轻型货车原始数据及设计要求发动机的输出扭矩：最大扭矩285.0N·m/2000r/min；轴距：3300mm；变速器传动比: 五挡1 ，一挡7.31，轮距：前轮1440毫米，后轮1395毫米，载重量2500千克设计要求：第二章万向传动轴的结构特点及基本要求万向传动轴一般是由万向节、传动轴和中间支承组成。
主要用于在工作过程中相对位置不节组成。
伸缩套能自动调节变速器与驱动桥之间距离的变化。
万向节是保证变速器输出轴与驱动桥输入轴两轴线夹角的变化，并实现两轴的等角速传动。
一般万向节由十字轴、十字轴承和凸缘叉等组成。
传动轴是一个高转速、少支承的旋转体，因断改变的两根轴间传递转矩和旋转运动。
重型载货汽车根据驱动形式的不同选择不同型式的传动轴。
一般来讲4×2驱动形式的汽车仅有一根主传动轴。
6×4驱动形式的汽车有中间传动轴、主传动轴和中、后桥传动轴。
6×6驱动形式的汽车不仅有中间传动轴、主传动轴和中、后桥传动轴，而且还有前桥驱动传动轴。
在长轴距车辆的中间传动轴一般设有传动轴中间支承．它是由支承架、轴承和橡胶支承组成。
传动轴是由轴管、伸缩套和万向此它的动平衡是至关重要的。
一般传动轴在出厂前都要进行动平衡试验，并在平衡机上进行了调整。
因此，一组传动轴是配套出厂的，在使用中就应特别注意。
图 2-1 万向传动装置的工作原理及功用图 2-2 变速器与驱动桥之间的万向传动装置基本要求：1.保证所连接的两根轴相对位置在预计范围内变动时，能可靠地传递动力。
2.保证所连接两轴尽可能等速运转。
3.由于万向节夹角而产生的附加载荷、振动和噪声应在允许范围内。
4.传动效率高，使用寿命长，结构简单，制造方便，维修容易等第三章轻型货车万向传动轴结构分析及选型由于货车轴距不算太长，且载重量2.5吨属轻型货车，所以不选中间支承，只选用一根主传动轴，货车发动机一般为前置后驱,由于悬架不断变形，变速器或分动器输出轴轴线之间的相对位置经常变化,根据货车的总体布置要求，将离合器与变速器、变速器与分动器之间拉开一段距离，考虑到它们之间很难保证轴与轴同心及车架的变形，所以采用十字轴万向传动轴，为了避免运动干涉,在传动轴中设有由滑动叉和花键轴组成的伸缩节,以实现传动轴长度的变化。
传动轴设计及应用
传动轴设计及应用首先，传动轴的设计需要考虑到以下几个方面的因素：材料选择、强度计算、匹配设计和制造工艺。
材料选择是传动轴设计的重要环节。
一般来说，传动轴要求具有高强度、良好的韧性和耐磨性。
常见的传动轴材料包括碳钢、合金钢和不锈钢等。
选择合适的材料可以保证传动轴的寿命和可靠性。
强度计算是传动轴设计中的重要一环。
传动轴工作时会承受扭矩和弯曲力，因此需要进行强度计算来确定传动轴的尺寸和形状。
一般情况下，传动轴的强度计算包括静态强度计算和疲劳强度计算两部分，其中疲劳强度计算对于传动轴的使用寿命至关重要。
匹配设计是指传动轴的轴径和连接方式的设计。
传动轴的轴径设计需要根据所传递的扭矩大小来确定，一般可以通过静态强度计算得到。
传动轴的连接方式有多种，常见的有键槽连接和销轴连接等。
选择合适的连接方式可以确保传动轴的可靠性和安全性。
制造工艺是传动轴设计中的最后一环。
传动轴通常需要进行多道工序的加工，如车削、铣削和热处理等。
制造工艺的选择和控制对于传动轴的尺寸精度和表面质量至关重要。
同时，传动轴的装配和调试也需要注意，以确保传动系统的正常运行。
传动轴的应用非常广泛。
汽车传动轴是其中最常见的应用之一、汽车传动轴通常由前后驱动轴、中间驱动轴和传动装置等组成，用于传递发动机的动力到车轮上。
传动轴的设计需要考虑到汽车的整体性能、可靠性和经济性。
此外，传动轴还广泛应用于船舶、工程机械、风电设备等领域，用于传递动力和扭矩，实现各种机械设备的运行和工作。
总之，传动轴是机械设备中非常重要的一种机械元件，其设计和应用涉及到材料选择、强度计算、匹配设计和制造工艺等方面的因素。
传动轴的设计需要考虑到所传递的动力和扭矩的大小，以确保传动系统的正常运行和工作。
传动轴的应用范围非常广泛，主要用于汽车、船舶、工程机械等领域。
传动轴的合理设计和应用可以提高机械设备的性能、可靠性和经济性。
材料力学课程设计-五种传动轴.
材料力学课程设计五种传动轴静强度、变形及疲劳强度计算(b)班级：11级机械城轨二班姓名：林胜军学号：指导老师：任小平2013年6月目录一.设计目的： (3)二.材料力学课程设计的任务和要求 (3)三．设计题目： (3)四．设计内容 (5)五．程序设计 (20)六、课程设计总结 (23)一.设计目的：本课程设计的目的是在于系统学习完材料力学之后，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，独立的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实际问题的目的。
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，又为后继课程（零件、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与专业需要结合起来；4. 综合运用以前所学习的各门课程的知识，使相关学科的只是有机的联系起来；5. 初步了解和掌握工程实践中的设计思想和设计方法；6. 为后续课程的教学打下基础二.材料力学课程设计的任务和要求参加设计者要系统复习材料力学课程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并导出计算公式，独立编制计算程序，通过计算机给出输出结果，并完成设计计算说明书。
三．设计题目：传动轴的材料均为优质碳素结构钢（牌号45），许用应力[σ] =80MPa,经高频淬火处理，σb=650MPa,σ-1 =300MPa，τ-1 =155MPa。
磨削面的表面，键槽均为端铣加工，阶梯轴过度圆弧r均为2mm，疲劳安全系数n =2。
要求：1. 绘出传动轴的受力简图；2. 作出扭矩图和弯矩图；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（均按直径Φ1的等直杆计算）；5. 对阶梯传动轴进行疲劳强度计算。
材料力学课程设计五种传动轴设计
材料力学课程设计题目：五种传动轴设计(题7.6、 a图、第7组数据)姓名：所在学院：专业班级：学号：指导教师：目录：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（传动轴静强度、变形及疲劳强度计算） (3)设计题目（）、a图、7号数据 (3)四、分析计算进程 (5)1、传动轴受力简图： (5)2、作出扭矩图及弯矩图。
(5)3、依照强度条件设计等直轴的直径。
(8)4、计算齿轮处轴的挠度（均按直径1 的等直杆计算）。
(9)5、对阶梯传动轴进行疲劳强度计算。
(10)5.1 校核的相关数据 (10)5.2 校核类型的确信 (11)5.3 有效应力集中系数 (12)5.4 相关计算公式 (12)5.5 各点校核： (13)五、课程设计总结： (25)六、（附）C语言程序 (26)1、流程图 (26)2、程序代码 (27)一、材料力学课程设计的目的本课程设计是在系统学完材料力学课程以后，结合工程实际中的问题，运用材料力学的大体理论和计算方式，独立的计算工程中的典型零部件，以达到综合利用材料力学知识解决工程实际问题的目的。
同时，能够是同窗将材料力学的理论和现代的计算方式，又提高了分析问题、解决问题的能力；既是对以前所学知识（高等数学、工程图学、理论力学、算法语言、运算机和材料力学等）的综合应用，又为后续课程（机械设计、专业课等）的学习打下基础，并初步把握工程设计思想和设计方式，使实际工作能力有所提高。
具体有以下六项：一、使所学的材料力学知识系统化、完整化。
二、在系统全面温习的基础上，运用材料力学解决工程实际中的问题。
3、由于选题力求结合专业实际，因此课程设计能够把材料力学知识与专业需要结合起来。
4、综合运用以前所学的各门课程知识（高等数学、工程图学、理论力学、算法语言、运算机等），使相关学科的知识有机的联系起来。
五、初步了解和把握工程实践中的设计思想和设计方式。
传动轴设计
轴加工设计摘要：传动轴是组成机器零件的主要零件之，一切做回转运动的传动零件（例如：齿轮，蜗轮等）都必须安装在传动轴上才能进行运动及动力的传动，传动轴常用于变速箱与驱动桥之间的连接。
这种轴一般较长，且转速高，只能承受扭矩而不承受弯矩。
应该使传动轴具有足够的刚度和高临界转速，在强度计算中，由于所取的安全系数较大，从而使轴的尺寸过大，本文讨论的传动轴工艺设计方法，并根据现行规范增添了些表面处理的方式比如表面发兰。
关键词：传动轴，零件，刚度，强度，表面发兰设计任务书设计题目：输出轴的机械加工设计要求：1、根据输出轴的图纸要求，制定加工方案。
2、正确选择零件的材料，并按图纸要求正确选择零件的各种基准尺寸。
3、考虑制造工艺，使用，维护，经济和安全等问题；目录中文摘要 (Ⅰ)计划任务书 (Ⅱ)1概述 (1)1.1 问题的提出及研究意向 (1)1.2 本文研究的目的和研究内容 (1)2零件的分析 (2)2.1零件的作用 (2)2.2零件的工艺分析 (2)2.3零件表面加工方法的选择 (2)3加工方案的选择 (3)4确定毛坯 (4)4.1确定毛坯种类 (4)4.2确定锻件加工余量及形状 (4)5工艺规程设计 (5)5.1定位基准的选择 (5)5.2制定工艺路线 (5)6结论 (11)7心得体会 (12)8致谢 (13)9 参考文献 (14)1 概述1.1问题的提出问题:传动轴主要用于汽车行业，就目前来看传动轴存在的问题还是很多的，尤其是汽车方面。
很多汽车生产商不得不把自己所产汽车召回，浪费了大量的人力物力，也给消费者带来了诸多麻烦，给自己企业造成了负面影响。
1.2 论文研究的目的和研究内容本文研究的目的是研究传动轴的设计工艺，从而培养学生综合分析和解决本专业的一般工程技术问题的独立工作能力，拓宽和深化学生的知识。
综合运用机械设计课程及其他有关已修课程的理论和生产实际知识进行机械设计训练，主要内容是传动轴的如何选择材料，传动轴的分析和加工方法的选择，传动轴的加工方案的选择以及如何选择毛坯。
传动轴设计[整理版]
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传动轴设计1概述在汽车传动轴系或其它系统中，为了实现一些轴线相交或相对置经常变化的转轴之间的动力传递，必须采用万向传动装置。
万向传动装置一般由万向节和传动轴组成，当距离较远时，还需要中间支承。
在汽车行业中把连接发动机与前、后轴的万向传动装置简称传动轴。
传动轴设计应能满足所要传递的扭矩与转速。
现轻型载货汽车多采用不等速万向节传动轴。
2传动轴设计2．1传动轴万向节、花键、轴管型式的选择根据整车提供发动机的最高转速、最大扭矩及变速箱提供的一档速比，及由后轴负荷车轮附着力，计算得扭矩，由两者比较得出的最小扭矩来确定传动轴的万向节、花键、轴管型式。
a按最大附着力计算传动轴的额定负荷公式：Mψmax=G·r k·ψ/i oG满载时驱动轴上的负荷r k车轮的滚动半径ψ车轮与地面的附着系数i o主减速器速比b按发动机最大扭矩计算传动轴的额定负荷公式：Mψmax =M·i k1·i p/nM 发动机最大扭矩i k1变速器一档速比i p 分动器低档速比n 使用分动器时的驱动轴数按《汽车传动轴总成台架试验方法》中贯定选取以上二者较小值为额定负荷。
考虑到出现最大附着力时的工况是紧急制动工况此时的载荷转移系数为μ因此实际可利用最大附着力矩：M ψmaxo = M max ·μ传动轴的试验扭矩：由汽车设计丛书《传动轴和万向节》中得知：一般总成的检查扭矩为设计扭矩的1.5-2.0倍。
传动轴设计中轴管与万向节的设计扭矩也应选取1.5-2.0倍的计算扭矩，以满足整车使用中的冲击载荷。
轴管扭转应力公式:τ=16000DM π(D 4-d 4)<[τ] =120N/ mm2D 轴管直径； d 轴管内径；M 变速箱输出最大扭矩；花键轴的扭转应力：τ=16000M πD 23<[τ] =350N/ mm 2D 2花键轴花键底径；D 2=27.667mm 。
Z 花键齿数 m 花键模数M变速箱输出最大扭矩；传动轴花键齿侧的挤压应力：δ=2×TΨ×Z×m×L×Z×m在25-50N.mm2推荐范围内Ψ各齿载荷不均系数；Z花键齿数；L花键齿的最短工作长度长度；m花键模数；2．2传动轴的临界转速计算传动轴的临界转速。
吉林大学材料力学课设五种传动轴
材料力学课程设计五种传动轴静强度、变形及疲劳强度计算(第6道题、第12组数据)姓名王琛所在学院汽车工程学院专业班级能源与动力（421415班）学号指导教师郭桂凯日期 2016年9 月 23日目录一设计目的 (2)二材料力学课程设计任务和要求 (2)三设计题目 (3)四设计内容 (5)（1）绘出传动轴的受力简图 (5)（2）传动轴扭矩图和弯矩图 (6)（3）设计等直轴的直径 (8)（4）设计D2轮轴处的挠度 (10)（5）对传动轴进行强度校核 (14)五程序计算 (19)六设计感想 (24)七参考文献 (25)一.设计目的：本课程设计的目的是在于系统学习完材料力学之后，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，独立的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实际问题的目的。
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，又为后继课程（零件、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与专业需要结合起来；4. 综合运用以前所学习的各门课程的知识，使相关学科的只是有机的联系起来；5. 初步了解和掌握工程实践中的设计思想和设计方法；6. 为后续课程的教学打下基础。
二.材料力学课程设计的任务和要求参加设计者要系统复习材料力学课程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并导出计算公式，独立编制计算程序，通过计算机给出输出结果，并完成设计计算说明书。
三．设计题目：传动轴的材料均为优质碳素结构钢（牌号45），许用应力[σ] =80MPa,经高频淬火处理，σb =650MPa,σ-1 =300MPa，τ-1=155MPa。
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算机等）,使相关学科的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设计方法。 6. 为后续课程的教学打下基础。
二、材料力学课程设计的任务和要求
参加设计者要系统复习材料力学课程的全部的基本理论和方法,独立分析、判断设计 题目的已知条件和所求问题,画出受力分析简图和内力图，列出理论依据并导出计算公式， 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。
ﻩ
M x,max Wp
min 0
ﻩr 0
m
ﻩ
max
min 2
a
ﻩ
max
min 2
12
3
4 5
图 1- 16
67
由传动轴的工作特点知，其处于弯扭组合的交变应力状态,其中弯曲正应力按对 称循环变化,切应力按脉动循环变化。
对于弯曲正应力
max
min
M max Wz
r max 1 min
m
ﻩ
max
min 2
a
max
min 2
交变扭转切应力及其循环特征
max
46.97mm
故等直轴直径取50mm 。
五、挠度计算
1
图 1- 9
My
a
4a
x
a
图 1- 10
1
图 1- 11
Mz a
x
a
4a
图 1- 12
挠度计算
在 xy 面内
fAy
i M ci EI
1 (1 a 466.81 2 a
EI 2
3
1 466.81 2 a
2
3
1 3a 1 a 225.52
三、设计题目(传动轴静强度、变形及疲劳强度计算）
1) 设计题目（7．6．1)
传动轴的材料均为优质碳素结构钢（牌号45），许用应力[ ] 80MP ,经高频淬 火处理，b 650MPa ， 1 300MPa ， 1 155MPa 。磨削轴的表面，键槽断 面均为端铣加工,阶梯轴过渡圆弧 r 均为 2mm ，疲劳安全系数 n 2 。
带轮的重量, G2 为大带轮的重量。
φ4
D
F
a
2a
a
a
α
F2
D2
D1
F1
2F1
2F2 P1
P
图 1- １传动轴力学简图
a
2a
a
a
φ3
φ4
φ1
φ2
图 1- ２传动轴零件图
1
为静强度条件所确定的轴径，以
mm
为单位,并取偶数。设
1 2
3 4
2 3
1.1
2) 设计计算数据ﻭ ﻩ ﻩﻩ
P／k Ｗ
2
2
1 225 3a 1 a)
2
3
0.435mm
在 xz 平面内
fAz
i M ci EI
1 (1 a 217.618 2 a
EI 2
3
1 217.768 3a 2 a
2
3
1 712.98 3a 1 a)
2
3
0.406mm
所以合挠度
fA
f
2 Ay
f
2 Az
0.4352 0.4062
P1 /kＷ
n/(r/mｉ n）
D/mm
D1 /mm
D2 /mm
G2 ／ N
G1 /N
a/ｍ m
a(º ）
１4.0 5．
2
5
四、受力简图及轴径选择
图 1- 1 图 1- 2
图 1- 3 图 1- 4
M e1
9549 P n
954914.0 450
297.08N • m
Me2
9549
P1 n
9549
2
792.2N
对于 xy 平面
F cos 单独作用时如图1-5
G1 3F1 单独作用时如图1-6 G2 单独作用时如图1-7
图 1- 5 图 1- 6
图 1- 7 图 1- 8
对于 xz 平面
F sin 单独作用时如图1-8
3F2 单独作用时如图1-9 合力矩 xy 和 yz 方向分别如图1-10、
图1-11
故危险点为 D 点
MD
M
2 Dy
M
2 Dz
747.64N • m
M Dx 297.08N • m
对于等直轴，由第三强度理论知
r3
1Байду номын сангаасW
M
2 Dx
M
2 D
[ ]
W d3 32
故有 d 3
M
2 Dx
M
2 D
32
[ ]
所以
32 d3
M
2 Dx
M
2 D
[ ]
3
32 2252 712.82 3.14 80 106
材料力学课程设计ﻩ
题目
五种传动轴设计
姓名
郭宇
所在学院 机械科院与工程学院
专业班级
工业工程
学号
指导教师
聂毓琴
日期
2011 年 12 月 12 日
目
录
一、材料力学课程设计的目的
本课程设计是在系统学完材料力学课程之后，结合工程实际中的问题,运用材料力学 的基本理论和计算方法,独立的计算工程中的典型零部件,以达到综合利用材料力学知识解 决工程实际问题的目的。同时,可以是同学将材料力学的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;既是对以前所学知识(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)的综合应用,又为后续课程（机械设计、专业课等）的学习 打下基础,并初步掌握工程设计思想和设计方法,使实际工作能力有所提高。具体有以下六 项: 1. 使所学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，运用材料力学解决工程实际中的问题。 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与专业需要结合起
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。
4. 计算齿轮处轴的挠度（均按直径1 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要求 ）。
6. 对所取数据的理论根据作必要的说明。
说明: （1）
（2）
齿轮上的力 F 均与节圆相切。 P 为直径为 D 的带轮传递的功率， P1 为直径 D1 的带轮传递的功率。 G1 为小
5.1 450
108.22N • m
而 M e2 M e1 M e ，
所以，
M e M e2 M e1 188.86N • m
故可得弯矩图1-4
F Me 2188.86
因此，
D2
0.22
2
1716.9N
F1
Me2 D1
2 108.22 0.35
2
618.4N
F2
M e1 D
2 297.08 0.75
0.525mm
六、疲劳校核
1) 校核的相关数据
b 650MPa ， 1 300MPa ， 1 155MPa ，过渡圆弧 r 2mm ，安全系数 n 2。
2) 校核类型的确定
校核的轴有键槽、轴肩,这些部位易引起应力集中，故易形成疲劳裂纹,故需要校 核。共七处。
a
2a
a
a
φ38 φ42 φ46 φ50 φ38