材料力学课程设计单缸柴油机曲轴
单缸柴油机曲轴课程设计
单缸柴油机曲轴课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能够理解单缸柴油机的结构组成，特别是曲轴的作用及其在发动机中的地位；2. 学生能够掌握曲轴的基本工作原理，包括转速与扭矩的转换关系；3. 学生能够描述曲轴的常见故障及其原因。
技能目标：1. 学生能够通过实际操作识别单缸柴油机的曲轴，并展示其工作原理；2. 学生能够运用所学的知识分析曲轴故障案例，提出合理的维修与保养建议；3. 学生能够设计简单的曲轴维修保养流程，并进行模拟操作。
情感态度价值观目标：1. 学生培养对机械工程领域的兴趣，特别是对柴油机这一传统工业产品的认识与尊重；2. 学生通过学习曲轴相关知识，增强对机械设备结构与功能的探索欲望，激发创新意识；3. 学生在学习过程中，培养团队合作精神，提高解决问题的能力和责任意识。
课程性质：本课程为实践性较强的技术学科课程，要求学生结合理论知识与实际操作，深入理解单缸柴油机曲轴的相关知识。
学生特点：考虑到学生年级特点，课程内容设计需兼顾知识性与趣味性，以激发学生的学习兴趣和动手操作的欲望。
教学要求：教学内容应紧密结合课本，通过实物展示、案例分析等教学方法，提高学生对曲轴知识的掌握与应用能力，同时注重培养学生的实践操作技能和解决问题的能力。
通过分解课程目标为具体的学习成果，为教学设计和评估提供明确的方向。
二、教学内容1. 引入概念：介绍单缸柴油机的整体结构，强调曲轴在发动机工作过程中的关键作用。
相关教材章节：第一章《内燃机概述》2. 理论知识：详细讲解曲轴的构造、工作原理及其与发动机性能的关联。
相关教材章节：第二章《曲柄连杆机构》3. 实物教学：通过拆解与组装单缸柴油机模型，直观展示曲轴及其附属部件。
相关教材章节：第三章《发动机主要部件》4. 故障分析：分析曲轴常见故障类型及其原因，如磨损、断裂等。
相关教材章节：第五章《发动机常见故障与维修》5. 维修与保养：介绍曲轴的维修方法、保养技巧及注意事项。
《柴油机曲轴设计》PPT课件
一.曲轴设计概论 二. 曲轴结构设计 三. 曲轴疲劳强度校核 四. 提高曲轴疲劳强度的措施
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一. 曲轴设计概论
• 曲轴的成本大约占整机成本的十分之一，为内燃 机中最贵的零件。
• 曲轴最常见的损坏原因是弯曲疲劳，所以保证曲 轴有足够的弯曲疲劳强度是曲轴设计的首要问题。
• 曲轴各轴颈的尺寸还应满足轴承承压能力和润滑 条件的要求。
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四. 提高曲轴疲劳强度的措施
在载荷不变的条件下，要提高曲轴抗弯强度 就应设法降低应力集中；适当减小单拐中 间部分的弯曲刚度，使应力分布较为均匀。
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结构措施
• 1、加大曲轴轴颈的重叠度
• 重叠度 A=(dcp+dcj)/2-r
• 重叠度系数 φ =(dcp+dcj)/S • 2、加大轴颈附近的过渡圆角 • 过渡圆角的尺寸、形状、材料组织、表面加工质
• 2、合金钢：在强化程度较高的发动机中采用；
• 3、球墨铸铁：在强度和刚度要求一定是，使用球 墨铸铁材料能减少制造成本，且其阻尼特性能减 小扭转振动的幅值。
• 在曲轴设计中，曲轴的结构、材料、工艺三因素 各自有独立规律，且相互影响。
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二. 曲轴结构设计
• 一、曲轴结构形式
• 1、整体式曲轴：具有工作可靠、重量轻、 刚度、强度较高、加工表面较少的特点， 中小型发动机中广泛采用。一般配合滑动 轴承（有的单缸机采用滚动轴承）。
• 曲轴破坏主要是弯曲疲劳破坏
• 现在曲轴强度计算绝大部分采用有限元计 算方法，且有很多现成的工程分析软件， 如ansys，pro/e，UG等。
• 有限元计算精度关键取决于如何处理曲轴 的位移约束条件、加载方式、网格划分等， 这需要详细了解曲轴的工作情况和受力状 况。
材料力学课程设计之单缸柴油机曲轴的强度设计
材料力学课程设计班级：作者：题目：单缸柴油机曲轴的强度设计及刚度计算、疲劳强度校核指导老师：2007.11.05一、课程设计的目的材料力学课程设计的目的是在于系统学习材料力学后，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应用，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）综合运用以前所学的各门课程的知识（高等数学、工程图学、理论力学、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，为后续课程的学习打下基础。
二、课程设计的任务和要求要系统复习材料力学课程的全部基本理论和方法，独立分析、判断设计题目的已知所求问题，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，通过计算机给出计算结果，并完成设计计算说明书。
三、设计题目某柴油机曲轴可以简化为下图所示的结构，材料为球墨铸铁(QT450-5)弹性常数为E、μ，许用应力为[σ]，G处输入转矩为eM，曲轴颈中点受切向力t F、径向力r F 的作用，且r F =2t F 。
曲柄臂简化为矩形截面，1.4≤h D ≤1.6，2.5≤hb≤4, 3l =1.2r,已知数据如下表：1/l m2/l m/E Gpaμ[]/Mpa σ1/Mpa τ-0.11 0.181500.27120180τψτε/P kW/(/min)n r/r m0.05 0.7815.52800.06(一) 画出曲轴的内力图。
单杠柴油机曲轴课程设计
单杠柴油机曲轴课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解单杠柴油机的结构组成及其工作原理；2. 学生能够掌握曲轴在单杠柴油机中的作用及其重要性；3. 学生能够描述曲轴的构造、材料及常见的故障类型。
技能目标：1. 学生能够通过观察和分析，识别单杠柴油机的曲轴部件；2. 学生能够运用相关知识，进行简单的曲轴故障分析与判断；3. 学生能够设计简单的曲轴保养和维护方案。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对机械设备的兴趣，激发他们学习相关工程技术的热情；2. 培养学生认真观察、严谨分析的科学态度；3. 增强学生的环保意识，使他们认识到正确使用和维护机械设备对环境保护的重要性。
课程性质分析：本课程为技术类课程，要求学生具备一定的物理知识和动手能力，结合实际操作加深对理论知识的理解。
学生特点分析：考虑到学生所在年级，应注重理论与实践相结合，提高学生对实际问题的解决能力。
教学要求：通过课程学习，使学生能够将理论知识与实际操作相结合，培养他们分析问题、解决问题的能力，并在此基础上，提高学生的创新意识和实际操作技能。
通过具体的学习成果分解，为教学设计和评估提供明确依据。
二、教学内容1. 单杠柴油机的结构组成及其工作原理：- 引导学生了解单杠柴油机的整体构造，重点讲解曲轴在其中的作用；- 深入剖析柴油机工作原理，强调曲轴在能量转换过程中的重要性。
2. 曲轴的构造、材料及常见故障类型：- 详细介绍曲轴的结构设计、材料性能及其对柴油机性能的影响；- 分析曲轴常见的故障类型，如断裂、磨损、弯曲等，并探讨其产生原因。
3. 曲轴的检测与维护：- 教授学生如何使用专业工具对曲轴进行检测，掌握检测方法和步骤；- 讲解曲轴的日常保养和维护技巧，提高学生实际操作能力。
4. 实践操作环节：- 安排学生进行单杠柴油机的拆装实践，观察并识别曲轴及其相关部件；- 组织学生进行曲轴检测和维护的实操训练，巩固所学知识。
教学内容依据教材相关章节进行组织，确保科学性和系统性。
材料力学课程设计单缸柴油机曲轴
一、课程设计的目的材料力学课程设计的目的是在于系统学习材料力学后，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应用，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）综合运用以前所学的各门课程的知识（高等数学、工程图学、理论力学、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，为后续课程的学习打下基础。
二、课程设计的任务和要求要系统复习材料力学课程的全部基本理论和方法，独立分析、判断设计题目的已知所求问题，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，通过计算机给出计算结果，并完成设计计算说明书。
三、设计题目某柴油机曲轴可以简化为下图所示的结构，材料为球墨铸铁（QT450-5）弹性常数为E、卩，许用应力为［（T ］，G处输入转矩为M e，曲轴颈中点受切向力F t、径向力F r的作用，且F需。
曲柄臂简化为矩形截面，*占过但込b过4, l3=1.2r,已知数据如下表：l1 / m 12 / m E/Gpa 4 fcr ]/ Mpa T_I / Mpa0.11 0.18 150 0.27 120 180屮T z T P/kW n /(r / min)r / m0.05 0.78 15.5 280 0.06（一）画出曲轴的内力图。
（二）设计曲轴颈直径d,主轴颈直径D（三）校核曲柄臂的强度。
（四）校核主轴颈H-H截面处的疲劳强度，取疲劳安全系数加工，主轴颈表面为车削加工。
缸柴油机曲轴》
材料力学课程设计学号：41091307姓名：吴茂坤题目：单缸柴油机曲轴的强度设计及刚度计算、疲劳强度校核指导老师：李锋2011.10.20目录一、课程设计的目的 (2)二、课程设计的任务和要求 (2)三、设计题目 (3)四、设计过程 (4)1、画出曲轴的内力图 (4)2、设计曲轴颈直径d和主轴颈直径D (6)3、校核曲柄臂的强度 (7)4、校核主轴颈H-H截面处的疲劳强度 (9)5、用能量法计算A-A截面的转角yθ,zθ (9)五、设计的改进措施及方法 (13)六、程序计算部分 (13)七、设计体会 (15)八、参考文献 (15)一、课程设计的目的材料力学课程设计的目的是在于系统学习材料力学后，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应用，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）综合运用以前所学的各门课程的知识（高等数学、工程图学、理论力学、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，为后续课程的学习打下基础。
二、课程设计的任务和要求要系统复习材料力学课程的全部基本理论和方法，独立分析、判断设计题目的已知所求问题，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，通过计算机给出计算结果，并完成设计计算说明书。
三、设计题目某柴油机曲轴可以简化为下图所示的结构，材料为球墨铸铁(QT450-5)弹性常数为E 、μ，许用应力为[σ]，G 处输入转矩为e M ，曲轴颈中点受切向力t F 、 径向力r F 的作用，且r F =2t F 。
本科毕业设计-柴油机曲轴设计
1前言1.1柴油机与曲轴1.1.1柴油机的工作原理柴油机的每个工作循环都要经历进气、压缩、做功和排气四个过程。
四行程柴油机的工作过程：柴油机在进气冲程吸入纯空气，在压缩冲程接近终了时，柴油经喷油泵将油压提高到10MPa以上，通过喷油器以雾状喷入气缸，在很短时间内与压缩后的高温空气混合，形成可燃混合气。
压缩终了时气缸内空气压力可达3.5～4.5MPa，温度高达476.85℃～726.85℃，极大地超过柴油的自燃温度，因此柴油喷人气缸后，在很短的时间内即着火燃烧，燃气压力急剧达到6～9MPa，温度升高到1726.85℃～2226.85℃。
在高压气体推动下，活塞向下运动并带动曲轴旋转做功。
废气同样经排气门、排气管等处排出。
四行程柴油机的每个工作循环均经过如下四个行程：（1）进气行程在这个行程中，进气门开启，排气门关闭，气缸与化油器相通，活塞由上止点向下止点移动，活塞上方容积增大，气缸内产生一定的真空度。
可燃混合气被吸人气缸内。
活塞行至下止点时，曲轴转过半周，进气门关闭，进气行程结束。
由于进气道的阻力，进气终了时气缸内的气体压力稍低于大气压，约为0.07～0.09MPa。
混合气进入气缸后，与气缸壁、活塞等高温机件接触，并与上一循环的高温残余废气相混合，所以温度上升到96.85℃～126.85℃。
（2）压缩行程进气行程结束后，进气门、排气门同时关闭。
曲轴继续旋转，活塞由下止点向上止点移动，活塞上方的容积缩小，进入到气缸中的混合气逐渐被压缩，使其温度、压力升高。
活塞到上止点时，压缩行程结束。
压缩终了时鼓，混合气温度约为326.85℃～426.85℃，压力一般为0.6～1.2MPa。
（3）做功行程活塞带动曲轴转动,曲轴通过转动把扭矩输出。
（4）排气行程进气口关闭，排气口打开，排除废气。
由上可知，四行程汽油机或柴油机，在一个工作循环中，只有一个行程作功，其余三个行程作为辅助行程都是为作功行程创造条件的。
因此，单缸发动机工作不平稳。
单缸四冲程柴油机课程设计
单缸四冲程柴油机课程设计引言：柴油机是一种内燃机，通过燃烧柴油燃料产生动力，用于驱动机械设备。
单缸四冲程柴油机是一种常见的柴油机型号，具有结构简单、运行稳定等特点。
本课程设计将围绕单缸四冲程柴油机展开，包括其结构、工作原理、性能参数和调整方法等内容。
一、单缸四冲程柴油机的结构单缸四冲程柴油机由气缸、活塞、曲轴、连杆、进气门、排气门、燃油喷射泵等组成。
其中，气缸是柴油机的主要部件，负责容纳活塞和燃烧室。
活塞通过连杆与曲轴相连，将往复运动转化为旋转运动。
进气门和排气门分别负责柴油机的进气和排气过程。
燃油喷射泵则负责将燃油喷射到燃烧室中。
二、单缸四冲程柴油机的工作原理单缸四冲程柴油机的工作过程包括进气、压缩、燃烧和排气四个冲程。
具体过程如下：1. 进气冲程：曲轴旋转，活塞向下运动，气缸内形成负压，进气门打开，新鲜空气通过进气道进入燃烧室。
2. 压缩冲程：活塞向上运动，气缸内的空气被压缩，进气门关闭。
3. 燃烧冲程：活塞接近上止点时，燃油喷射泵将燃油喷射到燃烧室中，与高温高压的空气混合并燃烧，产生高温高压气体推动活塞向下运动。
4. 排气冲程：活塞再次向上运动，排气门打开，废气通过排气道排出气缸。
三、单缸四冲程柴油机的性能参数单缸四冲程柴油机的性能参数包括功率、扭矩、燃油消耗率和排放等。
其中，功率是柴油机输出的动力大小，通常用千瓦（kW）表示；扭矩是柴油机输出的转矩大小，通常用牛·米（N·m）表示；燃油消耗率是柴油机每单位功率输出所消耗的燃油量，通常用克/千瓦小时（g/kWh）表示；排放是指柴油机在工作过程中排放的废气中的污染物含量，如氮氧化物、颗粒物等。
四、单缸四冲程柴油机的调整方法为了保证单缸四冲程柴油机的正常运行，需要对其进行调整。
常见的调整方法包括：1. 燃油喷射量的调整：通过调整燃油喷射泵的工作参数，控制燃油喷射量，以达到最佳的燃烧效果。
2. 气缸压缩比的调整：通过更换气缸垫片或调整活塞运动幅度，改变气缸的压缩比，以提高柴油机的功率和燃烧效率。
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材料力学课程设计班级：作者：题目：单缸柴油机曲轴的强度设计及刚度计算、疲劳强度校核指导老师：2007.11.05一、课程设计的目的材料力学课程设计的目的是在于系统学习材料力学后，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应用，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）综合运用以前所学的各门课程的知识（高等数学、工程图学、理论力学、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，为后续课程的学习打下基础。
二、课程设计的任务和要求要系统复习材料力学课程的全部基本理论和方法，独立分析、判断设计题目的已知所求问题，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，通过计算机给出计算结果，并完成设计计算说明书。
三、设计题目某柴油机曲轴可以简化为下图所示的结构，材料为球墨铸铁(QT450-5)弹性常数为E、μ，许用应力为[σ]，G处输入转矩为eM，曲轴颈中点受切向力t F、径向力r F 的作用，且r F =2t F 。
曲柄臂简化为矩形截面，1.4≤h D ≤1.6，2.5≤hb≤4, 3l =1.2r,已知数据如下表：1/l m2/l m/E Gpaμ[]/Mpa σ1/Mpa τ-0.11 0.181500.27120180τψτε/P kW/(/min)n r/r m0.05 0.7815.52800.06(一) 画出曲轴的内力图。
(二) 设计曲轴颈直径d ，主轴颈直径D 。
(三) 校核曲柄臂的强度。
(四) 校核主轴颈H-H 截面处的疲劳强度，取疲劳安全系数n=2。
键槽为端铣加工，主轴颈表面为车削加工。
(五) 用能量法计算A-A 截面的转角y θ,z θ。
1、 画出曲轴的内力图（1） 外力分析画出曲轴的计算简图，计算外力偶矩 Me=9549p n =9549*10.5100=1003N m ⋅ ∴t F =eM r =16717N r F =2tF =8358N计算反力在XOY 平面内：Ay F =212r F l l l +=5188N Fy F =112r F l l l +=3170N在XOE 平面内：Az F =212t F l l l +=10376NFz F =112t F l l l +=6341N（2） 内力分析①主轴颈的EG 左端（1-1）截面最危险，受扭转和两向弯曲 1X M =m=1003N m ⋅1Y M =Fz F *（2l –32l ）=913N m ⋅ 1Z M =Fy F *（2l –32l ）=456N m ⋅②曲柄臂DE 段下端（2-2）截面最危险，受扭转、两向弯曲和压缩2X M =m=1003N m ⋅2Y M =Fz F *（2l –32l ）=913N m ⋅2Z M =Fy F *（2l –32l ）=456N m ⋅ 2N F =Fy F =3170N③曲柄颈CD 段中间截面（3-3）最危险，受扭转和两向弯曲3X M =Az F *r=623N m ⋅ 3Y M =Az F *1l =1141N m ⋅ 3Z M =Ay F *1l =571N m ⋅（2） 图如下图（不计内力弯曲切应力，弯矩图画在受压侧）： （单位： 力—N 力矩—N m ）yxM 7687681141913913M62310031003NF 51883170zM 3843845714564562、 设计曲轴颈直径d 和主轴颈直径D（1）主轴颈的危险截面为EF 的最左端，受扭转和两向弯曲 根据主轴颈的受力状态，可用第三强度理论计算3r σ=11ω[σ]其中11ω=332Dπ 得D ≥49.5mm 取D=50mm(2)曲柄颈CD 属于圆轴弯扭组合变形，由第三强度理论，在危险截面1-1中： 3r σ=22233332X Y ZM M M++=[]2223326231141571120MPadσπ=++≤=得49.4d mm≥故取50d mm=3、校核曲柄臂的强度(1)（具体求解通过C语言可得，见附录）由程序得h,b的最佳值为72.32h mm=，28.92b mm=。
查表得0.258α=，0.767γ=(2)曲柄臂的强度计算曲柄臂的危险截面为矩形截面，且受扭转、两向弯曲及轴力作用（不计剪力QF），曲柄臂上的危险截面2-2的应力分布图如下图：根据应力分布图可判定出可能的危险点为1D，2D，3D。
● 1D 点： 1D 点处于单向应力状态 222222N X ZX ZF M M A W W σ=++ 22266Fy ZF m M hbh b h b⨯⨯=++ 50.73[]MPa σ=≤所以1D 点满足强度条件。
● 2D 点： 2D 点处于二向应力状态，存在扭转切应力 222991358.50.25872.3228.9210yM MPa hb τα-===⨯⨯⨯ 2D 点的正应力为轴向力和绕z 轴的弯矩共同引起的 2222N ZZF M A W σ=+ 226Fy ZF M hbhb ⨯=+6293170645646.75[]72.3228.921072.3228.9210MPa σ--⨯=+=≤⨯⨯⨯⨯ 由第三强度理论22223446.75458.5125.99[]r MPa σστσ=+=+⨯=> ∵125.99120100% 4.996%5%120-⨯=<所以2D 点满足强度条件。
● 3D 点： 3D 点处于二向应力状态 '0.76758.544.87MPa τγτ==⨯= 2222'N XXF M A W σ=+ 26Fy eF M hbh b⨯=+62931706100341.30372.3228.921028.9272.3210MPa --⨯=+=⨯⨯⨯⨯ 根据第三强度理论398.789[]r MPa σσ===≤ 所以3D 点满足强度条件。
➢ 综上，曲柄臂满足强度条件。
4、 校核主轴颈H-H 截面处的疲劳强度由题意 450b MPa σ=查表得 1.43K τ= 0.9438β=已知 1180MPa τ-= 0.78τε= 0.05τϕ= 2n = FH 处只受扭转作用 11min 3391652942.104.001016x x p M M MPa D W τππ----⨯====-⨯⨯ max 0τ= minmaxr ττ==-∞ 所以，扭转切应力为脉动循环。
min2a m τττ=-=-min42.1021.0522a m MPa τττ-=-=-=-= 安全系数11804.521.4321.050.0521.050.780.9438a mn n K ττττττϕτεβ-===>+⨯-⨯⨯所以，H-H 截面的疲劳强度足够。
5、用能量法计算A-A 截面的转角y θ,z θ采用图乘法分别求解A-A 截面的转角y θ,z θ。
(1) 求y θ： 在截面A 加一单位力偶矩y M 。
并作出单位力偶矩作用下的弯矩图y M 与外载荷作用下的弯矩图y M 如下（画在受压一侧）：10.7450.4970.4979139131141768768My由平衡方程得12113.4480.110.18Az Fz F F N l l =-===++ B 点的弯矩为()311 3.4480.110.0360.7452l l N m ⎛⎫-=-⨯-=⋅ ⎪⎝⎭E 点的弯矩为()32 3.4480.180.0360.4972E Fz l MF l N m ⎛⎫=-=⨯-=⋅ ⎪⎝⎭由图乘法：72.32h mm =，28.92b mm = 查表得 0.249β=441294150101501045996.196464D EI Epa m ππ-⨯⨯==⨯⨯=⋅441294350101501045996.196464d EI E pa m ππ-⨯⨯==⨯⨯=⋅()()393124150100.24972.3229.821028199.2921210.27t E hb GI pa m βμ-⨯⨯⨯⨯⨯===⋅+⨯+ 11''n n ci ci i i y i i i p M M EI GI ωωθ===+∑∑()()11110.745120.110.0367680.7450.180.0369130.4972323EI ⎡-⎤⎛⎫=⨯-⨯⨯++⨯-⨯⨯⨯ ⎪⎢⎥⎝⎭⎣⎦()3110.7450.6210.7450.6210.03611417680.6217680.036232EI ⎡-+⎛⎫+⨯⨯-⨯++⨯⨯ ⎪⎢⎝⎭⎣()()20.6210.49710.6210.49711419130.0360.4979130.036232⨯-⎛⎫++⨯-⨯⨯++⨯⨯ ⎪⎝⎭ ()17100.060.7458440.060.497tGI +⨯⨯+⨯⨯ 33.9610rad -=⨯（2）求z θ：在截面A 加一单位力偶矩z M 。
并作出单位力偶矩作用下的弯矩图z M 与外载荷作用下的弯矩图z M 如下（画在受压一侧）：0.4970.4970.7451456456384384M z3.4483.4483170NF 5188同理得： 3.448Fy Ay F F N =-= 0.745B M N m =⋅ 0.497E M N m =⋅由图乘法：96821501072.3229.9210 3.2510EA Ehb pa m -==⨯⨯⨯⨯=⨯⋅331294272.3228.92101501021865.701212hb EI E pa m -⨯⨯==⨯⨯=⋅11n n ci i i Nci z i i i i M F EI EA ωωθ===+∑∑()()11110.745120.110.0363840.7450.180.0364560.4972323EI ⎡-⎤⎛⎫=⨯-⨯⨯++⨯-⨯⨯⨯ ⎪⎢⎥⎝⎭⎣⎦ ()213840.060.7454560.060.497EI +⨯⨯+⨯⨯()3110.7450.6210.7450.6210.0365713840.6213840.036232EI ⎡-+⎛⎫+⨯⨯-⨯++⨯⨯ ⎪⎢⎝⎭⎣ ()()20.6210.49710.6210.4975714560.0360.4974560.036232⎤⨯-⎛⎫++⨯-⨯⨯++⨯⨯⎥ ⎪⎥⎝⎭⎦ ()151880.06 3.44831700.06 3.448EA+⨯⨯-⨯⨯ 33.4710rad -=⨯附录求解h，b的C语言程序如下：include<math.h>#include<stdio.h>#define G 1000#define D 50#define Y 120main(){float Mz,My,Mx,F;float Z1,Z2,Z3,Q2,Q3,Y2,Y3;float h,b,h1,b1;float a,r;float s,m=1.6*D*0.4*1.6*D;printf("input Mx,My,Mz,F:\n");scanf("%f%f%f%f",&Mx,&My,&Mz,&F);for(h=1.4*D;h<=1.6*D;h=h+0.01)for(b=0.25*h;b<=0.4*h;b=b+0.01){if(h/b>=2.5&&h/b<=3){a=0.213+0.018*h/b;r=0.837-0.028*h/b;}if(h/b>=3&&h/b<=4){a=0.222+0.015*h/b;r=0.777-0.008*h/b ;}Z1=F/(b*h)+6*G*Mz/(b*b*h)+6*G*Mx/(b*h*h) ;Z2=F/(b*h)+6*G*Mz/(b*b*h);Z3=F/(b*h)+6*G*Mx/(b*h*h) ;Q2=G*My/(b*b*h*a) ;Q3=r*Q2;Y2=sqrt(Z2*Z2+4*Q2*Q2);Y3=sqrt(Z3*Z3+4*Q3*Q3);if(Z1<=Y&&(Y2-Y)/Y<0.05&&(Y3-Y)/Y<0.05){s=h*b;if(s<m){m=s;h1=h;b1=b;}}}printf("get the result:\n" );printf("h=%5.2fmm\nb=%5.2fmm\nm=%7.2fmm",h=h1,b=b1,m);}设计体会通过这次课程设计，自己独立完成了所有题目的解答过程，加深了对材料力学、CAD，C语言等知识的理解和运用能力，真正得将所学知识用在了对实际问题的解决上，并通过和同学的讨论研究交流了不同的想法，达到了锻炼的目的。