材料力学课程设计
HZ140TR2后置旅游车底盘车架的静力分析
及强度、刚度计算
姓名：吴博宇
学院：汽车工程学院
专业：工科试验班（车辆工程）
学号：42160702
序号：190
题号：7.1题,数据Ⅱ，序号5
指导教师：郭桂凯
日期：2018.10.13
目录
1、设计目的 (3)
2、设计任务和要求 (3)
3、设计题目 (4)
4、心得体会 (30)
5、参考文献 (31)
6、附录 (32)
1、设计目的
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，独立地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）的综合运用，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路和设计方法，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，运用材料力学知识解决工程实际中的问题。（3）由于选题力求结合专业实际，因而课程设计把材料力学与专业结合起来。（4）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。
（5）初步了解和掌握工程实际中的设计思路和设计方法。
（6）为后续课程的教学打下基础。
2、设计任务和要求
参加设计者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，独立编制计算机程序，通过计算机给出计算结果，并完成设计计算说明书。
2.1设计计算说明书的要求
设计计算说明书是该题目设计思路、设计方法和设计结果的说明，要求书写工整，语言简练，条理清晰、明确，表达完整。具体内容应包括：
（1）设计题目的已知条件、所求及零件图。
（2）画出结构的受力分析计算简图，按比例标明尺寸、载荷及支座等。
（3）静不定结构要画出所选择的基本静定系统及与之相应的全部求和过程。（4）画出全部内力图，并标明可能的各危险截面。
（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。
（10）疲劳强度计算部分要说明循环特性，max
σ，min
σ，r ，
m σ，a
σ的计算，所查K ，ε，β各系数的依据，疲劳强度校核过程及结果，并绘出构件的持久极限曲线。
2.2、分析讨论及说明部分的要求
（1）分析计算结果是否合理，并讨论其原因、改进措施。（2）提出改进设计的初步方案及设想。（3）提高强度、刚度及稳定性的措施及建议。2.3、程序计算部分的要求（1）程序框图
（2）计算机程序（含必要的语言说明及标识符说明）。（3）打印结果（数据结果要填写到设计计算说明书上）。
3、设计题目
HZ140TR2后置旅游车底盘车架简化后如图3-1所示。满载时，前部受重力A
F 作用，后部受重力B F 作用，乘客区均布载荷为q (含部分车身重)，梁为变截面梁。计算过程中忽略圆角的影响，并把梁抽象为等厚度闭口薄壁矩形截面的阶梯梁。材料的弹性模量为E 、许用应力[]σ及有关数据有数表3-1给出。
表3-1固定数据
1/l m 2/l m 3/l m 4/l m 5/l m 1/h m 1/b m 2/h m 1.1
1.6
3.1
1.6
2.1
0.1
0.06
0.12
2/b m 3/h m 3/b m /t m
/E GPa
[]/MPa
σ/A F N
0.08
0.11
0.07
0.005
210
160
2680
表3-2设计计算数据（数据Ⅱ，序号5）
/B F N /(/)
q N mm 4600
16.0
1.计算前簧固定端C 处、前簧滑板D 处、后簧固定端F 处、后簧滑板G 处的支反力。
2.画出车架的内力图。
3.画出各截面上弯曲正应力最大值沿轴线方向的变化曲线。
4.用能量法求出车架最大挠度max f 的值及所发生的截面，画出车架挠曲线的大致形状。
5.若壁厚
t
不变，取/ 1.5h b ，按等截面梁重新设计车架截面尺寸。
图3-1HZ140TR2后置旅游车底盘车架简化图力学模型
3.1计算各处的支反力
本问的思路图如下：
图3-3车架简化图
车架简化图如图3-3所示，该结构为三次超静定结构，由于该结构只在竖直方向受力，在水平方向不受力，故可以C 处以可动铰支座处理，因此车架进一步可以简化为二次超静定结构。接着，去掉C、D 两点处的支座，用竖直向上约束反力1X 、2X 表示，于是得到本题的一种基本静定系，如图3-4所示。
图
3-2
求解支反力的思路导图
图3-4基本静定系示意图
为求解两约束反力，本题考虑利用力法正则方程，以下是具体解法：力法正则方程为：
111112************
δδδδ?=++?=??
?=++?=?F F X X X X 欲求解1X 和2X ，需计算方程中其余各未知系数，即需求出11δ、12δ、21δ、
22δ、1?F 、2?F ，本问考虑使用能量法求解以上各值，以下是具体求解过程：
参考《材料力学》公式（附录A，P430，A-8）：
2
z A I z dA
=
?可以得到题设截面的惯性矩计算公式：
33
(2)(2)12
--?-=
bh b t h t z I 利用matlab
程序，得到：
即
33
111133
222233
3333(2)(2)-64112
(2)(2)-64212
(2)(2)-64
312
=1.9625101010b h b t h t z b h b t h t z b h b t h t z I m I m I m --?---?---?-?=???
=???
=???
之后求解11δ、12δ、21δ、22δ、1?F 、2?F 。
○
11x 处单位力1单独作用时：利用图乘法，可以得到
2
234231123232()()12
2=[()()]
2323
l l l l l l l l l EI δ++??++??+○2
2x 处单位力1单独作用时：
利用图乘法，可以得到：
2
3342233212
2=2323l l l l l EI δ???+? ? ???
综合○
1○2，且由于题设所示结构为线弹性结构，故可应用位移互等定理，即得到再次应用图乘法，得到
图3-5X 1处单位力单独作用示意图
图3-6X 1处单位力单独作用弯矩图
1221
δδ=
2
3431221
2323222343234
2
12
2[()()]2323
(322)26l l l l l l l EI l l l l l l l EI δδ==?++??++++=
○3A
F 单独作用时：图3-7X 2处单位力单独作用示意图
图3-8
X 2处单位力单独作用弯矩图
图3-9F A 单独作用示意图
图3-10F A 单独作用弯矩图
利用图乘法，可以得到：
2
32123341232
3()22()6A
A F
F l l l l l l l l l EI ???=-+++++??○4B
F 单独作用时：利用图乘法：
1452322
345
2
111
()23()6B
F B B F l l l l EI F l l l l EI ???=-
?+????+=-2
2323112323212342323
123234231232
()()1
2
[()()
223
2
+()()]
23
[3()2()2()()]6A
F
A A A A l l l l F l l l F l l EI F l l l l l l F l l l l l l l l l l l EI ++?=-?+?+?+++?++++++++=-
图3-11F B 单独作用示意图
图3-12
F B 单独作用弯矩图
34522
6B
B F F l l l EI ?=-
○
5q 单独作用在CF 段时：利用图乘法（后述图乘法只给出最终化简结果）：
4323234
12
3()4()24CF
q
q l l q l l l EI +++?=-
q 单独作用在CD 段时：
图3-13q cf 单独作用示意图
图3-14q cf 单独作用弯矩图
图3-15q cd 单独作用示意图
图3-16q cd 单独作用弯矩图
q 单独作用在DF 段时：
利用图乘法（后述图乘法只给出最终化简结果）：
222222323
232324234334268483424CF
CD
DF
q
q
q
ql l l l l l l l l l l l l EI ?=?+???=-+++++?
?○
6q 单独作用在FG 段时：图3-17q df 单独作用示意图
图3-18q df 单独作用弯矩图
图3-19q fg 单独作用示意图
图3-20q fg 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）：
342312()24FG
q
ql l l EI +?=
33422
24FG
q
ql l EI ?=
综○3○4○5○6，
1111122222A
B
CF FG
A
B
CF
FG
F F F q
q
F F F q
q
?=?+?+?+??=?+?+?+?将上述求得代入前述力法正则方程，可
得到：
1210516.72243113.161c D X F N X F N
====分别对F、G 两端取矩：
=∑F
M
22
234
12312323445()()()()0
22
+-+++++-+++-=A G B q l l ql F l l l X l l X l F l F l l G
=∑M
2
2341234123423445()()()()0
2
++-++++++++++-=A F B q l l l F l l l l X l l l X l l F l F l 得到
36752.99917697.118F G F N F N
==matlab
程序运行结果如下：
111221221F 2F 、、、、、δδδδ??图3-21支反力matlab 结果图
综上，各固定端支反力为
10516.72243113.16136752.99917697.118c D F G
F N F N F N F N
?=?=??=??=?3.2画出车架的内力图：(1)剪力图：首先列写剪力方程：
1112680［０，１１.）()1600025436.722
［１１.，２７.）()()1600068549.883［２７.，５８.）
()16000105302.882［５
８.，７.４）4600［７.４，９.5］A A c Q A c D A c D F B
F F F q x l x F x F F F q x l x F F F F q x l x F ?-=-?
-+--=-+??
=-++--=-+??
-+++--=-+??=?利用matlab
程序可以作出车架的剪力图：
图3-22车架剪力图
(2)弯矩图：
由于题设结构中无外力偶作用，故弯矩与剪力的关系可以由下式得出
即
1
222
3245
2680［０，１１.）800025436.722［１１.，２７.）()800068549.883［２７.，５８.）8000105302.882［５８.，７.４）4600［７.４，９.5］
x
C x x C M x x x C x x C x
C ?-+?-++??
=-++??-++??
+?同样因为题设结构中无外力偶作用，所以在各分界点，即X=1.1、2.7、5.8、7.4处弯矩连续，且A、B 两点弯矩为零，故可得到：
(0)(1.1)(1.1)(2.7)(2.7)(5.8)(5.8)(9.5)0
-+-+-+?=?
=??
=??
=??
=?M M M M M M M M 代入数据，得到
12345
21248.3942137653.9298350821.324043700
C C C C C ?=?=-??=-??=-??=-?故可以得到车架的弯矩方程：
22
22680［０，１１.）
800025436.72221248.3942［１１.，２７.）()800068549.883137653.9298［２７.，５８.）8000105302.882350821.3240［５８.，７.４）460043700
［７.４，９.5］
x x x M x x x x x x
?-?-+-??
=-+-??-+-??-?()()
Q M x F x dx C
=
+?
利用matlab
程序可以作出车架的弯矩图：
3.3画出各截面上弯曲正应力最大值沿轴线方向的变化曲线
由所学知识可知，题设所示结构的弯曲形式为横力弯曲，但由于梁的跨度与梁截面高度之比的最小值
29.5
50.12
L h = 由《材料力学》P124，可以用纯弯曲时的正应力计算公式计算题述情况，即：
max
max max ||||(1,2,3)
σ=
= z i i
M y i I 分别取
max 0.051=0.062
0.0553=??
=??=?
i i y i i 图3-23车架弯矩图
6661.96251013.7558102
2.7642103---??=?
=?=???=?
i i I i i 可得到各截面上弯曲正应力最大值的计算公式：(单位：Mpa)
2
2max
268.28.127.802406.359339.449..127.8021089.3042199.062..127.8021682.2445604.473..91.527869.510..［０，１１）［１１，２７）［２７，５８）［５８，７４）［７４，９5］
σ-??-+-??
=-+-??-+-?
?-?
x x x x x x x 利用matlab 程序可以画出各截面上弯曲正应力最大值沿轴线方向的变化曲线
（各边缘处突变已注明）：
则，若按照题设所给数据计算，得到的最大正应力在多处均已经超过材料的许用应力160MPa ，可见若外力不发生变化，需要调整车架梁的布置形式即截面大小，以使得车架满足其设计要求。（此优化方案将在3.5给出）。
图3-24正应力最大值变化曲线
3.4用能量法求出车架最大挠度max
f 的值及所发生的截面，画出车架挠曲线的大
致形状。
本问思路如下：
[注]由于前述简化方法对于本问过于繁琐（关于L 的项过多，使得程序编写过长），故改用下述简化方式：
去掉C、G 两点处的约束，以支反力F C 、ＦG
表示，如下图所示:
对于此种简化，各力单独作用时的弯矩图如下所示（由于与前述第一问类似，本处不再展示各力单独作用下的模型图）F A
单独作用：
图3-25第四问思路导图
图3-26第四问取用的车架静定系
图3-27F A 单独作用弯矩图
F B 单独作用：
均布载荷q 单独作用在CD 段时：
均布载荷q 单独作用在DF 段时：
图3-28F B 单独作用弯矩图
图3-29q CD 单独作用弯矩图
图3-30q DF 单独作用弯矩图
均布载荷q单独作用在FG 段时：Ｆc 单独作用时
Ｆ
G 单独作用时：
图3-31q
DF
单独作用弯矩图
图3-32F
C
单独作用弯矩图
图3-33F
G
单独作用弯矩图
材料力学的基本计算公式
————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：
材料力学的基本计算公式 外力偶矩计算公式（P功率，n转速） 1.弯矩、剪力和荷载集度之间的关系式 2.轴向拉压杆横截面上正应力的计算公式（杆件横 截面轴力F N，横截面面积A，拉应力为正） 3.轴向拉压杆斜截面上的正应力与切应力计算公式（夹角 a 从x轴正方向逆时针转至外法线的方位角为正） 4.纵向变形和横向变形（拉伸前试样标距l，拉伸后试样 标距l1；拉伸前试样直径d，拉伸后试样直径d1） 5.纵向线应变和横向线应变 6.泊松比 7.胡克定律
8.受多个力作用的杆件纵向变形计算公式? 9.承受轴向分布力或变截面的杆件，纵向变形计算公式 10.轴向拉压杆的强度计算公式 11.许用应力，脆性材料，塑性材 料 12.延伸率 13.截面收缩率 14.剪切胡克定律（切变模量G，切应变g ） 15.拉压弹性模量E、泊松比和切变模量G之间关系 式 16.圆截面对圆心的极惯性矩（a）实心圆 （b）空心圆 17.圆轴扭转时横截面上任一点切应力计算公式（扭矩 T，所求点到圆心距离r）
18.圆截面周边各点处最大切应力计算公式 19.扭转截面系数，（a）实心圆 （b）空心圆 20.薄壁圆管（壁厚δ≤ R0/10 ，R0为圆管的平均半 径）扭转切应力计算公式 21.圆轴扭转角与扭矩T、杆长l、扭转刚度GH p的关 系式 22.同一材料制成的圆轴各段内的扭矩不同或各段的 直径不同（如阶梯轴）时或 23.等直圆轴强度条件 24.塑性材料；脆性材料 25.扭转圆轴的刚度条件? 或 26.受内压圆筒形薄壁容器横截面和纵截面上的应力 计算公式,
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
班级 姓名 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 。曲柄臂简化为矩形截面，1.4≤h D ≤1.6，2.5≤h b ≤4, 3l =1.2r,已知数据如下表：
材料力学常用公式 1.外力偶矩计算公式（P功率，n转速） 2.弯矩、剪力和荷载集度之间的关系式 3.轴向拉压杆横截面上正应力的计算公式（杆件横截面 轴力F N，横截面面积A，拉应力为正） 4.轴向拉压杆斜截面上的正应力与切应力计算公式（夹角a 从x 轴正方向逆时针转至外法线的方位角为正） 5. 6.纵向变形和横向变形（拉伸前试样标距l，拉伸后试样标距l1； 拉伸前试样直径d，拉伸后试样直径d1） 7. 8.纵向线应变和横向线应变 9. 10.泊松比 11.胡克定律 12.受多个力作用的杆件纵向变形计算公式
13.承受轴向分布力或变截面的杆件，纵向变形计算公式 14.轴向拉压杆的强度计算公式 15.许用应力，脆性材料，塑性材料 16.延伸率 17.截面收缩率 18.剪切胡克定律（切变模量G，切应变g ） 19.拉压弹性模量E、泊松比和切变模量G之间关系式 20.圆截面对圆心的极惯性矩（a）实心圆 21.（b）空心圆 22.圆轴扭转时横截面上任一点切应力计算公式（扭矩T，所求点 到圆心距离r） 23.圆截面周边各点处最大切应力计算公式 24.扭转截面系数，（a）实心圆
25.（b）空心圆 26.薄壁圆管（壁厚δ≤ R0 /10 ，R0为圆管的平均半径）扭转 切应力计算公式 27.圆轴扭转角与扭矩T、杆长l、扭转刚度GH p的关系式 28.同一材料制成的圆轴各段内的扭矩不同或各段的直径不同（如 阶梯轴）时或 29.等直圆轴强度条件 30.塑性材料；脆性材料 31.扭转圆轴的刚度条件或 32.受内压圆筒形薄壁容器横截面和纵截面上的应力计算公式 , 33.平面应力状态下斜截面应力的一般公式 ,
教学号：答辩成绩： 设计成绩： 材料力学课程设计 设计计算说明书 设计题目：车床主轴设计 题号: 7—8—Ⅰ—12 教学号: 姓名： 指导教师： 完成时间：
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 --------------------------------------------------3 四、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 五、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 六、循环计算程序 ---------------------------------------------------19 七、课程设计总结 ----------------------------------------------------26
材料力学重点及其公式 材料力学的任务变形固体的基本假设外力分类：（1）强度要求；（2）刚度要求；（3）稳定性要求。 （1）连续性假设；（2）均匀性假设；（3）各向同性假设；（4）小变形假设。表面力、体积力；静载荷、动载荷。 内力：构件在外力的作用下，内部相互作用力的变化量，即构件内部各部分之间的因外力作用而引起的附加相互作用力 截面法：（1）欲求构件某一截面上的内力时，可沿该截面把构件切开成两部分，弃去任一部分，保留另一部分研究（2 ）在保留部分的截面上加上内力，以代替弃去部分对保留部分的作用。（3）根据平衡条件，列平衡方程，求解截面上和内力。 应力：P Hm —E 兰正应力、切应力。 应变。 杆件变形的基本形式（1）拉伸或压缩；（2）剪切；（3）扭转; 静载荷：载荷从零开始平缓地增加到最终值，然后不在变化的载荷变化的载荷为动 载荷。 失效原因：脆性材料在其强度极限b破坏，塑性材料在其屈服极限 关系为：。 胡克定律：当应力低于材料的比例极限时，应力与应变成正比，即为弹性模量。将应力与应变的表达式带入得：l 皿 EA 静不定：对于杆件的轴力，当未知力数目多于平衡方程的数目，仅利用静力平衡方程无法解出全部 未知力。 圆轴扭转时的应力变形几何关系一圆轴扭转的平面假设d_ 。物理关系——胡克定律 d G G 。力学关系T °d_dx dA 2G d G2 dA圆轴扭转时的应力: dx A A dx dx A max T R T；圆轴扭转的强度条件： I p W t T max W t []，可以进行强度校核、截面设计和确 变形与应变：线应变、切 （4）弯曲；（5）组合变形。动载荷： 载荷和速度随时间急剧 s时失效。二者统称为极限应 力理想情形。塑性材料、脆性材料的许用应力分别为: n3 b n b ，强度条件: max max ，等截面杆max A 轴向拉伸或压缩时的变形：杆件在轴向方向的伸长为: l l1l，沿轴线方向的应变和横截面上 的应力分别为: l N P 站b 。横向应变为： l 'A A b E ，这就是胡克定律。E 色-，横向应变与轴向应变的b
目录 一、 关于材料力学课程设计 (2) 二、 设计题目 (2) 三、 设计内容 (3) 3.1 柴油机曲轴的受力分析 (3) 3.2 设计曲轴颈直径d ，主轴颈直径D (6) 3.3 设计h 和b,校核曲柄臂强度 (6) 3. 4 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 (6) 3.5 用能量法计算A —A 截面的转角y θ，x θ (7) 3.6对计算过程的几点必要说明 (9) 3.7 改进方案 (10) 四、 计算机程序设计 (10) 4.1程序框图 (10) 4.2计算机程序 (11) 4.3输出结果 (12) 五、 设计体会 (12) 六、 参考书目 (12) 一、 关于材料力学课程设计 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多门课程的知识(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 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一般过程 材料力学课程设计与工程中的一般设计过程相似.从分析设计方案开始到进行必要的计算并对结构的合理性进行分析.最后得出结论.材料力学设计过程可大致分为以下几个阶段: (1)设计准备阶段:认真阅读材料力学课程设计指导书.明确设计要求.结合设计题目复习材料力学课程设计的有关理论知识.制定设计步骤、方法以及时间分配方案等; (2)从外力变形分析入手,分析及算内力、应力及变形,绘制各种内力图及位移、转角曲线; (3)建立强度和刚度条件.并进行相应的设计计算及必要的公式推导; (4)编制计算机程序并调试; (5)上机计算,记录计算结果; (6)整理数据,按照要求制作出设计计算说明书; (7)分析讨论设计及计算的合理性和优缺点,以及相应的改进意见和措施; 二、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[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2t r F F = 。曲柄臂简化为矩形截面，1.4≤h D ≤1.6，2.5≤h b ≤4，3l =1.2r ，有关数据如下表：
材料力学的基本计算公式 外力偶矩计算公式（P功率，n转速） 1、弯矩、剪力和荷载集度之间的关系式 2、轴向拉压杆横截面上正应力的计算公式（杆件横截面轴力FN，横截面面积A，拉应力为正） 3、轴向拉压杆斜截面上的正应力与切应力计算公式（夹角a 从x轴正方向逆时针转至外法线的方位角为正） 4、纵向变形和横向变形（拉伸前试样标距l，拉伸后试样标距l1；拉伸前试样直径d，拉伸后试样直径d1） 5、纵向线应变和横向线应变 6、泊松比 7、胡克定律 8、受多个力作用的杆件纵向变形计算公式? 9、承受轴向分布力或变截面的杆件，纵向变形计算公式 10、轴向拉压杆的强度计算公式1 1、许用应力，脆性材料，塑性材料1 2、延伸率1 3、截面收缩率1 4、剪切胡克定律（切变模量G，切应变g ）1 5、拉压弹性模量E、泊松比和切变模量G之间关系式1 6、圆截面对圆心的极惯性矩（a）实心圆（b）空心圆1
7、圆轴扭转时横截面上任一点切应力计算公式（扭矩T，所求点到圆心距离r ）1 8、圆截面周边各点处最大切应力计算公式1 9、扭转截面系数，（a）实心圆（b）空心圆20、薄壁圆管（壁厚δ≤ R0 /10 ，R0 为圆管的平均半径）扭转切应力计算公式2 1、圆轴扭转角与扭矩T、杆长l、扭转刚度GHp的关系式2 2、同一材料制成的圆轴各段内的扭矩不同或各段的直径不同（如阶梯轴）时或2 3、等直圆轴强度条件2 4、塑性材料；脆性材料2 5、扭转圆轴的刚度条件? 或2 6、受内压圆筒形薄壁容器横截面和纵截面上的应力计算公式,2 7、平面应力状态下斜截面应力的一般公式 ,2 8、平面应力状态的三个主应力 , ,2 9、主平面方位的计算公式30、面内最大切应力3 1、受扭圆轴表面某点的三个主应力，，3 2、三向应力状态最大与最小正应力 ,3 3、三向应力状态最大切应力3 4、广义胡克定律3 5、四种强度理论的相当应力3
材料力学课程设计--曲柄轴的强度设计及变形计算
(导师好，课程设计是我这两天赶工的，质量不怎么好，你帮我改改，其中1.2，4.2，4.3没有完成，不知道怎么写，您帮我看看想一下，3.1的第三强度公式我感觉有点不会，您也帮着看一下。。。幸好有您这个导师，嘻嘻，感谢呀。。。祝勇哥圣诞元旦双节快乐，新春快乐假期美好。。———学生：东禹 材料力学课程设计 题目：曲柄轴的强度设计及变形计算 单位：理学院
班级：力学 11-1 姓名：宫东禹 指导教师：宋志勇 目录 一、绪论 二、力学模型与内力分析 三、强度分析。 四、变形计算与刚度分析。 五、总结。
一、绪论 1.1、课程设计目的意义： 材料力学课程设计是材料力学课程的重要实践性环节。 通过结合工程实际，自行设计结构形式，并对杆件结构进行内力、应力变形位移计算等，校核杆件结构的强度和刚度、稳定性，并对结构进行改进。进一步巩固和加深材料力学课程中的基本理论知识，初步掌握对材料力学中分析、计算的步骤和方法，培养和提高独立分析问题和运用所学理论知识解决实际问题的能力、通过自由设计结构、锻炼创新思维能力。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；既是对以前所学知识的综合运用，又为后续课程的学习打下基础，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。具体有以下几方面： 1、对之前学过的相关力学知识的全面复习，使学生的力学知识系统化、完整化； 2、综合运用力学理论知识解决工程中的实际问题。 3、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，独立地计算工程中的典型零部件，以 达到综合运用材料力学知识解决工程实际问题的目的。 4、由于选题力求结合专业实际，因而课程设计可以为学生后续的毕业设计打下基础，进行提前锻炼。 5、初步了解和掌握工程实践中的分析思想和计算方法。 1.2、结构的工程应用背景简介： （简单的介绍你所设计的结构在工程的使用，比如哪些领域，有何作
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。 本次修订引入了部分工程实际构件的零件图，抽象的力学简图全部由CAD绘制，采用了最新国家标准规定的物理量的名称和符号，常用金属材料的牌号也采用了最新标准。 本书的前期工作有初日德、聂毓琴、刘寒冰、魏媛、卢衍榕、郭学东等老师参加，特别是已退休的初日德及卢衍榕教授对“材料力学课程设计”这一教改课题做了大量的工作，对此表示忠心感谢。 修订者：聂毓琴 2005年6月
材料力学重点及其公式 材料力学的任务 （1）强度要求；（2）刚度要求；（3）稳定性要求。 变形固体的基本假设 （1）连续性假设；（2）均匀性假设；（3）各向同性假设；（4）小变形假设。 外力分类： 表面力、体积力；静载荷、动载荷。 内力：构件在外力的作用下，内部相互作用力的变化量，即构件内部各部分之间的因外力作用而引起的附加相互作用力 截面法：（1）欲求构件某一截面上的内力时，可沿该截面把构件切开成两部分，弃去任一部分，保留另一部分研究（2）在保留部分的截面上加上内力，以代替弃去部分对保留部分的作用。（3）根据平衡条件，列平衡方程，求解截面上和内力。 应力： dA dP A P p A = ??=→?lim 0正应力、切应力。 变形与应变：线应变、切应变。 杆件变形的基本形式 （1）拉伸或压缩；（2）剪切；（3）扭转；（4）弯曲；（5）组合变形。 静载荷：载荷从零开始平缓地增加到最终值，然后不在变化的载荷动载荷：载荷和速度随时间急剧变化的载荷为动载荷。 失效原因：脆性材料在其强度极限 b σ破坏，塑性材料在其屈服极限s σ时失效。二者统称为极限应 力理想情形。塑性材料、脆性材料的许用应力分别为： []3 n s σσ=， []b b n σσ=，强度条件： []σσ≤??? ??=max max A N ，等截面杆 []σ≤A N m a x 轴向拉伸或压缩时的变形：杆件在轴向方向的伸长为：l l l -=?1，沿轴线方向的应变和横截面上的应力分别为：l l ?= ε，A P A N ==σ。横向应变为：b b b b b -=?=1'ε，横向应变与轴向应变的关系为：μεε-=' 。 胡克定律：当应力低于材料的比例极限时，应力与应变成正比，即 εσE =，这就是胡克定律。E 为弹性模量。将应力与应变的表达式带入得：EA Nl l = ? 静不定：对于杆件的轴力，当未知力数目多于平衡方程的数目，仅利用静力平衡方程无法解出全部未知力。 圆轴扭转时的应力 变形几何关系—圆轴扭转的平面假设dx d φ ρ γρ=。物理关系——胡克定律dx d G G φρ γτρρ==。力学关系dA dx d G dx d G dA T A A A ???===2 2ρφφρρτρ 圆轴扭转时的应力：t p W T R I T == max τ；圆轴扭转的强度条件： ][max ττ≤=t W T ，可以进行强度校核、截面设计和确
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
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， P为直径为D1的皮带轮传递的功率。 1
材料力学课程设计 说明书
目录 一、课程设计目的---------------03 二、课程设计任务和要求---------------03 三、课程设计题目---------------04 四、课程设计计算过程 1.画出力学简图，求出外力 ---------------05 强度计算 ---------------07刚度计算 ---------------08 B截面的实际位移 ---------------16 2.疲劳强度校核 ---------------19 3.超静定校核设计 超静定校核设计 ---------------20校核疲劳强度 ---------------22 五、循环计算程序---------------24 六、课程设计总结---------------30 七、参考文献---------------30
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，以达到综合运用材料力学的知识解决工程实际问题的目的。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。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；既是对以前学到的知识（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）的综合运用，又为以后学习的课程（机械设计、专业课等）打下了基础，并初步掌握了工程中的设计思想和设计方法，对实际工作能力有所提高。具体有以下六项： 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（高等数学、工程图学、理论力学、算法语言、计算机等），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设计方法。 6.为以后课程的学习打下基础。 二、课程设计任务和要求 参加设计者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，通过计算机给出计算结果，并完成设计计算说明书。
材料力学基本概念及计算公式 杆件的拉伸与压缩部分 1、拉伸与压缩的受力特点： 作用于杆件两端的力大小相等，方向相反，作用线与杆件的轴线重合。 2、拉伸与压缩的变形特点： 杆件沿轴线方向伸长或缩短。 3、拉伸与压缩变形的内力： 称为轴力，用符号N F 表示。杆件在外力作用下，其内部的一部分对另一部分的作用。 4、求内力的方法： 截面法。截开→代替→平衡（截→代→平） 5、横截面上的应力 正应力：与横截面垂直，用符号σ表示，计算公式为A F N = σ，正应力的单位为2 /m N N F 为该横截面上的内力，单位为N ，A 为横截面的截面积,单位为2 m 。 Pa m N 1/12 =，MPa m N 1/1012 6 =?,GPa m N 1/1012 9 =? 正应力σ符号规定与轴力相同，拉应力为正，压应力为负。 切应力：在横截面内，与正应力垂直，用符号τ表示，单位为2 /m N 。 6、拉压变形与胡克定律 绝对变形：表示杆沿轴向伸长（或缩短）的量，用L ?表示。 相对变形：表示单位原长杆件变形的程度，用ε表示，也称线应变。 L L ?= ε 胡克定律：表明杆件拉伸与压缩时，变形和应力之间的关系。 胡克定律的内容：当杆件内的轴力N F 不超过某一限度时，杆的绝对变形量L ?与轴力N F 及杆长L 成正比，与杆的截面积A 成反比。 A E L F L N ??= ? E ；表示材料的弹性模量，表示材料抵抗拉压变形能力的一个系数。 EA ：表示杆件的抗拉压刚度，表示材料抵抗拉压变形能力的大小。 7、许用应力和安全系数 许用应力：危险应力0 σ除以大于1的系数n 表示，用符号][σ表示，计算公式为n ][σσ=
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， 650b MPa σ=，1300MPa σ-=，1155MPa τ-=。磨削轴的表面，键槽均为端铣加工，阶梯轴 过渡圆弧r 均为2mm ，疲劳安全系数n=2。 要求： 1. 绘出传动轴的受力简图。 2. 做扭矩图及弯矩图。 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（均按直径1φ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做必要的说明。 说明： （1） 坐标的选取均按图所示。 （2） 齿轮上的力F 与节圆相切。 （3） 表中P 为直径为D 的带轮传递的功率，1P 为直径为1D 的带轮传递的功率。1G 为小 带轮的重量，2G 为大带轮的重量。 （4） 1φ为静强度条件所确定的轴径，以mm 为单位，并取偶数。 设 312 243 1.1φφφφφφ=== 设计计算数据
传动轴零件图 设计计算数据表 设计过程 1.传动轴受力简图 首先对传动轴进行受力分析，轴共受 7 个力作用，分别为皮带轮 D 对传动轴的力2和，皮带轮1对传动轴的力1和 21，齿轮2对传动轴的力 F，还有皮带轮 D 的 重力2和皮带轮1的重力G 1，且M1与M2方向相反， P/kW 1P/kW n/(r/min ) D/mm 1 D/mm 2 D/mm 2 G/N 1 G/N a/mm a(o ) 6.6 2.9 150 700 350 100 800 400 500 30
受力简图如下图所示 列公式求得： M 1=184.61NM M 2=420.16NM M= M 2- M 1=235.55NM 2.弯矩图及扭矩图 1)在 XOY 面上传动轴受力简图如下: 2)在 XOZ 面上传动轴受力简图如下: F AY
一、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。 二、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。 1．设计计算说明书的要求 设计计算说明书是该题目设计思想、设计方法和设计结果的说明。要求书写工整，语言简练，条理清晰、明确，表达完整。具体内容应包括： （1） 设计题目的已知条件、所求及零件图； （2） 画出构件的受力分析计算简图，按比例标明尺寸，载荷及支座等； （3） 静不定结构要画出所选择的基本静定系统及与之相应的全部求解过程； （4） 画出全部内力图，并标明可能的各危险截面； （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根据、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； （10） 疲劳强度计算部分要说明循环特征，a m r σσσσ,,,,min max 的计算，所查βσ,,k 各系 数的依据，并绘出构件的持久极限曲线，疲劳强度校核过程及结果。 2．分析讨论及说明部分的要求 （1） 分析计算结果是否合理，并分析其原因，改进措施； （2） 提出改进设计的初步方案及设想； （3） 提高强度、刚度及稳定性的措施及建议。 3．材料力学课程设计中的体会和收获、希望、要求、建议等。 4．程序计算部分的要求： （1） 程序框图；
材料力学常用基本公式 Prepared on 24 November 2020
1.外力偶矩计算公式（P功率，n转速） 2.弯矩、剪力和荷载集度之间的关系式 3.轴向拉压杆横截面上正应力的计算公式（杆件横截面轴力F N，横截面面积 A，拉应力为正） 4.轴向拉压杆斜截面上的正应力与切应力计算公式（夹角a 从x轴正方向逆时针转至 外法线的方位角为正） 5.纵向变形和横向变形（拉伸前试样标距l，拉伸后试样标距l1；拉伸前试样直径 d，拉伸后试样直径d1） 6. 7.纵向线应变和横向线应变 8. 9.泊松比 10.胡克定律
11.受多个力作用的杆件纵向变形计算公式 12.承受轴向分布力或变截面的杆件，纵向变形计算公式 13.轴向拉压杆的强度计算公式 14.许用应力，脆性材料，塑性材料 15.延伸率 16.截面收缩率 17.剪切胡克定律（切变模量G，切应变g ） 18.拉压弹性模量E、泊松比和切变模量G之间关系式 19.圆截面对圆心的极惯性矩（a）实心圆 20.（b）空心圆 21.圆轴扭转时横截面上任一点切应力计算公式（扭矩T，所求点到圆心距离r）
22.圆截面周边各点处最大切应力计算公式 23.扭转截面系数，（a）实心圆 （b）空心圆 24.薄壁圆管（壁厚δ≤ R /10 ，R 为圆管的平均半径）扭转切应力计算公式 25.圆轴扭转角与扭矩T、杆长l、扭转刚度GH p的关系式 26.同一材料制成的圆轴各段内的扭矩不同或各段的直径不同（如阶梯轴）时 或 27.等直圆轴强度条件 28.塑性材料；脆性材料
29.扭转圆轴的刚度条件或 30.受内压圆筒形薄壁容器横截面和纵截面上的应力计算公式, 31.平面应力状态下斜截面应力的一般公式 , 32.平面应力状态的三个主应力, , 33.主平面方位的计算公式 34.面内最大切应力 35.受扭圆轴表面某点的三个主应力，， 36.三向应力状态最大与最小正应力 , 37.三向应力状态最大切应力
材料力学课程设计 班级：441006班 作者：刘百川44100608 题目：单缸柴油机曲轴的强度设计 及刚度计算、疲劳强度校核题号：4 数据号：24 指导老师：李锋
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课程之后，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；既是对以前所学的知识的综合应用，又为后续课程的学习打下基础，并初步掌握工程设计思想和设计方法，对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，运用材料力学知识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来。 4.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。 5.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。 6.为后续课程的学习打下基础。 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，通过计算机给出计算结果，并完成设计计算说明书。
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2t r F F = 。曲柄臂简化为矩形截面，1.4 1.6h D ≤≤，2.54h b ≤≤, 3 1.2l r =。
外力偶矩计算公式（P功率，n转速） 弯矩、剪力和荷载集度之间的关系式 轴向拉压杆横截面上正应力的计算公式（杆件横截面轴力FN，横 截面面积A，拉应力为正） 轴向拉压杆斜截面上的正应力与切应力计算公式（夹角a 从x轴正方向逆时针转至外法线的方位角为正） 纵向变形和横向变形（拉伸前试样标距l，拉伸后试样标距l1；拉伸前试样直径d，拉伸后试样直径d1） 纵向线应变和横向线应变 泊松比 胡克定律 受多个力作用的杆件纵向变形计算公式? 承受轴向分布力或变截面的杆件，纵向变形计算公式
轴向拉压杆的强度计算公式 许用应力，脆性材料，塑性材料 延伸率 截面收缩率 剪切胡克定律（切变模量G，切应变g ） 拉压弹性模量E、泊松比和切变模量G之间关系式 圆截面对圆心的极惯性矩（a）实心圆 （b）空心圆 圆轴扭转时横截面上任一点切应力计算公式（扭矩T，所求点到圆心距离r ） 圆截面周边各点处最大切应力计算公式 扭转截面系数，（a）实心圆 （b）空心圆 薄壁圆管（壁厚δ≤ R0 /10 ，R0 为圆管的平均半径）扭转切应力计算公式
圆轴扭转角与扭矩T、杆长l、扭转刚度GHp的关系式 同一材料制成的圆轴各段内的扭矩不同或各段的直径不同（如阶梯轴）时 或 等直圆轴强度条件 塑性材料；脆性材料 扭转圆轴的刚度条件? 或 受内压圆筒形薄壁容器横截面和纵截面上的应力计算公式, 平面应力状态下斜截面应力的一般公式 , 平面应力状态的三个主应力, ,
主平面方位的计算公式 面内最大切应力 受扭圆轴表面某点的三个主应力，， 三向应力状态最大与最小正应力, 三向应力状态最大切应力 广义胡克定律 四种强度理论的相当应力 一种常见的应力状态的强度条件， 组合图形的形心坐标计算公式， 任意截面图形对一点的极惯性矩与以该点为原点的任意两正交坐标轴的惯
材料力学课程设计 汽车工程学院420505班 一材料力学课程设计的目的 1．使学生的材料力学知识系统化，完整化。 2．在系统复习的基础上，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．综合了以前所学的各门课程的知识，是相关学科的知识有机的结合起来。 5．初步了解和掌握工程实际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要求 1．设计计算说明书的要求 设计说明书是该题目的设计思想，设计方法和设计结果的说明，要求书写工整，语言简练，条理清晰，明确，表达完整。 具体内容如下： 〈1〉设计题目的已知条件，所求及零件图。 〈2〉画出构件的受力简图，按比例标明尺寸，载荷及支座等。 〈3〉静不定要画出所选择的基本静定系统及与之相关的全部求解过程。 〈4〉画出全部内力图，并标明可能的各危险截面。 〈5〉危险截面上各种应力的分布规律图及由此而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根据，公式的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。 〈10〉疲劳强度计算部分要说明循环特征。 2．分析讨论及说明部分的要求： 〈1〉分析计算结果是否合理，并分析其原因，改进措施。 〈2〉提高改进设计的初步方案及设想。 〈3〉提高强度，刚度及稳定性的措施及建议。 3．程序计算部分的要求： 〈1〉程序图框。 〈2〉计算机程序（含必要的语言说明及标识符说明）。 〈3〉打印结果（结果数据要填写到设计计算说明书上）。 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[ ]=80MPa，经高频淬火处理，
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