材料力学课程设计-后置旅游车底盘车课程设计.doc

材料力学课程设计目 录（一） 设计目的 2（二） 设计任务及要求 2（三） 设计题目 4（四） 设计内容 5（1） 计算各处的支反力 5（2） 车架的内力图 14（3） 弯曲正应力变化曲线 14（4） 最大挠度及挠曲线 15（5） 取h/b=1.5重新设计尺寸 25（五） 结果分析 27（六） 设计体会 27（七） 参考文献 28(一).设计目的本课程设计是在系统的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。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；既是对以前所学知识（高等数学、工程图学、理论力学、算法语言、计算机等）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，运用材料力学只是解决工程实际中的问题。3. 由于选题力求结合专业实际，因而课程设计可以吧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. 初步了解和掌握工程实践中的设计思想和实际方法。6. 为后续课程的教学打下基础。(二)设计任务及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。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，按比例表明尺寸、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内力图。(10)疲劳强度计算部分要说明循环特征，r，的计算，所查k，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.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）。4.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。应合理安排时间，避免前松后紧，甚至不能按时完成设计任务。材料力学课程设计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的有关理论知识，制定设计的步骤、方法以及时间分配方案等。(2)从外力及变形分析入手，分析计算能力、应力及变形，绘制各种内力图及位移、转角曲线。(3)建立强度、刚度条件，并进行相应的设计计算以及必要的公式推导。(4)编制计算机程序并调通程序。(5)上机计算，并打印出结果。(6)整理数据结果并书写设计计算说明书。(7)分析讨论设计和计算的合理性、优缺点，以及相应的改进意见和措施。(8)课程设计总结，准备答辩。(三)设计题目HZ140TR2后置旅游车地盘车架简化后如图7-1所示。满载时，前部受重力作用，后部受重力作用，乘客区均布载荷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包庇矩形截面的阶梯梁。材料的弹性模量E、许用应力及有关数据由表7-1给出。表7-1 固定数据/m/m/m/m/m/m/m/m1.11.63.11.62.10.10.060.12/m/m/m/m/Gpa/MPa/N0.080.110.070.0052101602680设计计算数据（第二题第四组）： = 4600 N q =15.0103 N/m 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 ，按等截面梁重新设计车架截面尺寸HZ140TR2后置旅游车底盘车架简化图(四)设计内容1. 根据1-1，2-2，3-3的截面尺寸可求得：此连续梁为两次静不定结构，去掉C、G两处支座，建立静定基：由于C处，G处的垂直位移均为0，所以 fc=0 fg=0分别做FA,FB,FC,FG,q单独作用下的引起的弯矩图，并作出在C,G点在单位力作用下的弯矩图。利用公式，对弯矩图的每个部分分别应用图乘法，然后求其总和。于是有：FA单独作用 MA a图q单独作用Mq b图FC单独作用MC c图FG单独作用MG d图FB单独作用MB e图 f图 g图a图与f图互乘b图与f图互乘 c图与f图互乘d图与f图互乘e图与f图互乘 即带入数据整理得： =63464.4 1a图与g图互乘b图与g图互乘 c图与g图互乘d图与g图互乘e图与g图互乘 即带入数据整理得： 2程序设计：#includestdio.hfloat l1=1.1,l2=1.6,l3=3.1,l4=1.6,l5=2.1;float b1=0.06,b2=0.08,b3=0.07,h1=0.1,h2=0.12,h3=0.11;float Fa=2680,Fb,q;int cancan;int main(void) int i; float a1,a2,b1,b2; float w1,w2,w3,w4,w5,w6; float m1,m2,m3,m4; float n1,n2,n3,n4,n5,n6; float Fc,Fd,Ff,Fg; float a,b,c,d,e,f,g,o,j,s; printf(input datan); printf(Fb= ); scanf(%f,Fb); printf(q= ); scanf(%f,q); printf(n); q=q*1000; a=l2*l2*(l2+l3)/3; b=l2*l3*l4/6; a1=l1*l2*l2/2+l2*l2*l2/3+l2*l3*(l1+l2)/3; a1=(-1)*Fa*a1; b1=(-1)*Fb*l2*l3*(l4+l5)/6; a2=(-1)*Fa*l3*l4*(l1+l2)/6; b2=l4*l4*l5/2+l4*l4*l4/3+l3*l4*(l4+l5)/3; b2=(-1)*Fb*b2; c=(-1)*q*l2*l2*l2*l2/8-l2*l2*l2*l3*q/4+l2*l3*l3*l3*q/24; d=(-1)*(a1+b1+c); e=(-1)*(a2+b2+c); f=a/b; m2=(e-d/f)/(a-b/f); m1=(d-b*m2)/a; Fc=m1; Fg=m2; w1=Fa*(l1+l2); w2=(-1)*m1*l2; w3=q*l2*l2/2; w4=m2*(l3+l4); w5=(-1)*q*(l3+l4)*(l3+l4)/2; w6=(-1)*Fb*(l3+l4+l5); m3=w1+w2+w3+w4+w5+w6; Ff=(-1)*m3/l3; n1=Fb*(l4+l5)*(-1); n2=(-1)*q*l2*l2/2; n3=m2*l4; n4=q*(l2+l3)*(l2+l3)/2;n5=Fa*(l1+l2+l3);n6=(-1)*m1*(l2+l3);m4=n1+n2+n3+n4+n5+n6;Fd=m4/l3;printf(Fc= %f,Nn Fd= %fNn Ff= %fNn Fg= %fNn,Fc,Fd,Ff,Fg);scanf(%d,cancan);return 0;运行结果：结果验证 ： 结果正确2. 画出车架的内力图3.画出个截面上弯曲正应力最大值沿轴线方向的变化曲线。因为，在AC段，在CG段，在GB段，所以的变化曲线与M图相似，但由于C点和G点处截面面积有突变，故在这两点应力有突变，变化曲线如下图：4.用能量法求出车架最大挠度的值及所发生的截面，画出车架挠曲线的大致形状。由能量法可知，最大挠度在剪力为0处取得，即：A点，B点，距C点向右0.5米的M点处，距D点向右1.6米的N点处，距F点向右0.8米的K点处，（1） 求A点的挠度在A点加一个向下单位力时：单独作用时：单独作用时： 单独作用时：单独作用时：q单独作用时：由图乘法可得：（2） 求CD中点挠度CD中点处加单位力时：单独作用时：单独作用时：单独作用时：单独作用时：q单独作用时：（3） 求DF中点挠度DF中点处加单位力作用时：单独作用时：单独作用时：单独作用时：单独作用时：q单独作用时：（4） 求FG中点挠度FG处加单位力作用时：单独作用时：单独作用时：单独作用时：单独作用时：q单独作用时：（5） 求B点挠度处加单位作用力时：单独作用时：单独作用时：单独作用时：单独作用时：q单独作用时：综上所述，最大挠度发生在B截面,m车架的挠曲线如下图：单位（mm）5.根据弯曲正应力的强度条件根据弯矩图可知，最大弯矩发生在D截面=10319.2Nm化简为：2.3h-0.0267h-0.038597=0可用如下程序解此方程：#includemath.hmain()float a,b,c,d,disc,h1,h2;scanf(a=%f,b=%f,c=%f,a,b,c);disc=b*b-4*a*c;if(disc0)h1=(-b+sqrt(disc)/(2*a);h2=(-b-sqrt(disc)/(2*a);if(h1h20)printf(h=%fn,h1);elseif(h1*h20)if(h10)printf(h=%fn,h1);else printf(h=%fn,h2);else if(disc=0)h1=h2=-b/(2*a);printf(h=%fn,h1);else printf(notn);运行结果如下：可得：h=135.5mm，b=90.33mm。可取：h=0.14m， b=0.9m。结果分析： 此时 合格设计体会材料力学是一门在各工程中被广泛应用的学科，材料力学是通过理论与实验研究构件的强度、刚度、稳定性以及材料的力学性能，在保证既安全可靠又经济节省的前提下为构件选择适当的材料，确定