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.doc

材料力学课程设计班级：10级机制一班作者： 龚华德（20107150）题目：HZ140TR2后置旅游车底盘车架的静力分 析及强度、刚度计算指导老师：任小平 2012.06.02一、 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，运用材料力学知识解决工程事件中的问题。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.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、 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，列出理论论据并导出计算方式，独立编制计算程序，通过计算机给出计算结果，并完成世界计算说明书。三、 设计题目HZ140TR2后置旅游车底盘车架的静力分析及强度、刚度计算HZ140TR2后置旅游车底盘车架简化后如下图所示。满载时，前部受重力作用，后部受到重力作用，乘客区均布载荷为q（含部分车身重），梁为变截面梁。计算过程重忽略圆角的影响，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E、许用应力及有关数据由下面数表给出。 1.1 1.6 3.1 1.6 2.1 0.1 0.06 0.12t /mE/GPa/MPa/N0.08 0.11 0.07 0.005210 160 26801.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h/b=1.5，按等截面梁重新设计车架截面尺寸。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。选取第22组数据，解：由题得，此连续梁为三次静不定结构，但由于水平方向外力为0，所以此机构可认为是二次静不定结构。由查资料可以知道这样此结构梁就满足多跨梁及三弯矩方程的条件。作出图形根据三弯矩方程对跨度和写出三弯矩方程为：对跨度和写出三弯矩方程为：以中间的两个支座的约束反力矩为多余约束，取静定基的每个跨度皆为简支梁。这些简支梁在原来的外载荷作用下的弯矩图如下图所示由上图可知，各个部分形心位置由此可得，带入三弯矩方程求解出和的值 解得和后，可以将梁堪称三个静定梁由最左边的图得可以求出 同理可得 最后 综上所述： 2. 画出车架的内力图（1）剪力图。单位（N）（2）弯矩图：单位（N.m）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弯曲正应力其中 所以各截面上弯曲正应力最大值沿轴线方向的变化曲线如下图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求出车架上特殊点的挠度，其中最大的就是车架最大挠度所在截面，由经验可以知道特殊点为点、点和中点，运用叠加法求其挠度（1） 求A点挠度只有单独作用时点挠度单独作用时点挠度 单独作用时点挠度单独作用时点挠度部分均布荷载单独作用时点挠度部分均布荷载单独作用时点挠度部分均布荷载单独作用时点挠度综上所述：（2） 求中点挠度，令中点为点同理可得：（3）求点挠度同理可得：由以上计算，可以得到车架在B端得挠度最大因为要做出车架挠曲线的大致形状则要求出和中点的挠度值（4） 求和中点的挠度值同理可得：所以车架挠曲线如下图所示5.若壁厚t不变，取h/b=1.5，按等截面梁重新设计车架截面尺寸弯曲正应力的强度条件弯矩图是由弯矩图可知，最大弯矩发生在DF段距D点处的截面由mathematica软件求得四、 设计体会通过这次材料力学课程设计，我加深了对材料力学知识以及CAD画图的运用和C语言程序、mathem