最终版吉林大学材料力学课程设计题目

吉林大学材料力学课程设计1吉林大学材料力学课程设计学院汽车工程学院学号82140209指导老师郭桂凯姓名戴海勤吉林大学材料力学课程设计2吉林大学材料力学课程设计HZ140TR2后置旅游车底盘车架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。二设计题目HZ140TR2后置旅游车底盘车架简化后如下图所示。吉林大学材料力学课程设计3满载时，前部受重力作用，后部受到重力作用，乘客区均布载FAFB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。1/LM2/L3/LM4/L5/LM1/H1/BM2/H1116311621010060122/B3/H3/BT/ME/GPA/MPA/NFA00801100700052101602680吉林大学材料力学课程设计43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MAXF曲线的大致形状。5若壁厚T不变，取H/B15，按等截面梁重新设计车架截面尺寸。三设计计算过程以下计算Q12600,2680N,4800NFAB1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。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。如图0，去掉C处的约束，建立静定基（图0）由于C处的竖直位移为零，所以有C0分别作出FA,FB,FC,FG,Q单独作用下引起的弯矩图，并作出C点单位力作用下的弯矩图，利用公式，对弯矩图的每一个部分分别应用图乘法，然后求出其总和。于是可得FA单独作用（图1）吉林大学材料力学课程设计5（图1）Q单独作用（图2）（图2）FC单独作用（图3）（图3）FB单独作用（图4）（图4）吉林大学材料力学课程设计6FG单独作用（图5）（图5作用在C点的单位力单独作用（图6）（图6）由所画图形，结合图乘法，即图1，2,3,4,5分别于图6相乘可得1EIEI051936250137265067236172362IIQQQ242213108543813EIFEIFFCCC0174661325064IIB48175EFEFGG327612361而C123450所以5904GC1同理，在G点加载一单位力，作出其力矩图（图7）吉林大学材料力学课程设计7（图7）将图15分别和图7图乘可得1EIEI765981315072362EIIQQQ9254612051323064183EIFEIFCC27133504EIIFBBB24819632615061675EIEIFFGBG74321503261350而G123450所以13227FC40107FG80095882联立以上两个方程，解得12FC922022NFG1692979N又由0Y036QFGDCBAFMCQ362148741BGFDA解得FD3373407N吉林大学材料力学课程设计8FF2697592N2画出车架的内力图。（1）剪力图。单位（N）（2）弯矩图单位（NM）吉林大学材料力学课程设计93,画出各截面上弯曲正应力最大值沿轴线方向的变化曲线。弯曲正应力的最大值为MAXAXZMYI其中可由公式求得Z3321ZBHTHTI619250ZI3781Z64ZI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。吉林大学材料力学课程设计104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MAXF曲线的大致形状。解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。为了便于计算，作出每一个载荷作用下的弯矩图，然后利用图乘法和叠加原理求其总和。根据上图，作出每个载荷单独作用时的弯矩图FA单独作用时21MAXLFMAF吉林大学材料力学课程设计11FB单独作用时54MAXLFMBFBFC单独作用时FG单独作用吉林大学材料力学课程设计12CD部分均布载荷单独作用时2MAXQCDLMDF段均布载荷单独作用时23MAX8QDFLMFG段单独作用时24MAXQFGLM（1）求A点挠度MAX12FAML吉林大学材料力学课程设计13在A端加单位力，弯矩图如上图所示。由图乘法可知1NICIWMEIFA单独作用下A点挠度11111MAXMAX2MAXMAX22221MAXMAX1MAXAX12EI3EII3AFAFFAFZZFAFFAFZLLLLFMLLLMFB单独作用下A点挠度23MAXAX11EIAFFBZFLMNC单独作用下A点挠度2132MAX32MAX113EIAFAFAZLFLNCLNCMNG单独作用下A点挠度434MAX211EIAFAZFLNGMCD部分均布载荷单独作用时A点挠度215MAX2MAX3MAXMAX21124EI3AQCDFAFAQCDZLFLLMDF段均布载荷单独作用时A点挠度6MAX3MAX211EI2AQDFFZFMLFG段均布载荷单独作用时A点挠度吉林大学材料力学课程设计1473MAXAX211EIAFAQFGZFLM综上得1234A56753AAFFFFM（2）求CD中点E挠度，在E处加单位力1。AX2/FEMLFA单独作用下CD中点挠度2121MAXMAX3MAXAX5126EIFEFFEFZLLFMLMFB单独作用下CD中点挠度23MAXAX11EIFEFBZFLNC单独作用下CD中点挠度23MAX232MAX151I6EFEFEZLFMNCLCLMNG单独作用下CD中点挠度434MAX211EIFEZFLGCD部分均布载荷单独作用时CD中点挠度2MAX/8QEDML2MAX3/8QCEML吉林大学材料力学课程设计15为便于计算，将CD部分一分为二，分别画出其弯矩图。然后图乘。25MAXMAX3MAXAX22AX23AA1121EI342EI7QEDFEQEDFZZFQCFLFMLMLLDF段均布载荷单独作用时CD中点挠度6MAX3MAX211EI2QDFFEZFMLFG段均布载荷单独作用时CD中点挠度MAXMAX32Z7311FEQFGELIF综上得1E2456E7094EFFFFM（3）求DF中点O挠度，在O处加单位力1。AX3/4FOML吉林大学材料力学课程设计16FA单独作用下DF中点挠度13MAXAX21EI2OFOFZFLMFB单独作用下DF中点挠度23MAXAX211I2OFOFBZFLNC单独作用下DF中点挠度33MAX2211EIOFOZFLMNCLNG单独作用下DF中点挠度43MAX4211I2OFOZFLGLCD部分均布载荷单独作用时DF中点挠度53MAXMAX211EI2OFOQCDZFLMDF段均布载荷单独作用时DF中点挠度36MAXMAX215I28OQDFFOZLFFG段均布载荷单独作用时DF中点挠度73MAXAX211EI2OFOQFGZFLM综上得1345671906OOFFFFM吉林大学材料力学课程设计17（4）求FG中点K挠度，在K处加单位力1。MAX4/2FKMLFB单独作用下DF中点挠度13MAXMAX21EIKFKFZFLMFA单独作用下DF中点挠度4542MAXMAX3MAXMAX21126EI2KFKFBFKFBZLLFMLNC单独作用下DF中点挠度332MAX211EIKFKZFLNGLNG单独作用下DF中点挠度44MAX434MAX21512I62KFKFKZLFMGLNGLMCD部分均布载荷单独作用时DF中点挠度53MAXMAX211EI3KQCDFKZFLDF段均布载荷单独作用时DF中点挠度6MAX3MAX211I2KQDFFKZFMLFG段均布载荷单独作用时DF中点挠度吉林大学材料力学课程设计1847MAXMAX3MAXMAX2224AX43AXAX1121EI323EI71KQFKFKQFKFKZZFQGFKLFMLMLLL综上得1234567190KKKKFFFF（5）求B端挠度，在B处加单位力1。MAX45FBMLFA单独作用下B点挠度13MAXMAX211EI3BFBFZFLMFB单独作用下B点挠度吉林大学材料力学课程设计19455552MAXMAX4MAXMAX3442254MAXMAX5MAXAX2541212EI3EII3BFBFBFBFBZZFBFBFBFBZLLLLFMMLLLNC单独作用下B点挠度332MAX211EIBFBZFLNCLMNG单独作用下B点挠度4544MAX34MAX21123EIBFBFBZLFLNGLNGMCD部分均布载荷单独作用时B点挠度53MAXAX211EIBFBQCDZFLMDF段均布载荷单独作用时B点挠度6MAX3MAX211I2BQDFFZFLFG段均布载荷单独作用时B点挠度457MAX4MAX3MAXAX2112EI3BQFGFBFBQFGZLFMLLM综上得MFFFFFFFFBBBBBBBB3467654321由以上计算，可以得到车架在B端得挠度最大MF346MAX吉林大学材料力学课程设计20则车架挠曲线如下图所示，单位MM5若壁厚T不变，取H/B15，按等截面梁重新设计车架截面尺寸。解根据弯曲正应力的强度条件MAXMAXZMW由弯矩图可知，最大弯矩发生在G点|M|MAX10080NM根据上述方程组，由C语言程序求解如下（1）程序框图吉林大学材料力学课程设计21程序如下INCLUDEINCLUDEINTMAINDOUBLEM/最大弯矩，单位NM/PRINTF“ENTERM“SCANF“LF“,DOUBLEA160000000/许用正应力，单位PA/DOUBLEH0,B0,T0005/等截面梁尺寸，单位M/DOUBLEW/抗弯截面系数,单位立方米/INTN吉林大学材料力学课程设计22FORN1NBB0000001NH15BWBHH/6B2TH2TH2TH2T/6HIFWM/APRINTF“HF,BFN“,H,BBREAKRETURN0其中B,H0,所以按等截面梁重新设计的车架截面尺寸为H0121M,B0081M程序运行结果页面如下吉林大学材料力学课