文档介绍：
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:
使学生的材料力学知识系统化完整化;
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;
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;
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;
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。
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[
σ]及有关数据由下面数表给出。

t /m
E/GPa
[σ]/MPa
/N

210
160
2680
,前簧滑板D处、后簧固定端F处、后簧滑板G处的支反力。
。
。
,画出车架挠曲线的大致形状。
,取h/b=,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q=15500N/m, =2680N, =4130N.
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。
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。这样此结构梁就满足多跨梁及三弯矩方程的条件。左边第一支座为固定绞支座,其余均为可动绞支座。
支座编号从左向右依次为0,1,2,3。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。为便于计算,令。
由此可得,
w1=
w2=
w3=
由上图可知,各个部分形心位置
a1=/2,a2=b2=/2,b3=/2.
梁在左端和右端分别有外伸部分,
M1=-×L0=-2680×=-
M3=-Fb×L4=-4130×=-
根据三弯矩方程:
对跨度L1和L2写出三弯矩方程为:
对跨度L2和L3写出三弯矩方程为:
解上面的方程组可得:
M1=- M2=-
求得M1和M2以后,连续连三个跨度的受力情况如图所示
可以把它们看成三个静定梁,而且载荷和端截面上的弯矩(多余约束力)都是已知的,即为原结构的相当系统。对每一跨度都可以求出支反力和弯矩图,把这些图连起来就是连续梁的剪力图和弯矩图。
如图左端部分:
Mc=
可得到,Nd1=,Nc=
同理可得:Nd2= Nf2=
Nf1= Ng=
其中Nd=Nd1+Nd2=,Nf=Nf1+Nf2=
从而求出前簧固定端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)剪力图。单位(N)
(2)弯矩图:单位()
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。
弯曲正应力的最大值为:
其中可由公式:求得
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。
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
Fb单独作用时
Nc单独作用时
Ng单独作用
CD部分均布载荷单独作用时
DF段均布载荷单独作用时
FG段单独作用时
(1)求A点挠度
在A端加单位力,弯矩图如上图所示。由图乘法可知