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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
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:
、完整化。
,运用材料力学知识解决工程事件中的问题。
,因而课程设计可以把材料力学知识与专业需要结合起来。
(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。
。
。
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。
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[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。
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:
画出车架的内力图
(1)剪力图。单位(N)
(2)弯矩图:单位()
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
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:
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
,取h/b=,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