后置旅游车底盘车架材料力学课程设计说明

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HZ0TR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 。116 2. 0.1 0。06 .12t /m/GPa/Pa/N.08 .11 0。 0.0020 16 281.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。，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q150N/m，=2680N, =4N.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，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，,，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=23=由上图可知，各个部分形心位置a1/2,ab2=/2，b3=/2。梁在左端和右端分别有外伸部分，M1=×L0=680×1.1=-248N。m3F×L4410×2。1=7N。根据三弯矩方程:对跨度L1和2写出三弯矩方程为:对跨度和L3写出三弯矩方程为：解上面的方程组可得:M1=1048。1N。m =-934。21.m求得M1和2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:M=可得到,N1=02N，c= 2347763N同理可得：Nd2=355.97 Nf224494。03N=2.99 Ng2797.01N其中NdNd1+Nd2=2755。34N,Nf=f1Nf227.02N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(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:F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()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：F单独作用下A点挠度：Fb单独作用下A点挠度:N单独作用下A点挠度：g单独作用下A点挠度部分均布载荷单独作用时A点挠度:DF段均布载荷单独作用时A点挠度：FG段均布载荷单独作用时点挠度:综上得: （2)求CD中点挠度，在E处加单位力1.Fa单独作用下C中点挠度：b单独作用下中点挠度：Nc单独作用下CD中点挠度：g单独作用下CD中点挠度CD部分均布载荷单独作用时CD中点挠度： 为便于计算，将D部分一分为二，分别画出其弯矩图.然后图乘。F段均布载荷单独作用时CD中点挠度：FG段均布载荷单独作用时D中点挠度：综上得：(3）求DF中点O挠度，在O处加单位力1。单独作用下DF中点挠度：Fb单独作用下DF中点挠度：Nc单独作用下中点挠度：g单独作用下F中点挠度CD部分均布载荷单独作用时DF中点挠度:DF段均布载荷单独作用时DF中点挠度：段均布载荷单独作用时DF中点挠度：综上得：()求FG中点K挠度,在K处加单位力。Fb单独作用下DF中点挠度：a单独作用下D中点挠度:Nc单独作用下DF中点挠度：Ng单独作用下D中点挠度D部分均布载荷单独作用时DF中点挠度：DF段均布载荷单独作用时DF中点挠度:F段均布载荷单独作用时中点挠度综上得：（5)求B端挠度，在B处加单位力1.Fa单独作用下B点挠度：Fb单独作用下B点挠度：Nc单独作用下B点挠度：单独作用下B点挠度CD部分均布载荷单独作用时B点挠度:DF段均布载荷单独作用时B点挠度FG段均布载荷单独作用时B点挠度:综上得:由以上计算,可以得到车架在B端得挠度最大55.2mm车架挠曲线如下图所示,单位mm5.若壁厚t不变，取h/=1。5，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由弯矩图可知,最大弯矩发生在DF段距D点1520处的截面:根据上述方程组，经mathmatica软件求得：其中b，h0，所以按等截面梁重新设计的车架截面尺寸为：=0。162，b=.108m四，程序计算部分程序框架图程序如下:incl<o.#defin PA 2680mai(）dube l=。1，16,2=3。,l3=。，l42.；oubl A1=l1/，A2=l22，B2=/2,3l3/2；dube M0,M1，2，,w1，2，w3，H，G;duble N，ND，NF,ND1,ND2,NF1,F,G，PB，q;duble lz1,lz2,lz3；doule 10。6,h1=0.1,b2=00,h=0.12,007,h3=。1,0005;it n；lz1=（b1*h*h1(-2t）（h1t)*(12*t）*（h1t）/12；lz2（bh2hh2-（*)（2t）（h2-2*t)（h2t)/12;lz3=(3*h*h3h3（3-2*t)*（32t）(h32t）*(h3*t)）12;prit（”z=%ezlz3=en，z，lz2，z3);for（n=；0；n+）printf("Ete ，PB:n");scanf（”lf，f”,PB）；prnt（q=%e，B=en，q，PB);1q*l*l/2；w2=*l*l2l2；3=q*l3l3l2；0=-PA*l；M3=B*4；=6*(wA2/l2+w3B3/l3)-M33；=6*（1*A1/+wB2l2)0l1；M1=（H*2-G*2（l+l2）（l2l-(ll）*(l+l2)）;M2（H-Ml2)/（*(+l2）;ND1=-（-M0*l1l2+M1)l1;NC=PA+q*l1-N1；F1（M3q*l33/2+M2)/l;N=PBq*l3NF1；ND2-(-*l2/2+M+）l2;NFq*l2ND2；N=ND+N2；F=F1+N2;print(he reuli：n”）；p（M1=%en2=”,1,2）；prtf（"NCnND=enNF=%enN=en"，NC，N，F，NG)；结果执行如下图:五设计体会经过本次材料力学课程设计，使我更好的掌握了所学的材料力学知识,并且进一步的巩固了C语言程序设计、CA软件、mthemtic软件的应用。能够将这些知识有机的结合起来解决工程中的实际问题，达到了理论联系实际的目的。以后必将更加努力进行这方面的练习和实践。六,参考书目录。材料力学 聂毓琴 孟广伟 主编 机械工业出版社材料力学实验与课程设计 聂毓琴 吴宏 主编 机械工业出版社计算机绘图实用教程 侯洪生 主编 科学出版社程序设计 谭浩强 主编 清华大学出版社文中如有不足，请您指教！23 / 23