HZ140TR2后置旅游车底盘车架_材料力学课程设计说明书.doc

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： 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。 1.1 1.6 3.1 1.6 2.1 0.1 0.06 0.12 t /m E/GPa [σ]/MPa /N 0.08 0.11 0.07 0.005 210 160 2680 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。 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。 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=－2680×1.1=－2948N.m M3=－Fb×L4=－4130×2.1=－8673N.m 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=－10488.21N.m M2=－9034.21N.m 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=4002.37N，Nc= 23477.63N 同理可得：Nd2=23555.97N Nf2=24494.03N Nf1=1332.99N Ng=27597.01N 其中Nd=Nd1+Nd2=27558.34N，Nf=Nf1+Nf2=25827.02N 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（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： 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： Fa单独作用下A点挠度： Fb单独作用下A点挠度： Nc单独作用下A点挠度： Ng单独作用下A