最终版吉林大学材料力学课程设计题目.docx

吉林大学材料力学课程设计学院：汽车工程学院学号 指导老师：郭桂凯 姓名：戴海勤 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。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 0.12t /mE/GPa[σ]/MPa/N0.08 0.11 0.07 0.005210 160 26801.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=12600,=2680N, =4800N.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。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?C=0;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：①FA单独作用（图1）（图1）②q单独作用（图2）（图2）③FC单独作用（图3）（图3）④FB单独作用（图4）（图4）⑤FG单独作用（图5）（图5)⑥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：?1=?2=?3=?4=?5=而?C=?1+?2+?3?4+?5=0所以 ……….同理，在G点加载一单位力，作出其力矩图（图7）（图7）将图1~5分别和图7图乘可得：?’1=?’2=?’3=?’4=?’5=而?G=?’1+?’2+?’3+?’4+?’5=0所以：1.3227FC+4.0107FG=80095.88………………………………….联立以上两个方程，解得：FC=9220.22 NFG=16929.79N又由解得FD=33734.07N FF=26975.92 N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FC单独作用时FG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点挠度CD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A点挠度：综上得：（2）求CD中点E挠度，在E处加单位力1。FA单独作用下CD中点挠度：FB单独作用下CD中点挠度：Nc单独作用下CD中点挠度：Ng单独作用下CD中点挠度C