材料力學(xué)課程設(shè)計--hz140tr2后置旅游車底盤車架的靜力分析及強度剛度的計算

1、<p><b>　　材料力學(xué)課程設(shè)計</b></p><p><b>　　班級：XXXX</b></p><p><b>　　姓名： XX</b></p><p><b>　　學(xué)號：XXXX</b></p><p>　　題目：HZ140TR2后置

2、旅游車底盤車架的靜力分析及強度剛度的計算</p><p><b>　　指導(dǎo)老師：XXX</b></p><p>　　2012.06.06</p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　一、課程設(shè)計的目的1</p><p>　　二、課程設(shè)計的任務(wù)和要求1

3、</p><p><b>　　三、設(shè)計題目2</b></p><p>　　四、設(shè)計計算過程3</p><p>　　五、程序設(shè)計部分19</p><p>　　六、設(shè)計體會21</p><p><b>　　課程設(shè)計的目的</b></p><p&

4、gt;　　材料力學(xué)課程設(shè)計的目的是在于系統(tǒng)學(xué)習(xí)材料力學(xué)后，能結(jié)合工程中的實際問題，運用材料力學(xué)的基本理論和計算方法，獨立地計算工程中的典型零部件，以達(dá)到綜合運用材料力學(xué)的知識解決工程實際問題之目的。同時，可以使我們將材料力學(xué)的理論和現(xiàn)代計算方法及手段融為一體。既從整體上掌握了基本理論和現(xiàn)代的計算方法，又提高了分析問題，解決問題的能力；既把以前所學(xué)的知識綜合應(yīng)用，又為后繼課程打下基礎(chǔ)，并初步掌握工程中的設(shè)計思想和設(shè)計方法，對實際工作能力有

5、所提高。</p><p>　　1）使所學(xué)的材料力學(xué)知識系統(tǒng)化，完整化。讓我們在系統(tǒng)全面復(fù)習(xí)的基礎(chǔ)上，運用材料力學(xué)知識解決工程實際問題。</p><p>　　2）綜合運用以前所學(xué)的各門課程的知識（高等數(shù)學(xué)、工程圖學(xué)、理論力學(xué)、算法語言、計算機等），使相關(guān)學(xué)科的知識有機地聯(lián)系起來。</p><p>　　3）使我們初步了解和掌握工程實踐中的設(shè)計思想和設(shè)計方法，為后續(xù)課程的

6、學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。</p><p>　　課程設(shè)計的任務(wù)和要求</p><p>　　要系統(tǒng)復(fù)習(xí)材料力學(xué)課程的全部基本理論和方法，獨立分析、判斷設(shè)計題目的已知所求問題，畫出受力分析計算簡圖和內(nèi)力圖，列出理論依據(jù)并導(dǎo)出計算公式，獨立編制計算程序，通過計算機給出計算結(jié)果，并完成設(shè)計計算說明書。</p><p><b>　　設(shè)計題目</b></p>

7、;<p>　　HZ140TR2后置旅游車底盤車架簡化后如下圖所示。</p><p>　　滿載時，前部受重力作用，后部受到重力作用，乘客區(qū)均布載荷為q（含部分車身重），梁為變截面梁。計算過程重忽略圓角的影響，并把梁抽象為等厚度閉口薄壁矩形截面的階梯梁。材料的彈性模量E、許用應(yīng)力[σ]及有關(guān)數(shù)據(jù)由下面數(shù)表給出。</p><p>　　1.計算前簧固定端C處，前簧滑板D處、后簧固定端

8、F處、后簧滑板G處的支反力。</p><p>　　2.畫出車架的內(nèi)力圖。</p><p>　　3.畫出各截面上彎曲正應(yīng)力最大值沿軸線方向的變化曲線。</p><p>　　4.用能量法求出車架最大撓度的值及所發(fā)生的截面，畫出車架撓曲線的大致形狀。</p><p>　　5.若壁厚t不變，取h/b=1.5，按等截面梁重新設(shè)計車架截面尺寸。</

9、p><p><b>　　設(shè)計計算過程</b></p><p>　　以下計算q=15300, =2680N, =4100N.</p><p>　　1．計算前簧固定端C處，前簧滑板D處、后簧固定端F處、后簧滑板G處的支反力。</p><p>　　解：由題得，此連續(xù)梁為三次靜不定結(jié)構(gòu)，但由于水平方向外力為0，所以此機構(gòu)可認(rèn)為是二次

10、靜不定結(jié)構(gòu)。這樣此結(jié)構(gòu)梁就滿足多跨梁及三彎矩方程的條件。左邊第一支座為固定絞支座，其余均為可動絞支座。</p><p>　　支座編號從左向右依次為0，1，2，3。以中間的兩個支座的約束反力矩為多余約束，取靜定基的每個跨度皆為簡支梁。這些簡支梁在原來的外載荷作用下的彎矩圖如下圖所示。為便于計算，令。</p><p><b>　　由此可得，</b></p>

11、<p><b>　　w1=</b></p><p><b>　　w2=</b></p><p><b>　　w3=</b></p><p>　　由上圖可知，各個部分形心位置</p><p>　　a1=/2,a2=b2=/2,b3=/2.</p><

12、p>　　梁在左端和右端分別有外伸部分，</p><p><b>　　根據(jù)三彎矩方程：</b></p><p>　　對跨度L1和L2寫出三彎矩方程為：</p><p>　　對跨度L2和L3寫出三彎矩方程為：</p><p>　　解上面的方程組可得：</p><p>　　M1=-10348.69

13、 M2=-8910.73 </p><p>　　求得M1和M2以后，連續(xù)連三個跨度的受力情況如圖所示</p><p>　　可以把它們看成三個靜定梁，而且載荷和端截面上的彎矩（多余約束力）都是已知的，即為原結(jié)構(gòu)的相當(dāng)系統(tǒng)。對每一跨度都可以求出支反力和彎矩圖，把這些圖連起來就是連續(xù)梁的剪力圖和彎矩圖。</p><p><b>　　如圖左端部分：</b&

14、gt;</p><p><b>　　Mc= </b></p><p>　　可得到,Nd1=16865.43N，Nc= 10294.57N</p><p>　　同理可得：Nd2=29927.72N Nf2=17502.28N</p><p>　　Nf1=12427.95N Ng=16152.0

15、5N</p><p>　　其中Nd=Nd1+Nd2=46793.15N，Nf=Nf1+Nf2=29930.24N</p><p>　　從而求出前簧固定端C處，前簧滑板D處、后簧固定端F處、后簧滑板G處的支反力。</p><p>　　2．畫出車架的內(nèi)力圖。</p><p>　?。?）剪力圖。單位（N）</p><p>　

16、?。?）彎矩圖：單位（N.m）</p><p>　　3.畫出各截面上彎曲正應(yīng)力最大值沿軸線方向的變化曲線。</p><p>　　彎曲正應(yīng)力的最大值為：</p><p><b>　　其中可由公式：求得</b></p><p>　　各截面上彎曲正應(yīng)力最大值沿軸線方向的變化曲線如下圖。</p><p>

17、　　4.用能量法求出車架最大撓度的值及所發(fā)生的截面，畫出車架撓曲線的大致形狀。</p><p>　　解：求出車架上特殊點的撓度，其中最大的就是車架最大撓度所在截面。為了便于計算，作出每一個載荷作用下的彎矩圖，然后利用圖乘法和疊加原理求其總和。</p><p>　　根據(jù)上圖，作出每個載荷單獨作用時的彎矩圖：</p><p><b>　　Fa單獨作用時<

18、/b></p><p><b>　　Fb單獨作用時</b></p><p><b>　　Nc單獨作用時</b></p><p><b>　　Ng單獨作用</b></p><p>　　CD部分均布載荷單獨作用時</p><p>　　DF段均布載荷單獨

19、作用時</p><p><b>　　FG段單獨作用時</b></p><p><b>　　【1】｝求A點撓度</b></p><p>　　在A端加單位力，彎矩圖如上圖所示。由圖乘法可知：</p><p>　　Fa單獨作用下A點撓度：</p><p>　　Fb單獨作用下A點撓度

20、：</p><p>　　Nc單獨作用下A點撓度：</p><p>　　Ng單獨作用下A點撓度</p><p>　　CD部分均布載荷單獨作用時A點撓度：</p><p>　　DF段均布載荷單獨作用時A點撓度：</p><p>　　FG段均布載荷單獨作用時A點撓度：</p><p><b>

21、;　　綜上得： </b></p><p>　　【2】求CD中點E撓度，在E處加單位力1。</p><p>　　Fa單獨作用下CD中點撓度：</p><p>　　Fb單獨作用下CD中點撓度：</p><p>　　Nc單獨作用下CD中點撓度：</p><p>　　Ng單獨作用下CD中點撓度</p>

22、<p>　　CD部分均布載荷單獨作用時CD中點撓度：</p><p>　　為便于計算，將CD部分一分為二，分別畫出其彎矩圖。然后圖乘。</p><p>　　DF段均布載荷單獨作用時CD中點撓度：</p><p>　　FG段均布載荷單獨作用時CD中點撓度：</p><p><b>　　綜上得：</b></

23、p><p>　　【3】求DF中點O撓度，在O處加單位力1。</p><p>　　Fa單獨作用下DF中點撓度：</p><p>　　Fb單獨作用下DF中點撓度：</p><p>　　Nc單獨作用下DF中點撓度：</p><p>　　Ng單獨作用下DF中點撓度</p><p>　　CD部分均布載荷單獨作

24、用時DF中點撓度：</p><p>　　DF段均布載荷單獨作用時DF中點撓度：</p><p>　　FG段均布載荷單獨作用時DF中點撓度：</p><p><b>　　綜上得：</b></p><p>　　【4】求FG中點K撓度，在K處加單位力1。</p><p>　　Fb單獨作用下DF中點撓度：

25、</p><p>　　Fa單獨作用下DF中點撓度：</p><p>　　Nc單獨作用下DF中點撓度：</p><p>　　Ng單獨作用下DF中點撓度</p><p>　　CD部分均布載荷單獨作用時DF中點撓度：</p><p>　　DF段均布載荷單獨作用時DF中點撓度：</p><p>　　FG

26、段均布載荷單獨作用時DF中點撓度</p><p><b>　　綜上得：</b></p><p>　　【5】求B端撓度，在B處加單位力1。</p><p>　　Fa單獨作用下B點撓度：</p><p>　　Fb單獨作用下B點撓度：</p><p>　　Nc單獨作用下B點撓度：</p>

27、<p>　　Ng單獨作用下B點撓度</p><p>　　CD部分均布載荷單獨作用時B點撓度：</p><p>　　DF段均布載荷單獨作用時B點撓度</p><p>　　FG段均布載荷單獨作用時B點撓度：</p><p><b>　　綜上得：</b></p><p>　　由以上計算，可以得

28、到車架在B端得撓度最大</p><p><b>　　55.2mm</b></p><p>　　車架撓曲線如下圖所示，單位mm.</p><p>　　5.若壁厚t不變，取h/b=1.5，按等截面梁重新設(shè)計車架截面尺寸。</p><p>　　解：根據(jù)彎曲正應(yīng)力的強度條件</p><p>　　由彎矩圖可

29、知，最大彎矩發(fā)生在DF段距D點1.956m處的截面：</p><p>　　根據(jù)上述方程組，經(jīng)mathematica軟件求得：</p><p>　　其中b,h>0,所以按等截面梁重新設(shè)計的車架截面尺寸為：</p><p>　　h=0.162m,b=0.108m.</p><p><b>　　程序設(shè)計部分</b><

30、;/p><p><b>　　程序框架圖</b></p><p><b>　　程序如下：</b></p><p>　　#include<stdio.h></p><p>　　#define PA 2680</p><p><b>　　main()</b&

31、gt;</p><p>　　{double l0=1.1,l1=1.6,l2=3.1,l3=1.6,l4=2.1;</p><p>　　double A1=l1/2,A2=l2/2,B2=l2/2,B3=l3/2;</p><p>　　double M0,M1,M2,M3,w1,w2,w3,H,G;</p><p>　　double NC,N

32、D,NF,ND1,ND2,NF1,NF2,NG,PB,q;</p><p>　　double lz1,lz2,lz3;</p><p>　　double b1=0.06,h1=0.1,b2=0.08,h2=0.12,b3=0.07,h3=0.11,t=0.005;</p><p><b>　　int n;</b></p><

33、p>　　lz1=(b1*h1*h1*h1-(b1-2*t)*(h1-2*t)*(h1-2*t)*(h1-2*t))/12;</p><p>　　lz2=(b2*h2*h2*h2-(b2-2*t)*(h2-2*t)*(h2-2*t)*(h2-2*t))/12;</p><p>　　lz3=(b3*h3*h3*h3-(b3-2*t)*(h3-2*t)*(h3-2*t)*(h3-2*t))

34、/12;</p><p>　　printf("lz1=%e\nlz2=%e\nlz3=%e\n",lz1,lz2,lz3);</p><p>　　for(n=1;n<=10;n++)</p><p>　　{printf("Enter q,PB:\n");</p><p>　　scanf("

35、;%lf,%lf",&q,&PB);</p><p>　　printf("q=%e,PB=%e\n",q,PB);</p><p>　　w1=q*l1*l1*l1/12;</p><p>　　w2=q*l2*l2*l2/12;</p><p>　　w3=q*l3*l3*l3/12;</p&g

36、t;<p>　　M0=-PA*l0;</p><p>　　M3=-PB*l4;</p><p>　　H=-6*(w2*A2/l2+w3*B3/l3)-M3*l3;</p><p>　　G=-6*(w1*A1/l1+w2*B2/l2)-M0*l1;</p><p>　　M1=(H*l2-G*2*(l1+l2))/(l2*l2-4*

37、(l1+l2)*(l1+l2));</p><p>　　M2=(H-M1*l2)/(2*(l1+l2));</p><p>　　ND1=-(-M0-q*l1*l1/2+M1)/l1;</p><p>　　NC=PA+q*l1-ND1;</p><p>　　NF1=-(-M3-q*l3*l3/2+M2)/l3;</p><p

38、>　　NG=PB+q*l3-NF1;</p><p>　　ND2=-(-q*l2*l2/2+M1+M2)/l2;</p><p>　　NF2=q*l2-ND2;</p><p>　　ND=ND1+ND2;</p><p>　　NF=NF1+NF2;</p><p>　　printf("The resul

39、t is:\n");</p><p>　　printf("M1=%e\nM2=%e\n",M1,M2);</p><p>　　printf("NC=%e\nND=%e\nNF=%e\nNG=%e\n",NC,ND,NF,NG);}</p><p><b>　　}</b></p>&