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文檔簡(jiǎn)介
1、<p><b> 材料力學(xué)課程設(shè)計(jì)</b></p><p><b> 班級(jí):XXXX</b></p><p><b> 姓名: XX</b></p><p><b> 學(xué)號(hào):XXXX</b></p><p> 題目:HZ140TR2后置
2、旅游車底盤車架的靜力分析及強(qiáng)度剛度的計(jì)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(jì)的目的1</p><p> 二、課程設(shè)計(jì)的任務(wù)和要求1
3、</p><p><b> 三、設(shè)計(jì)題目2</b></p><p> 四、設(shè)計(jì)計(jì)算過(guò)程3</p><p> 五、程序設(shè)計(jì)部分19</p><p> 六、設(shè)計(jì)體會(huì)21</p><p><b> 課程設(shè)計(jì)的目的</b></p><p&
4、gt; 材料力學(xué)課程設(shè)計(jì)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(shí)際問(wèn)題,運(yùn)用材料力學(xué)的基本理論和計(jì)算方法,獨(dú)立地計(jì)算工程中的典型零部件,以達(dá)到綜合運(yùn)用材料力學(xué)的知識(shí)解決工程實(shí)際問(wèn)題之目的。同時(shí),可以使我們將材料力學(xué)的理論和現(xiàn)代計(jì)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(jì)算方法,又提高了分析問(wèn)題,解決問(wèn)題的能力;既把以前所學(xué)的知識(shí)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(jì)思想和設(shè)計(jì)方法,對(duì)實(shí)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(shí)系統(tǒng)化,完整化。讓我們?cè)谙到y(tǒng)全面復(fù)習(xí)的基礎(chǔ)上,運(yùn)用材料力學(xué)知識(shí)解決工程實(shí)際問(wèn)題。</p><p> 2)綜合運(yùn)用以前所學(xué)的各門課程的知識(shí)(高等數(shù)學(xué)、工程圖學(xué)、理論力學(xué)、算法語(yǔ)言、計(jì)算機(jī)等),使相關(guān)學(xué)科的知識(shí)有機(jī)地聯(lián)系起來(lái)。</p><p> 3)使我們初步了解和掌握工程實(shí)踐中的設(shè)計(jì)思想和設(shè)計(jì)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(jì)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(dú)立分析、判斷設(shè)計(jì)題目的已知所求問(wèn)題,畫出受力分析計(jì)算簡(jiǎn)圖和內(nèi)力圖,列出理論依據(jù)并導(dǎo)出計(jì)算公式,獨(dú)立編制計(jì)算程序,通過(guò)計(jì)算機(jī)給出計(jì)算結(jié)果,并完成設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書。</p><p><b> 設(shè)計(jì)題目</b></p>
7、;<p> HZ140TR2后置旅游車底盤車架簡(jiǎn)化后如下圖所示。</p><p> 滿載時(shí),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(jì)算過(guò)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(jì)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(jì)車架截面尺寸。</
9、p><p><b> 設(shè)計(jì)計(jì)算過(guò)程</b></p><p> 以下計(jì)算q=15300, =2680N, =4100N.</p><p> 1.計(jì)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(jī)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(dòng)絞支座。</p><p> 支座編號(hào)從左向右依次為0,1,2,3。以中間的兩個(gè)支座的約束反力矩為多余約束,取靜定基的每個(gè)跨度皆為簡(jiǎn)支梁。這些簡(jiǎn)支梁在原來(lái)的外載荷作用下的彎矩圖如下圖所示。為便于計(jì)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(gè)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(duì)跨度L1和L2寫出三彎矩方程為:</p><p> 對(duì)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(gè)跨度的受力情況如圖所示</p><p> 可以把它們看成三個(gè)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(duì)每一跨度都可以求出支反力和彎矩圖,把這些圖連起來(lái)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、 (2)彎矩圖:?jiǎn)挝唬∟.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(diǎn)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(jì)算,作出每一個(gè)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(gè)載荷單獨(dú)作用時(shí)的彎矩圖:</p><p><b> Fa單獨(dú)作用時(shí)<
18、/b></p><p><b> Fb單獨(dú)作用時(shí)</b></p><p><b> Nc單獨(dú)作用時(shí)</b></p><p><b> Ng單獨(dú)作用</b></p><p> CD部分均布載荷單獨(dú)作用時(shí)</p><p> DF段均布載荷單獨(dú)
19、作用時(shí)</p><p><b> FG段單獨(dú)作用時(shí)</b></p><p><b> 【1】}求A點(diǎn)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(dú)作用下A點(diǎn)撓度:</p><p> Fb單獨(dú)作用下A點(diǎn)撓度
20、:</p><p> Nc單獨(dú)作用下A點(diǎn)撓度:</p><p> Ng單獨(dú)作用下A點(diǎn)撓度</p><p> CD部分均布載荷單獨(dú)作用時(shí)A點(diǎn)撓度:</p><p> DF段均布載荷單獨(dú)作用時(shí)A點(diǎn)撓度:</p><p> FG段均布載荷單獨(dú)作用時(shí)A點(diǎn)撓度:</p><p><b>
21、; 綜上得: </b></p><p> 【2】求CD中點(diǎn)E撓度,在E處加單位力1。</p><p> Fa單獨(dú)作用下CD中點(diǎn)撓度:</p><p> Fb單獨(dú)作用下CD中點(diǎn)撓度:</p><p> Nc單獨(dú)作用下CD中點(diǎn)撓度:</p><p> Ng單獨(dú)作用下CD中點(diǎn)撓度</p>
22、<p> CD部分均布載荷單獨(dú)作用時(shí)CD中點(diǎn)撓度:</p><p> 為便于計(jì)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(dú)作用時(shí)CD中點(diǎn)撓度:</p><p> FG段均布載荷單獨(dú)作用時(shí)CD中點(diǎn)撓度:</p><p><b> 綜上得:</b></
23、p><p> 【3】求DF中點(diǎn)O撓度,在O處加單位力1。</p><p> Fa單獨(dú)作用下DF中點(diǎn)撓度:</p><p> Fb單獨(dú)作用下DF中點(diǎn)撓度:</p><p> Nc單獨(dú)作用下DF中點(diǎn)撓度:</p><p> Ng單獨(dú)作用下DF中點(diǎn)撓度</p><p> CD部分均布載荷單獨(dú)作
24、用時(shí)DF中點(diǎn)撓度:</p><p> DF段均布載荷單獨(dú)作用時(shí)DF中點(diǎn)撓度:</p><p> FG段均布載荷單獨(dú)作用時(shí)DF中點(diǎn)撓度:</p><p><b> 綜上得:</b></p><p> 【4】求FG中點(diǎn)K撓度,在K處加單位力1。</p><p> Fb單獨(dú)作用下DF中點(diǎn)撓度:
25、</p><p> Fa單獨(dú)作用下DF中點(diǎn)撓度:</p><p> Nc單獨(dú)作用下DF中點(diǎn)撓度:</p><p> Ng單獨(dú)作用下DF中點(diǎn)撓度</p><p> CD部分均布載荷單獨(dú)作用時(shí)DF中點(diǎn)撓度:</p><p> DF段均布載荷單獨(dú)作用時(shí)DF中點(diǎn)撓度:</p><p> FG
26、段均布載荷單獨(dú)作用時(shí)DF中點(diǎn)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(dú)作用下B點(diǎn)撓度:</p><p> Fb單獨(dú)作用下B點(diǎn)撓度:</p><p> Nc單獨(dú)作用下B點(diǎn)撓度:</p>
27、<p> Ng單獨(dú)作用下B點(diǎn)撓度</p><p> CD部分均布載荷單獨(dú)作用時(shí)B點(diǎn)撓度:</p><p> DF段均布載荷單獨(dú)作用時(shí)B點(diǎn)撓度</p><p> FG段均布載荷單獨(dú)作用時(shí)B點(diǎn)撓度:</p><p><b> 綜上得:</b></p><p> 由以上計(jì)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(jì)車架截面尺寸。</p><p> 解:根據(jù)彎曲正應(yīng)力的強(qiáng)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(diǎn)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(jì)的車架截面尺寸為:</p><p> h=0.162m,b=0.108m.</p><p><b> 程序設(shè)計(jì)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>&
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