材料力學(xué)課程設(shè)計(jì)--后置旅游車底盤(pán)車架的靜力學(xué)分析及強(qiáng)度、剛度計(jì)算

1、<p><b>　　材料力學(xué)課程設(shè)計(jì)</b></p><p>　　后置旅游車底盤(pán)車架的靜力學(xué)分析及強(qiáng)度、剛度計(jì)算</p><p>　　專業(yè)：交通運(yùn)輸（汽車運(yùn)用工程）</p><p><b>　　指導(dǎo)老師：</b></p><p><b>　　姓名： </b></

2、p><p><b>　　班級(jí)： </b></p><p><b>　　題目號(hào)： </b></p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　材料力學(xué)課程設(shè)計(jì)的目的</p><p>　　材料力學(xué)課程設(shè)計(jì)的任務(wù)和要求</p><p

3、><b>　　設(shè)計(jì)題目</b></p><p><b>　　1、求支座反力</b></p><p>　　2、畫(huà)出車架的內(nèi)力圖</p><p>　　3、畫(huà)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、求出最大撓度的值，畫(huà)出車架撓曲線的大致形狀</p>&

4、lt;p>　　5、按等截面梁重新設(shè)定截面尺寸</p><p><b>　　四、程序計(jì)算</b></p><p><b>　　五、設(shè)計(jì)體會(huì)</b></p><p><b>　　六、參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　一、材料力學(xué)課程設(shè)計(jì)的目的</p><

5、;p>　　本課程設(shè)計(jì)的目的是在于系統(tǒng)學(xué)習(xí)完材料力學(xué)之后，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)立的計(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)解決實(shí)際問(wèn)題的目的。同時(shí)，可以使學(xué)生將材料力學(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，既是為以前所學(xué)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)和材料力學(xué)等）的綜合應(yīng)用，又為后繼課程

6、（零件、專業(yè)課等）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)際工作能力有所提高。具體的有以下六項(xiàng)：</p><p>　　1.使學(xué)生的材料力學(xué)知識(shí)系統(tǒng)化完整化；</p><p>　　2.　在全面復(fù)習(xí)的基礎(chǔ)上，運(yùn)用材料力學(xué)知識(shí)解決工程中的實(shí)際問(wèn)題；</p><p>　　3.　由于選題力求結(jié)合專業(yè)實(shí)際，因而課程設(shè)計(jì)可以把材料力學(xué)知識(shí)與專業(yè)需要結(jié)合起來(lái)；<

7、/p><p>　　4.　綜合運(yùn)用以前所學(xué)習(xí)的各門(mén)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)和材料力學(xué)等），使相關(guān)學(xué)科的只是有機(jī)的聯(lián)系起來(lái)；</p><p>　　5.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；</p><p>　　6.為后續(xù)課程的教學(xué)打下基礎(chǔ)。</p><p>　　二、材料力學(xué)課程設(shè)計(jì)的任務(wù)和要求</p

8、><p>　　參加設(shè)計(jì)者要系統(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)題目的已知條件和所求問(wèn)題，畫(huà)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)算機(jī)程序，通過(guò)計(jì)算機(jī)給出計(jì)算結(jié)果并完成了設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)。</p><p>　　１、設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)的要求</p><p>　　設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)是該題目設(shè)計(jì)思想、設(shè)計(jì)方法和設(shè)計(jì)結(jié)果的說(shuō)明，要求書(shū)寫(xiě)工整，

9、語(yǔ)言簡(jiǎn)潔，條理清晰、明確，表達(dá)完整。具體內(nèi)容應(yīng)包括：</p><p>　　1．設(shè)計(jì)題目的已知條件、所求及零件圖。</p><p>　　2．畫(huà)出構(gòu)件的受力分析計(jì)算簡(jiǎn)圖，按比例標(biāo)明尺寸、載荷及支座等?！?lt;/p><p>　　3. 靜不定結(jié)構(gòu)要畫(huà)出所選擇的基本靜定系統(tǒng)及與之相應(yīng)的全部求解過(guò)程。</p><p>　　4. 畫(huà)出全部?jī)?nèi)力圖，并表面可能的

10、各危險(xiǎn)截面。</p><p>　　5. 各危險(xiǎn)截面上各種應(yīng)力的分布規(guī)律圖及由此判定各危險(xiǎn)點(diǎn)處的應(yīng)力狀態(tài)圖。</p><p>　　6. 各危險(xiǎn)點(diǎn)的主應(yīng)力大小及主平面的位置。</p><p>　　7. 選擇強(qiáng)度理論并建立強(qiáng)度條件。</p><p>　　8. 列出全部計(jì)算過(guò)程的理論依據(jù)、公式推導(dǎo)過(guò)程及必要的說(shuō)明。</p><p&

11、gt;　　9. 對(duì)變形及剛度分析要寫(xiě)明所用的能量法計(jì)算過(guò)程及必要的內(nèi)力圖和單位力圖。</p><p>　　10. 疲勞強(qiáng)度計(jì)算部分要說(shuō)明循環(huán)特征，бmax，бmin，r，бm，бa的計(jì)算，所查各系數(shù)的，ｋ,ε，β依據(jù)，疲勞強(qiáng)度校核過(guò)程及結(jié)果，并繪出構(gòu)件的持久曲線。</p><p>　　2、分析討論及說(shuō)明部分的要求</p><p>　　1. 分析計(jì)算結(jié)果是否合理，并討

12、論其原因、改進(jìn)措施。</p><p>　　2. 提出改進(jìn)設(shè)計(jì)的初步方案及設(shè)想。</p><p>　　3. 提高強(qiáng)度、剛度及穩(wěn)定性的措施及建議。</p><p>　　3、程序計(jì)算部分的要求</p><p><b>　　1. 程序框圖。</b></p><p>　　2. 計(jì)算機(jī)程序（含必要的說(shuō)明語(yǔ)言及

13、標(biāo)識(shí)符說(shuō)明）。</p><p>　　3. 打印結(jié)果（數(shù)據(jù)結(jié)果要填寫(xiě)到設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)上）。</p><p><b>　　三、設(shè)計(jì)題目</b></p><p>　　HZ140TR2后置旅游車底盤(pán)車架簡(jiǎn)化后如下圖所示。滿載時(shí)受重力FA作用，后部受重力FB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)程中忽略圓角影響，并把梁抽象為等厚閉

14、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)有表7-1給出。其他數(shù)據(jù)選取設(shè)計(jì)計(jì)算數(shù)據(jù)第一組中的 。</p><p>　　圖7-1 車底盤(pán)簡(jiǎn)化圖</p><p><b>　　表7-1 固定數(shù)據(jù)</b></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>&l

15、t;p>　　2.畫(huà)出車架的內(nèi)力圖。</p><p>　　3.畫(huà)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(huà)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。</p><p><b>　?。?/p>

16、、求支座反力</b></p><p>　　為了求解該題，需要用到連續(xù)梁?jiǎn)栴}中的三彎矩方程。為減小跨度很大直梁的彎曲變形和應(yīng)力，常在其中間安置若干中間支座的這類結(jié)構(gòu)稱為連續(xù)梁。連續(xù)梁中是在兩端的固定端或鉸支座之間加上若干個(gè)鉸支座或支桿組成的力學(xué)模型。在HZ140TR2后置旅游車底盤(pán)車架的力學(xué)模型中，該模型是三次超靜定結(jié)構(gòu)。該模型僅在豎直方向上受到外力作用，水平方向上不受外力作用，因此可以把F處鉸支座看作

17、是支桿，將該模型簡(jiǎn)化成二次超靜定的連續(xù)梁力學(xué)模型。</p><p>　　設(shè)計(jì)計(jì)算數(shù)據(jù)：FB =4700N q=13.0N/mm </p><p>　　下面用力法求解該模型的各支座反力：</p><p>　　選取下圖所示基本結(jié)構(gòu)：</p><p>　　去掉C、G處多余支桿約束，以豎直向上的力X1、X2代之，得到如下圖所示力法基本體系：<

18、;/p><p>　　變形協(xié)調(diào)方程為： </p><p>　　分別做FA ,FB ,q ,X1 ,X2單獨(dú)作用下的引起的彎矩圖。</p><p>　　利用公式，對(duì)彎矩圖的每個(gè)部分分別應(yīng)用圖乘法，然后求其總</p><p><b>　　和。</b></p><p>　　如下圖為1、2、3、4、5、6 彎

19、矩圖：</p><p><b>　　FA單獨(dú)作用</b></p><p><b>　　DF段q單獨(dú)作用</b></p><p>　　3.CD、FG段q單獨(dú)作用</p><p><b>　　FC單獨(dú)作用</b></p><p><b>　　FG單

20、獨(dú)作用</b></p><p><b>　　FB單獨(dú)作用</b></p><p><b>　　FG=1單獨(dú)作用</b></p><p><b>　　FG=1單獨(dú)作用</b></p><p><b>　　圖乘法：</b></p>&

21、lt;p><b>　　由 即</b></p><p><b>　　帶入數(shù)據(jù)整理得：</b></p><p>　　-19396.053+25818.867-51916.8+4.011X1+1.323X2-14375.733=0</p><p>　　4.011X1+1.323X2=59869.719 <1&g

22、t;</p><p><b>　　由 即 </b></p><p><b>　　帶入數(shù)據(jù)整理得：</b></p><p>　　-5981.76+25818.867-51916.8+1.323X1+4.011X2-47802.133=0</p><p>　　1.323X1+4.011X2=79881

23、.826 <2></p><p>　　聯(lián)立<1><2>兩式，解得：</p><p>　　X1=9378N方向向上</p><p>　　X2=16822N方向向上</p><p><b>　　求其他支座反力</b></p><p><b>　　帶入

24、數(shù)據(jù)解得</b></p><p>　　FD=34820N方向向上</p><p>　　FF=28260N方向向上</p><p>　　所以求得各支座反力分別為：</p><p>　　FC=9378N FD=34820N FF=28260N FG=16822N </p><p><b>

25、;　　結(jié)果驗(yàn)證：</b></p><p><b>　　結(jié)果正確。</b></p><p><b>　　畫(huà)出車架的內(nèi)力圖</b></p><p><b>　?。?）車架剪力圖</b></p><p><b>　　車架彎距圖</b></p&g

26、t;<p>　　畫(huà)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><b>　　已知</b></p><p>　　由于C 和G 點(diǎn)的出現(xiàn)了突變，所以在這兩點(diǎn)應(yīng)力圖有突變。</p><p>　　4、求出最大撓度的值，畫(huà)出車架撓曲線的大致形狀</p><p><b>　　由能量法，<

27、;/b></p><p>　　設(shè)P 為CD 中點(diǎn)；Q 為DF 中點(diǎn)；E 為FG 中點(diǎn)。</p><p>　　最大撓度有可能在5 處取得，即：A 點(diǎn)，B 點(diǎn)，距C 點(diǎn)向右0.5 米的處，距D 點(diǎn)向右1.58 米處,距F 點(diǎn)向右0.8 米處。</p><p>　　在距C 點(diǎn)向右0.5 米的處的撓度與中點(diǎn)撓度相差極小，故可用P點(diǎn)的撓度代替點(diǎn)此點(diǎn)撓度求解。</p

28、><p>　　距D點(diǎn)向右1.58 米處的撓度與DF 中點(diǎn)Q 撓度相差極小，故用Q 點(diǎn)撓</p><p>　　度代替此點(diǎn)撓度，E 點(diǎn)同理。</p><p>　　即A 點(diǎn)，P 點(diǎn)，Q 點(diǎn)，E 點(diǎn)，B 點(diǎn)</p><p>　　為計(jì)算方便，選取去掉處DF 處兩處鉸鏈后得到得靜定基?，F(xiàn)將選取的靜定基上外力的彎矩圖畫(huà)出，再在所求撓度的位置上作用一個(gè)單位力，利

29、用圖乘法求得撓度。</p><p>　　根據(jù)公式： ，可以求出各段的慣性矩的值：</p><p>　　（1）求A點(diǎn)的撓度：</p><p>　　在A點(diǎn)加向下的單位力1，彎矩圖如圖所示：</p><p><b>　　即 方向向下</b></p><p>　?。?）求B點(diǎn)的撓度：</p>

30、<p>　　在B點(diǎn)加向下的單位力1，彎矩圖如圖所示：</p><p><b>　　即 方向向下</b></p><p>　　為計(jì)算方便，重新選取去掉C 處和G 處兩處鉸鏈后得到得靜定基計(jì)算。將選取的靜定基上外力的彎矩圖畫(huà)出，再在所求撓度的位置上作用一個(gè)單位力，利用圖乘法求得撓度。</p><p>　?。?）求CD中點(diǎn)撓度：&l

31、t;/p><p>　　在P點(diǎn)加向下的單位力1，彎矩圖如圖所示：</p><p><b>　　即 方向向上</b></p><p>　?。?）求DF中點(diǎn)撓度：</p><p>　　在Q點(diǎn)加向下的單位力1，彎矩圖如圖所示：</p><p><b>　　即 方向向下</b>&l

32、t;/p><p>　　（5）求FG中點(diǎn)撓度：</p><p>　　在E點(diǎn)加向下的單位力1，彎矩圖如圖所示：</p><p><b>　　即 方向向上</b></p><p><b>　　所以：</b></p><p>　　由撓度圖可知最大撓度位于距B點(diǎn)，最大撓度為38.12m

33、m。</p><p>　　若壁厚t不變，取h/b=1.5按等截面梁重新設(shè)定截面尺寸</p><p>　　解：根據(jù)彎曲正應(yīng)力的強(qiáng)度條件</p><p>　　由彎矩圖可知，最大彎矩發(fā)生在G點(diǎn)處的截面：</p><p>　　將t=0.005m 代入上式，通過(guò)C 語(yǔ)言解得：</p><p>　　h=0.119m,b=0.080

34、m</p><p><b>　　四、程序計(jì)算</b></p><p>　　附錄一：支反力求解程序</p><p>　　#include<stdio.h></p><p>　　void main()</p><p><b>　　{</b></p>&l

35、t;p>　　float L1=1.1;float L2=1.6;float L3=3.1;float L4=1.6;float L5=2.1;</p><p>　　float Fa=2680;</p><p>　　float q;float Fb;float Q;</p><p>　　float A1,A2,A3,a4,a5,A6;</p>&l

36、t;p>　　float B1,B2,B3,b4,b5,B6;</p><p>　　float Fd,Ff,Fc,Fg,AA,MM;</p><p>　　printf("q=");</p><p>　　scanf("%f",&Q);</p><p>　　printf("Fb=&qu

37、ot;);</p><p>　　scanf("%f",&Fb);</p><p>　　printf("\n");</p><p><b>　　q=Q*1000;</b></p><p>　　printf("q=%f,Fb=%f",q,Fb);</p

38、><p>　　A1=L2*L1*Fa*L2/2+L2*L2*Fa*L2/3+Fa*L3*L2*(L1+L2)/3;</p><p>　　A2=L3*L3*L3*L2*q/24;</p><p>　　A3=q*L2*L2*L2*L2/8+q*L2*L3*L2*L2/4;</p><p>　　a4=L2*L2*L2/3+L2*L2*L3/3;<

39、/p><p>　　a5=L3*L4*L2/6;</p><p>　　A6=L3*Fb*(L4+L5)*L2/6;</p><p>　　B1=Fa*L3*L4*(L1+L2)/6;</p><p>　　B2=L3*L3*L3*L4*q/24;</p><p>　　B3=q*L2*L2*L3*L4/4+q*L2*L2*L4*L

40、4/8;</p><p>　　b4=L3*L2*L4/6;</p><p>　　b5=L3*L4*L4/3+L4*L4*L4/3;</p><p>　　B6=Fb*L5*L4*L4/2+Fb*L4*L4*L4/3+Fb*L3*L4*(L4+L5)/3;</p><p>　　Fg=(a4*(B1-B2+B3+B6)-b4*(A1-A2+A3+A

41、6))/(a4*b5-a5*b4);</p><p>　　Fc=(a5*(B1-B2+B3+B6)-b5*(A1-A2+A3+A6))/(a5*b4-a4*b5);</p><p>　　Ff=(Fc*L2-Fa*(L1+L2)-Fg*(L3+L4)+Fb*(L3+L4+L5)-q*L2*L2/2+q*L3*L3/2+q*L4*(L3+L4/2))/L3;</p><p&

42、gt;　　Fd=(Fa*(L1+L2+L3)-Fc*(L2+L3)+Fg*L4-Fb*(L4+L5)-q*L4*L4/2+q*L3*L3/2+q*L2*(L3+L2/2))/L3;</p><p>　　AA=Fa+Fb+q*(L2+L3+L4)-Fc-Fd-Ff-Fg;</p><p>　　MM=Fc*L1+Fd*(L2+L1)+Ff*(L1+L2+L3)+Fg*(L1+L2+L3+L4)

43、-Fb*(L1+L2+L3+L4+L5)-q*(L2+L3+L4)*(L1+L2+L3/2);</p><p>　　printf("\n");</p><p>　　printf("Fc=%f",Fc);</p><p>　　printf("\n");</p><p>　　printf

44、("Fd=%f",Fd);</p><p>　　printf("\n");</p><p>　　printf("Ff=%f",Ff);</p><p>　　printf("\n");</p><p>　　printf("Fg=%f",Fg);&

45、lt;/p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　運(yùn)行結(jié)果：</b></p><p>　　附錄二：截面梁設(shè)計(jì)程序</p><p>　　#include<stdio.h></p><p>　　#include<math.h></p

46、><p>　　#define N 9999</p><p>　　void main()</p><p><b>　　{</b></p><p>　　double h,b=0.0100,t=0.005;</p><p>　　double i,f;</p><p><b>

47、;　　int m=0;</b></p><p>　　for(m=0;m<=N;m++)</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　h=1.5*b;</b></p><p>　　i=b*h*h*h/12-(b-2*t)*(h-2*t)*(h-2*t)*(h-

48、2*t)/12;</p><p>　　f=9870*h/2/i;</p><p>　　if(f<=160000000)break;</p><p>　　b=b+0.0001;</p><p><b>　　}</b></p><p>　　printf("h>=%f\nb>

49、=%f\n",h,b);</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　運(yùn)行結(jié)果：</b></p><p><b>　　五、設(shè)計(jì)體會(huì)</b></p><p>　　本次課程設(shè)計(jì)，我所做的題目是后置旅游車底盤(pán)車價(jià)的靜力分析及強(qiáng)度剛度計(jì)算。通過(guò)一周的努

50、力，完成了我的任務(wù)。同時(shí)，課程設(shè)計(jì)的過(guò)程，讓我學(xué)到了很多，也成長(zhǎng)了許多。</p><p>　　首先，本次課程設(shè)計(jì),讓我看到了材料力學(xué)在實(shí)際中的應(yīng)用，為我在課堂學(xué)習(xí)與實(shí)際應(yīng)用中間建立了一座的橋梁,深化課堂上的知識(shí)，初步了解了工程實(shí)踐中的設(shè)計(jì)思想和設(shè)計(jì)方法，為后續(xù)的課程設(shè)計(jì)打下了基礎(chǔ)。</p><p>　　第二，激發(fā)了我學(xué)習(xí)的欲望和激情，提高了解決問(wèn)題分析問(wèn)題的能力。在設(shè)計(jì)過(guò)程中,需要綜合運(yùn)用

51、各個(gè)學(xué)科（高等數(shù)學(xué)，工程圖學(xué)，理論力學(xué)，C 語(yǔ)言，材料力學(xué)等）的知識(shí)以及諸多計(jì)算機(jī)軟件程序（Word ，AutoCAD ，公式編輯器， Visual C++等）.這些平時(shí)學(xué)過(guò)，但是很少運(yùn)用的東西隨之時(shí)間的推移慢慢淡忘，這次課程設(shè)計(jì)，促使我再一次復(fù)習(xí)了以前學(xué)過(guò)的知識(shí)。同時(shí)，在運(yùn)用的過(guò)程中，遇到了種種問(wèn)題，有了更加深入學(xué)習(xí)的動(dòng)力和欲望。在設(shè)計(jì)時(shí)，同樣的計(jì)算可</p><p>　　能會(huì)有多種方法，這時(shí)候就需要我去分析，

52、對(duì)比，綜合考慮。因此，分析問(wèn)題，獨(dú)立解決問(wèn)題的能力有了極大的提高。</p><p>　　第三，性格以及學(xué)習(xí)態(tài)度的磨練。材料力學(xué)課程設(shè)計(jì)，是一項(xiàng)極其需要耐心與毅力的工作。計(jì)算時(shí)參數(shù)多，公式復(fù)雜，稍不留神就會(huì)出錯(cuò)。開(kāi)始時(shí)，我極其不習(xí)慣設(shè)計(jì)中遇到的繁瑣的公式推導(dǎo)。但是隨著設(shè)計(jì)的進(jìn)行，我慢慢地適應(yīng)了節(jié)奏，毅力和耐心越來(lái)越高，能夠持之以恒地堅(jiān)持一一絲不茍的態(tài)度計(jì)算每一個(gè)數(shù)據(jù)，推導(dǎo)每一個(gè)公式。這對(duì)于我以后的工作學(xué)習(xí)以及成長(zhǎng)，

53、都是極其寶貴的經(jīng)驗(yàn)。</p><p>　　一次課程設(shè)計(jì)，讓我學(xué)到了很多，成長(zhǎng)了很多，我很慶幸有了這樣一個(gè)機(jī)會(huì)，也希望以后會(huì)有更多的機(jī)會(huì)去鍛煉自己。</p><p>　　最后感謝老師耐心的指導(dǎo)和不辭辛苦的批閱，謝謝您！</p><p><b>　　六、參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　<<材料力學(xué)>&

54、gt; 孟光偉 聶毓琴主編 機(jī)械工業(yè)出版社</p><p>　　<<材料力學(xué)全解>> 朱偉民 孟光偉 主編 吉林大學(xué)出版社</p><p>　　<<材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)與課程設(shè)計(jì)>> 聶毓琴 吳宏 主編 機(jī)械工業(yè)出版社</p><p>　　<<C程序設(shè)計(jì)>> 譚浩強(qiáng) 著 清華大學(xué)出版社</p>