HZ140TR2后置旅游车底盘车架_材料力学课程设计说明书.docx

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起来.4 .综A运用以露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F八作用，后部受到重力FS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。及有关数据由下面数表给出。11mI2Im3/mIJmI5Imhmb、/mh2tn1.11.63.11.62.10.10.060.12b2/mh3/"1b3mt/mE/GPaMPaE/N0.080.110.070.00521016026801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hb=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=15500Nm,Fj2680N,Ff1=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0,1,2,3o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Zt)=ZP1I=12,12=I391y=14,14=I5。由此可得,V1=-×-q11×11=1qk381,121w2=×2×12=123由上图可知，各个部分形心位置a1=112,a2=b2=122,b3=1J2.梁在左端和右端分别有外伸部分,MI=-FAX1O=-2680X1.1=-2948N.mM3=-Fb×14=-413O×2.1=-8673N.m根据三弯矩方程:M1t,/+2Mn(1n+/,)+MJ.-1nnnn+!/÷1+1对跨度11和12写出三弯矩方程为:M011+2,(11+12)+M212=-6(幽+地)1112卬2。2I对跨度12和13写出三弯矩方程为:M112+2M2(12+13)+M31i=-6(解上面的方程组可得:MI=-Io488.21N.mM2=-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=+可得至J,Nd1=4002.37N,Nc=,+1-TVJ1=23477.63N同理可得：Nd2=23555.97NNf2=24494.03NNf1=1332.99NNg=27597.0IN其中Nd=Nd1+Nd2=27558.34N,Nf=Nf1+Nf2=25827.O2N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。FaFbACDFjBNcNdNfNg（1）剪力图。单位（N）FQ29927.72(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:-I1ax1>1IIniaxJ其中人可由公式：/，加-S-2f)(12”求得126 =1.9625X1oFA2=3.755833×IO63=2.76417×106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。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。FaFbq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"&max=尸+/2)Fb单独作用时MMmaX=Fb(I#Z5)NC单独作用时NcNg单独作用CD部分均布载荷单独作用时m,cd=T"“qKDF段均布载荷单独作用时尸max=干OM4FG段单独作用时M"Gmax=-(I)求A点挠度M/4max-'1+'2在A端加单位力，弯矩图如上图所示。由图乘法可知：=f½ME1Fa单独作用下A点挠度：r-I/I/11I/2I1/4+Of=-I-M×-M+MX/a,EI212,/,+Z2”max31÷2famaxJEI2221+2gZ1÷2ramax2+¾111I24a12+M×2-M4/MX一ME_7/+/amax/+/_FamaxT?1iv/4max人iviFnmaxFb单独作用下A点挠度：fA2亩5(幽外maxX"FhmaxNC单独作用下A点挠度：",21"11z+-12A3=-p,/2.%。4><-俳2+2/3.94乂3知用2Ng单独作用下A点挠度Zu=_-34×maxCD部分均布载荷单独作用时A点挠度:I+2k_/Vzf/×44J/1f_f3ivicCDma×12/+/4max十?13ivimax入3gCDmaxDF段均布载荷单独作用时A点挠度：121a6=gjMqDFmax4XM岸maxFG段均布载荷单独作用时A点挠度：fA1=亩-5AM"maxX-Mq尸GmaX综上得：=i+2+3÷4÷A5+6+7=5.3根机(2)求CD中点E挠度，在E处加单位力1。MfEmaX=I2I2Fa单独作用下CD中点挠度：I+组!1/"12A1彳用InaXX+，M/EmaXXWMFanmJti12ZZZIIy乙JFb单独作用下CD中点挠度：f2gj-2/EmaXX§MFbmaxz21-Nc单独作用下CD中点挠度：%=_/M1N.%+，Nc卜,M2Ng单独作用下CD中点挠度4=-Ng./4X；MyEmaXCD部分均布载荷单独作用时CD中点挠度:MqEDn=q4*MqCEmaX为便于计算，将CD部分一分为二，分别画出其弯矩图。然后图乘。I，312-I1fE5=7ED×7./Emax÷-/3(1EDmaxX2/Emax|十E12132423JE121，2a.7.21.2/宁MzEmaXX不夕2+5/3.MgCEmaXX§M小maxDF段均布载荷单独作用时CD中点挠度：121/£6=_否WMqOFnm13M庐maxFG段均布载荷单独作用时CD中点挠度:E1=亩5h，/"GmaxX§MyEmaX综上得：A=Ai+A2+A34A4+A5+A6+A7=-o.794w?(3)求DF中点O挠度，在O处加单位力1。"/Omax=4/4fo=./DmaxXQMFamaXFa单独作用下DF中点挠度:-1-ME1234/JFb单独作用下DF中点挠度：f2zz-"gj-g,3MOmax'JMEnmNC单独作用下DF中点挠度：狐二Jp3MOaX；Nc4Ng单独作用下DF中点挠度f4=-I3,Afy0maxx：Ng1匕(21，2.CD部分均布载荷单独作用时DF中点挠度:f5=gj，MQmaXX-MKDmaxDF段均布载荷单独作用时DF中点挠度：f6=1E17MRmaXfoi=5AM/DmaxXMq/Gmax综上得：=1+)2+)3÷4+6+>7=19.06(4)求FG中点K挠度，在K处加单位力1。MfKmaX=IJ2Fa单独作用下DF中点挠度:I+-1/'5十人125jMjKma×X/+/MFbma×+/4MJKmaXX1MFbmaxNc单独作用下DF中点挠度：加=一：曰3,场卜;阳2t121JNg单独作用下DF中点挠度九=一ggMma×xNg.(+g4.Ng.(xM%maz21CD部分均布载荷单独作用时DF中点挠度：f=11/×-MJK5匚o勺""CQmax公v/KmaxDF段均布载荷单独作用时DF中点挠度:f=E1221mMqDFmaxb×fKmaxFG段均布载荷单独作用时DF中点挠度G7=IEZ214+15q*14*148I/312-M-×-M+/M×-M3/'"Kmax24"ax?勺qFKmx人maxFb单独作用下B点挠度：11/2/-11I+京二百八/用如XXWrfrMmm+e1z312z4÷43/4+/5JE1/4+/5/4+/5.24-112z5÷-12+gj-2+1ymaxX-I1-MFbgX+5,5M乃max×-maxNC单独作用下B点挠度：f1i3=Nc4X/BmaxJ>jgj2J/3JbmaxNg单独作用下B点挠度1+组115十q12f1i4M4.Ng.14XMjBmaX+小,Ng1XqMjBmaK匕1:2，,5+4，3CD部分均布载荷单独作用时B点挠度:f5=E1.imaxxgM,QmaxDF段均布载荷单独作用时B点挠度E13Z/I-MqDFmaxhXJBmaxFG段均布载荷单独作用时B点挠度:/+迨I'5丁1ryff=_MI×4