吉林大学交通学院材料力学课程设计(HZ140TR2后置旅游车底盘车架)

word文档 可自由复制编辑 吉林大学材料力学 课程设计

学院：交通学院 指导老师：郭桂凯 姓名： 王炜超 学号：44120719 word文档 可自由复制编辑

目录 1.设计目的 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 3 2.设计题目 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 3 3.设计计算过程 - - - - - - - - - - - - - - - - - 4 4.设计体会- - - - - - - - - - - - - - - - - 19 5.参考书目录- - - - - - - - - - - - - - - - - 19

word文档 可自由复制编辑 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。 word文档 可自由复制编辑

满载时，前部受重力FA作用，后部受到重力FB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/lm 2/lm 3/lm 4/lm 5/lm 1/hm 1/bm 2/hm 1.1 1.6 3.1 1.6 2.1 0.1 0.06 0.12

2/bm 3/hm 3/bm t /m E/GPa

[σ]/MPa

F

A

/N

0.08 0.11 0.07 0.005 210 160 2680 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。 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maxf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=15500, FA=2680N, FB=4100N. 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。 1， 解：题意和图形可知，此结构为三次超静定，由于水平方向力 word文档 可自由复制编辑

为零，故可化为二次超静定。如图0，去掉C处的约束，建立静定基：

由于C处的竖直位移为零，所以有f0=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）

图一 ②q单独作用（图2） word文档 可自由复制编辑

图二 ③Fc单独作用（图3）

图三 ④Fb单独作用（图4）

图四 ⑤Fg单独作用（图5）

图五 ⑥作用在C点的单位力单独作用（图6） word文档 可自由复制编辑

图六 Δa=1/2*2.7*7236*0.9-1/2*3.1*7236*16/15=-20755.26 Δc=1/2*1.6*Fc*1.6*16/15+1/2*3.1*Fc*1.6*16/15=1504/375Fc Δq=-1/3*1.6*19840*1.2-23024*0.8=-31116.8 Δg=1/2*3.1*Fg*1.6*8/15=496/375Fg Δb=1/2*3.1*15170*8/15=-12540.53 ∵ƒC=∆a+∆c+∆q+∆g+∆b=0 ∴4Fc+1.3Fg=64412.59 (Ⅰ) 同理，在G点加载一单位力，作出其力矩图（图7）

图七 ∵ƒg=∆a+∆c+∆q+∆g+∆b=0 ∴1.32Fc+4Fg=101025.04 （Ⅱ） 由（Ⅰ）（Ⅱ）可知： Fc=8843N word文档 可自由复制编辑

Fg=22338N 又因为： Fd+Ff=73249 Ma=0 得：Fd=47068N Fd=26181N 2， 画出车架的剪力图，如图所示:

车架弯矩图: word文档 可自由复制编辑

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：

maxmaxz

MyI

其中zI可由公式：33(2)(2)12zbhbthtI求得 611.962510zI

623.75583310zI

632.7641710zI

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fmax的值以及所发生的截面，画出车架挠曲线的大致形状。 由能量法可知，最大挠度在剪力为零处取得，即为A,B,M,N,K点 其中M距离A点1.5,N距离A点4.5，K距离A点6.2 现求这五个点的挠度： (1) A点的挠度： word文档 可自由复制编辑

在A点加一个向下的单位力，并作出其弯矩图（图10），如下 图10 所以： a. 将图10与图1图乘可得，代入数值计算可得， ∆1=-41.904 b. 将图10与图2图乘可得，代入数值计算可得， ∆2=72.53 c. 将图10与图3图乘可得，代入数值计算可得， ∆3=-97 d. 将图10与图4图乘可得，代入数值计算可得， ∆4=-55.37 e. 将图10与图5图乘可得，代入数值计算可得， ∆5=34.68 即：|ƒa|=-5.3mm

2）求M点的挠度 在M点加上一个向下的单位力，其弯矩图(图11)如下： word文档 可自由复制编辑

图11 图11与图1图乘，代入数值计算可得： ∆1=4.80 图11与图2图乘，代入数值计算可得： ∆2=52.9 图11与图3图乘，代入数值计算可得： ∆3=-34.38 图11与图4图乘，代入数值计算可得： ∆4=-22.56 图11与图5图乘，代入数值计算可得： ∆5=14.13 所以：|ƒm|=0.794mm （3）求N点的挠度

在N点加上一个向下的单位力，其弯矩图(图12)如下：

图12 word文档 可自由复制编辑

图12与图1图乘，代入数值计算可得： ∆1=-8.21 图12与图2图乘，代入数值计算可得： ∆2=-22.48 图12与图3图乘，代入数值计算可得： ∆3=16.53 图12与图4图乘，代入数值计算可得： ∆4=31.63 图12与图5图乘，代入数值计算可得： ∆5 =-2.24 所以：|ƒn|= -19.06mm （4）求K点的挠度

在K点加上一个向下的单位力，其弯矩图(图13)如下：

图13 图13与图1图乘，代入数值计算可得： ∆1=3.31 mm 图13与图2图乘，代入数值计算可得： ∆2=14.73 mm 图13与图3图乘，代入数值计算可得： word文档 可自由复制编辑

∆3 = --7.76 mm 图13与图4图乘，代入数值计算可得： ∆4=-36.7 mm 图13与图5图乘，代入数值计算可得： ∆5=23.26 mm 所以： |ƒk|=1.90mm

5) 求B点的挠度 在B点加上一个向下的单位力，其弯矩图(图14)如下：

图14 图14与图1图乘，代入数值计算可得： ∆1=17.54 mm 图14与图2图乘，代入数值计算可得： ∆2=94.13 mm 图14与图3图乘，代入数值计算可得： word文档 可自由复制编辑

∆3=-41.0 mm 图14与图4图乘，代入数值计算可得： ∆4=-252.3 mm 图14与图5图乘，代入数值计算可得： 所以 ∆5=216.4 mm 所以：|ƒb|=-55.2 mm 综上所述，考虑到每个点的偏离位置，故作出其挠度曲线。

易知，挠度最大发生在B截面。画出弯矩分布图（图15）

图15 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。 解：根据弯曲正应力的强度条件