1、 材料力学课程设计 1 一一. .设计目的设计目的 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
2、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。 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， 材料力学课程设计 2 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。 1
3、 /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 /MPa FA/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 m ax f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
4、 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=15300, 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。 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。 材料力学课程设计 3 支座编号从左向右依次为 0，1，2，3。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
5、荷作用下 的弯矩 图如下 图所示。 为便于 计算， 令 0112233445 ,LlLlLlLlLl。 由此可得， w1= 3 111 211 3812 qLLqL w2= 3 222 211 3812 qLLqL w3= 3 333 211 3812 qLLqL 由上图可知，各个部分形心位置 材料力学课程设计 4 a1= 1 L/2,a2=b2= 2 L/2,b3= 3 L/2. 梁在左端和右端分别有外伸部分， 0 026801.12948 A MFLKNmKNm 4 341002.18610 B MFLKNmKNm 根据三弯矩方程： 11 1111 1 26() nnnn nnnnnnn
6、nn w awb MlMllMl ll 对跨度 L1 和 L2 写出三弯矩方程为： 1122 0111222 12 26() w aw b MLMLLML LL 对跨度 L2 和 L3 写出三弯矩方程为： 3322 1222333 23 26() w bw a M LMLLML LL 解上面的方程组可得： M1=-10348.69 K Nm M2=-8910.73 K Nm 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 材料力学课程设计 5 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= 2 0111 1 10 2 MMqlN dl 可得到,Nd
