1、 材料力学课程设计材料力学课程设计 题目：龙门刨床门架计算题目：龙门刨床门架计算 一：课程设计的目的一：课程设计的目的 材料力学课程设计的目的是在于系统学习材料力学后，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，独立地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工程实际问题之目的。同时，可以使我们将 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；既把以前所学的知识综 合应用，又为后继课程打下基础，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。 1）使所学的材料力学知识系
2、统化，完整化。让我们在系统全面复习的基础 上，运用材料力学知识解决工程实际问题。 2）综合运用以前所学的各门课程的知识（高等数学、工程图学、理论力学、 算法语言、计算机等） ，使相关学科的知识有机地联系起来。 3）使我们初步了解和掌握工程实践中的设计思想和设计方法，为后续课程 的学习打下基础。 二：课程设计的任务和要求二：课程设计的任务和要求 要系统复习材料力学课程的全部基本理论和方法，独立分析、判断设计题目 的已知所求问题，画出受力分析计算简图和内力图，列出理论依据并导出计算公 式，独立编制计算程序，通过计算机给出计算结果，并完成设计计算说明书。 三：设计题目：龙门刨床门架计算三：设计题目：
3、龙门刨床门架计算 某龙门刨床门架示意图如图 1-1a 所示，可简化成图 1-1b 所示的钢架，尺寸 如图所示。危险工况有最大水平切削力 F，另外有两种力矩 Me1、Me2，作用位置 及作用方式如图 1-1b 所示。门架材料为灰铸铁（HT250） 。 1校核门架的强度。 （取安全系数 n=3） 2求门架上加力点的水平、垂直位移。 设计计算数据：7-5.2-16 F=150kN、错误错误! !未找到引用源。未找到引用源。=20kNm、错错 误误! !未找到引用源。未找到引用源。=48kNm 1-1a 1-1b 1-1c 1-1d 四：设计计算书说明书四：设计计算书说明书 4.1.4.1.设计分析：
4、设计分析： 将三个载荷水平切削力 F、两种力矩 Me1、Me2 分成三部分单独作用于构件 上，分别判断静不定次数、确定基本静定系、建立多余约束处的正则方程、计算 各系数ij 、iF，带入正则方程，求解多余约束力。 然后分别对两根横梁和立柱进行强度校核。 再用图形互乘法求出加力点的水 平和垂直位移。 4.2.4.2.设计方法设计方法 4.2.1.4.2.1.门架强度的校核门架强度的校核 将三个载荷水平切削力 F、两种力矩 M1、M2 分成三部分单独作用于构件上， 判断静不定次数、确定基本静定系、建立多余约束处的正则方程、计算各系数 ij 、iF，带入正则方程，求解多余约束力。 1 1、最大水平切
5、削力、最大水平切削力 F F 单独作用单独作用 利用已知结构特点进行简化如下图。 此结构为平面空间系统，因此，在门架的任意横截面上作用在门架平面内 的内力素都等于零。此外，门架的形状在门架平面内对 Y 轴式对称的，载荷作用 于中点对 Y 轴也是对称的。因此，在钢架的对称平面处的横截面处，反对称的内 力素 （扭矩和剪力） 也都等于零。 因而不等于零的仅仅是作用在水平面内的弯矩。 将门架沿对称平面揭开作为原超静定结构的静定基， 并加上两对多余约束力偶矩 X1、X2 如图： 建立对称平面处的变形协调条件 在所截开的对称平面处，不能产生相对的转动，由力法正则方程有 0 0 2121222 121211
6、1 F F XX XX 画出由已知力 F/2 引起的内力图和 X1=1、X2=1 的单位力引起的内力图，如 图（a） （b） （c）利用图乘法得： 此结构为灰铸铁，查资料得：E=100GPa,G=40Gpa 门架立柱包含非圆截面的扭转问题， 由图可知： 门架宽 2a=1200mm 高2l=1600mm； 立柱 A：H1=400mm B1=300mm H2=360mm B2=260mm； 横梁 B：h1=200mm b1=120mm h2=180mm b2=100mm； 经常表得 h/b=1.2,=0.166 ; h/b=1.5,=0.196 由插入法可得，1=0.179，2=0.184 所以： 立柱非圆截面 3344 111222 7.6910() At IH BHBm 横梁的 By I = 3333 -5 1122 b h0.120.20.10.18 3.1410 12121212 b h
