材料力学课程设计
设计题目：
HZ140TR2后置旅游车底盘车架的静力及强度刚度分析
目 录
一、课程设计的目的 …………………………………2 二、设计题目 …………………………………………2 三、设计计算过程 ……………………………………3
1、计算C、D、F、G处支反力……………………………………………3
2、画出车架内力图 ………………………………………………………6
3、画出截面上弯曲正应力最大值沿轴线方向的变化曲线 ……………8
4、求最大挠度并画出挠度曲线 …………………………………………9
5、按等截面梁重新设计车架截面尺寸…………………………………17
四、程序设计…………………………………………17 五、设计体会…………………………………………20 六、参考书目录………………………………………20
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一、课程设计的目的
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。
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
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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。 l1/m 1.1 l2/m 1.6 l3/m 3.1 l4/m 1.6 t /m l5/m 2.1 h1/m 0.1 b1/m 0.06 [σ]/MPa 160 h2/m 0.12 b2/m 0.08 h3/m 0.11 b3/m 0.07 E/GPa 210 FA/N 2680 0.005 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fmax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=16000, FA=2680N, FB=4800N
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。
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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荷作用下的弯矩图如下图所示。为便于计算，令L0?l1,L1?l2,L2?l3,L3?l4,L4?l5。
由上图可知，各个部分形心位置 a1=L1/2,a2=b2=L2/2,b3=L3/2. 由此可得，
w1=2?1qL13381?L1?12qL1
w2=23?118qL2?L2?12qL32
w3=23?18qL13?L3?12qL33
由上图可知，各个部分形心位置 a1=L1/2,a2=b2=L2/2,b3=L3/2. 梁在左端和右端分别有外伸部分
M0??FA?L0??2.680?1.1KN?m??2948N?mM
3??FB?L4??4.800?2.1KN?m??10080N?m根据三弯矩方程：
Mn?1ln?2Mn?ln?lwnanwn?1n?1??Mn?1ln?1??6(l?bn?1) nln?1对跨度L1和L2写出三弯矩方程为：
M1a1w20L1?2M1?L1?L2??M2L2??6(wL?b2) 1L2对跨度L2和L3写出三弯矩方程为：
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