課程設(shè)計--hz140tr2后置旅游車底盤車架

1、<p>　　課程設(shè)計--HZ140TR2后置旅游車底盤車架</p><p><b>　　一.設(shè)計目的 </b></p><p>　　本課程設(shè)計的目的是在于系統(tǒng)學(xué)習(xí)完材料力學(xué)之后，能結(jié)合工程中的實(shí)際問題，運(yùn)用材料力學(xué)的基本理論和計算方法，獨(dú)立的計算工程中的典型零部件，以達(dá)到綜合運(yùn)用材料力學(xué)的知識解決實(shí)際問題的目的。同時，可以使學(xué)生將材料力學(xué)的理論和現(xiàn)代計算方法

2、及手段融為一體。既從整體上掌握了基本理論和現(xiàn)代的計算方法，又提高了分析問題、解決問題的能力，又為后繼課程（零件、專業(yè)課等）打下基礎(chǔ)，并初步掌握工程中的設(shè)計思想和設(shè)計方法，對實(shí)際工作能力有所提高。具體的有以下六項(xiàng)： </p><p>　　1. 使學(xué)生的材料力學(xué)知識系統(tǒng)化完整化；</p><p>　　2. 在全面復(fù)習(xí)的基礎(chǔ)上，運(yùn)用材料力學(xué)知識解決工程中的實(shí)際問題；</p>&l

3、t;p>　　3. 由于選題力求結(jié)合專業(yè)實(shí)際，因而課程設(shè)計可以把材料力學(xué)知識與專業(yè)需要結(jié)合起來；</p><p>　　4. 綜合運(yùn)用以前所學(xué)習(xí)的各門課程的知識，使相關(guān)學(xué)科的只是有機(jī)的聯(lián)系起來；</p><p>　　5. 初步了解和掌握工程實(shí)踐中的設(shè)計思想和設(shè)計方法；</p><p>　　6. 為后續(xù)課程的教學(xué)打下基礎(chǔ)。</p><p>&

4、lt;b>　　二，設(shè)計題目 </b></p><p>　　HZ140TR2后置旅游車底盤車架簡化后如下圖所示。</p><p>　　滿載時，前部受FA重力作用，后部FB受到重力作用，乘客區(qū)均布載荷為（含部分車身重），梁為變截面梁。計算過程重忽略圓角的影響。并把梁抽象為等厚度閉口薄壁矩形截面的階梯梁。材料的彈性模量E、許用應(yīng)力[σ]及有關(guān)數(shù)據(jù)由下面數(shù)表給出。</p&g

5、t;<p>　　1.計算前簧固定端C處，前簧滑板D處、后簧固定端F處、后簧滑板G處的支反力。</p><p>　　2.畫出車架的內(nèi)力圖。</p><p>　　3.畫出各截面上彎曲正應(yīng)力最大值沿軸線方向的變化曲線。</p><p>　　4.用能量法求出車架最大撓度fmax的值及所發(fā)生的截面，畫出車架撓曲線的大致形狀。</p><p&g

6、t;　　5.若壁厚t不變，取h/b=1.5，按等截面梁重新設(shè)計車架截面尺寸。</p><p><b>　　三，設(shè)計計算過程 </b></p><p>　　以下計算q=16000N/m FA=2680N F B=5300N</p><p>　　計算前簧固定端C處，前簧滑板D處，后簧固定端F處，后簧滑板G處的支座反力。由題意和圖形克制，此

7、結(jié)構(gòu)為三次超靜定，由于水平方向力為零，故可化為二次超靜定。如圖0，去掉C處的約束，建立靜定基：</p><p><b>　?。▓D0）</b></p><p>　　由于C處的豎直位移為零，所以有f0=0;分別作出FA,FB,FC,FG,q單獨(dú)作用下引起的彎矩圖，并作出C點(diǎn)單位力作用下的彎矩圖，利用公式，對彎矩圖的每一個部分分別應(yīng)用圖乘法，然后求出其總和。于是可得：<

8、;/p><p>　?、貴a單獨(dú)作用（圖1）</p><p><b>　?。▓D1）</b></p><p>　　②q單獨(dú)作用（圖2）</p><p><b>　?。▓D2）</b></p><p>　　③Fc單獨(dú)作用（圖3）</p><p><b>

9、　?。▓D3）</b></p><p>　?、蹻b單獨(dú)作用（圖4）</p><p><b>　?。▓D4）</b></p><p>　　⑤Fg單獨(dú)作用（圖5）</p><p><b>　?。▓D5）</b></p><p>　　⑥作用在C點(diǎn)的單位力單獨(dú)作用（圖6）<

10、;/p><p><b>　?。▓D6）</b></p><p>　　由所畫圖形，結(jié)合圖乘法，即圖1，2,3,4,5分別于圖6相乘可得：</p><p><b>　　?1==</b></p><p><b>　　?2= -</b></p><p><b&g

11、t;　　?3= =</b></p><p><b>　　?4==</b></p><p><b>　　?5==</b></p><p>　　?C=?1+?2+?3?4+?5=0</p><p><b>　　所以：</b></p><p>　　

12、1.3Fg+4Fc=67727.32……………………………………..</p><p>　　同理，在G點(diǎn)加載一單位力，作出其力矩圖（圖7）</p><p><b>　?。▓D7）</b></p><p>　　將圖1~5分別和圖7圖乘可得：</p><p><b>　　?’1=(-1)=</b></

13、p><p><b>　　?’2==</b></p><p><b>　　?’3==</b></p><p><b>　　?’4=</b></p><p><b>　　?’5=</b></p><p>　　?G=?’1+?’2+?’3+?

14、’4+?’5=0</p><p><b>　　所以：</b></p><p>　　1.3FC+4FG=92010.29……………………………………….</p><p>　　聯(lián)立以上兩個方程，解得：</p><p>　　FC=10572.5 N</p><p>　　FG=19566.5 N</

15、p><p><b>　　由</b></p><p><b>　　得，</b></p><p>　　解得FD=43158 N</p><p>　　FF=35483 N</p><p>　　畫出車架的剪力圖，如圖所示（圖7）</p><p><b>

16、　　（圖7）</b></p><p><b>　　車架彎矩圖（圖8）</b></p><p><b>　?。▓D8）</b></p><p>　　3.畫出截面上正應(yīng)力最大值沿軸線方向的變化曲線。因?yàn)?lt;/p><p>　　所以σ的變化曲線與M圖相似，但由于C點(diǎn)和G點(diǎn)處截面面積有突變，故在這兩

17、點(diǎn)應(yīng)力有突變，變化曲線如下圖（圖9）所示：</p><p><b>　　（圖9）</b></p><p>　　4. 用能量法求出車架最大撓度fmax的值以及所發(fā)生的截面，畫出車架撓曲線的大致形狀。</p><p>　　由能量法可知，最大撓度在剪力為零處取得，即為A,B,M,N,K點(diǎn)</p><p>　　其中M距離A點(diǎn)1.

18、6,N距離A點(diǎn)4.5，K距離A點(diǎn)6.2</p><p>　　現(xiàn)求這五個點(diǎn)的撓度：</p><p><b>　　A點(diǎn)的撓度：</b></p><p>　　在A點(diǎn)加一個向下的單位力，并作出其彎矩圖（圖10），如下</p><p><b>　?。▓D10）</b></p><p>&

19、lt;b>　　所以：</b></p><p>　　將圖10與圖1圖乘可得，代入數(shù)值計算可得，</p><p><b>　　?1=-+</b></p><p><b>　　=-41.904</b></p><p>　　將圖10與圖2圖乘可得，代入數(shù)值計算可得，</p>

20、<p><b>　　?2==72.53</b></p><p>　　將圖10與圖3圖乘可得，代入數(shù)值計算可得，</p><p><b>　　?3==-97</b></p><p>　　將圖10與圖4圖乘可得，代入數(shù)值計算可得，</p><p>　　?4==-55.37</p>

21、<p>　　將圖10與圖5圖乘可得，代入數(shù)值計算可得，</p><p><b>　　?5==34.68</b></p><p><b>　　即</b></p><p>　　|?a|=-4.066mm</p><p><b>　?。?）求M點(diǎn)的撓度</b></p

22、><p>　　在M點(diǎn)加上一個向下的單位力，其彎矩圖(圖11)如下：</p><p><b>　　圖11</b></p><p>　　圖11與圖1圖乘，代入數(shù)值計算可得：</p><p><b>　　?1==4.80</b></p><p>　　圖11與圖2圖乘，代入數(shù)值計算可得：

23、</p><p><b>　　?2==52.9</b></p><p>　　圖11與圖3圖乘，代入數(shù)值計算可得：</p><p>　　?3==-34.38</p><p>　　圖11與圖4圖乘，代入數(shù)值計算可得：</p><p>　　?4==-22.56</p><p>　

24、　圖11與圖5圖乘，代入數(shù)值計算可得：</p><p>　　?5= =14.13</p><p><b>　　所以</b></p><p>　　|?m|=14.89 mm</p><p><b>　?。?）求N點(diǎn)的撓度</b></p><p>　　在N點(diǎn)加上一個向下的單位力，

25、其彎矩圖(圖12)如下：</p><p><b>　?。▓D12）</b></p><p>　　圖12與圖1圖乘，代入數(shù)值計算可得：</p><p><b>　　?1==-8.21</b></p><p>　　圖12與圖2圖乘，代入數(shù)值計算可得：</p><p>　　?2==-

26、22.48</p><p>　　圖12與圖3圖乘，代入數(shù)值計算可得：</p><p><b>　　?3==16.53</b></p><p>　　圖12與圖4圖乘，代入數(shù)值計算可得：</p><p><b>　　?4==31.63</b></p><p>　　圖12與圖5圖乘

27、，代入數(shù)值計算可得：</p><p>　　?5=- =-2.24</p><p><b>　　所以</b></p><p>　　|?n|=16.23mm</p><p><b>　　（4）求K點(diǎn)的撓度</b></p><p>　　在K點(diǎn)加上一個向下的單位力，其彎矩圖(圖13)

28、如下：</p><p><b>　?。▓D13）</b></p><p>　　圖13與圖1圖乘，代入數(shù)值計算可得：</p><p>　　?1==3.31 mm</p><p>　　圖13與圖2圖乘，代入數(shù)值計算可得：</p><p>　　?2==14.73 mm</p><p&g

29、t;　　圖13與圖3圖乘，代入數(shù)值計算可得：</p><p>　　?3= = --7.76 mm</p><p>　　圖13與圖4圖乘，代入數(shù)值計算可得：</p><p>　　?4==-36.7 mm</p><p>　　圖13與圖5圖乘，代入數(shù)值計算可得：</p><p>　　?5==23.26 mm</p&g

30、t;<p><b>　　所以：</b></p><p>　　|?k|=2.76 mm</p><p>　　(5) 求B點(diǎn)的撓度</p><p>　　在B點(diǎn)加上一個向下的單位力，其彎矩圖(圖14)如下：</p><p><b>　?。▓D14）</b></p><p&g

31、t;　　圖14與圖1圖乘，代入數(shù)值計算可得：</p><p>　　?1==17.54 mm</p><p>　　圖14與圖2圖乘，代入數(shù)值計算可得：</p><p>　　?2==94.13 mm</p><p>　　圖14與圖3圖乘，代入數(shù)值計算可得：</p><p>　　?3==-41.0 mm</p>

32、<p>　　圖14與圖4圖乘，代入數(shù)值計算可得：</p><p>　　?4==-252.3 mm</p><p>　　圖14與圖5圖乘，代入數(shù)值計算可得：</p><p><b>　　所以</b></p><p>　　?5=+ =216.4 mm</p><p><b>　

33、　所以：</b></p><p>　　|?b|=34.17 mm</p><p>　　綜上所述，考慮到每個點(diǎn)的偏離位置，故作出其撓度曲線。</p><p>　　易知，撓度最大發(fā)生在B截面。畫出彎矩分布圖（圖15）</p><p><b>　　（圖15）</b></p><p>　　5.

34、若壁厚t不變，取h/b=1.5，按等截面梁重新設(shè)計車架截面尺寸。設(shè)截面對中性軸的慣性矩為I，由于車架為薄壁，則</p><p><b>　　由已知整理得：</b></p><p><b>　　I=</b></p><p><b>　　h/b=1.5</b></p><p>&l

35、t;b>　　σmax[σ]</b></p><p>　　Mmax/wmax[σ]</p><p>　　Mmax=11129.2 Mpa</p><p>　　Ymax/I=Wmax</p><p>　　令t=0.005m </p><p>　　使用mathematica計算可得</p>

36、<p>　　所以取h=0.126m</p><p><b>　　b=0.084m</b></p><p><b>　　6.計算機(jī)編程圖框</b></p><p>　　部分程序以及其運(yùn)算結(jié)果如下：</p><p>　　7.計算結(jié)果分析與討論：</p><p>　　計算

37、的記過基本合理，但仍然存在著不少的誤差。計算過程中忽略了圓角的影響，并且把梁抽象為等厚度的閉口波形矩形截面，簡化了計算的復(fù)雜度，但是誤差也隨之增加。在計算支座反力時，可以有多種選擇，既可以去掉C G,也可以去掉D F 兩個點(diǎn)。另外，撓度曲線也存在一定的誤差，要是結(jié)果更精確，應(yīng)使用matlab和mathmatic軟件繪制圖像。</p><p>　　8.課程設(shè)計總結(jié)和心得體會。</p><p>

38、;　　通過這次課程設(shè)計，使我系統(tǒng)的復(fù)習(xí)了上學(xué)期的材料力學(xué)，并且對知識的運(yùn)用能力有了較大的提高。由于以前沒有做過類似的課程設(shè)計，因此在設(shè)計過程中遇到了不少的困難，但是通過自己的努力和老師同學(xué)的幫助，這些困難一一克服，在設(shè)計過程中，不僅僅使我的知識得到了鞏固，而且還重溫了AUTO CAD WORD C語言等知識，大大的開拓了視野和提高了自我的動手能力。最后感謝老師的不倦教誨。</p><p><b>　

39、　參考文獻(xiàn)：</b></p><p>　　《材料力學(xué)》孟廣偉 聶毓琴 機(jī)械工業(yè)出版社</p><p>　　《機(jī)械設(shè)計》譚慶昌 高等教育出版社</p><p>　　《C程序設(shè)計》譚浩強(qiáng) 清華大學(xué)出版社</p><p>　　《AUTOCAD計算機(jī)繪圖教程》侯洪生 科學(xué)出版社</p><p>　　《材料