材力課程設(shè)計

1、學號：159 答辯成績： 設(shè)計成績：材料力學課程設(shè)計設(shè)計與計算說明書設(shè)計題目： 解放CA10B汽車前橋在滿載緊急制動工況下的強度設(shè)計、疲勞校核及剛度計算 圖號及數(shù)據(jù)號： 73211 教學號： 17080705 學院： 交通學院 學生姓名： 代文峰 指導老師： 麻凱 目錄一、材料力學課程設(shè)計的目的及意義二、問題重述三、外力分析四、內(nèi)力分析五、應(yīng)力分析六、疲勞計算七、討論改進方法八、變形計算九、程序說明框圖及程序十、定性分析四種工況下前橋的變形特點十一、引起疲勞破壞的原因十二、材料力學課程設(shè)計中的體會和收獲十三、參考文獻一、材料力學課程設(shè)計的目的及意義本課程設(shè)計是在系統(tǒng)學完材料力學課程之后，結(jié)合工

2、程實際中的問題，運用材料力學的基本理論和計算方法，獨立地計算工程中的典型零部件，以達到綜合運用材料力學知識解決工程實際問題的目的。同時，可以使學生將材料力學的理論和現(xiàn)代計算方法及手段融為一體，既從整體上掌握了基本理論和現(xiàn)代計算方法，又提高了分析問題、解決問題的能力；既是對以前學習知識的綜合運用，又為后續(xù)課程的學習打下基礎(chǔ)，并初步掌握工程設(shè)計思想和設(shè)計方法，使實際工作能力有所提高。具體有以下六項：1使所學的材料力學知識系統(tǒng)化、完整化。2在系統(tǒng)全面復(fù)習的基礎(chǔ)上，運用材料力學知識解決工程實際中的問題。3由于選題力求結(jié)合專業(yè)實際，因而課程設(shè)計可以把材料力學知識與專業(yè)需要結(jié)合起來。4綜合運用以前所學的各

3、門課程的知識（高等數(shù)學、工程圖學、理論力學、算法語言、計算機等），使相關(guān)學科的知識有機的結(jié)合起來。5初步了解和掌握工程實踐中的設(shè)計思想和設(shè)計方法。6為后續(xù)課程的教學打下基礎(chǔ)。二、問題重述解放CA10B載貨汽車前橋的結(jié)構(gòu)和尺寸如圖3所示（不計圓角、孔、槽的影響），汽車的前輪距為L,前鋼板彈簧中心距為R，汽車輪胎半徑（負載下或行駛中）為r，前軸的材料為優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼（牌號45），薄壁截面的厚度均為t,有關(guān)數(shù)據(jù)見表1。 a) 已知汽車滿載靜止時前軸左右鋼板彈簧座的載荷為，如圖3a。固定數(shù)據(jù)表1（尺寸單位：mm）17007404902901202808083.511013292658370658312

4、0528595241807022001200.840.781.81.60.80.10.05 下面給出幾種工況時的受力情況。(1) 動載工況：汽車行駛在不平路面時受到垂直沖擊，每個輪胎的支反力變?yōu)?，前輪的行駛阻力為，如圖3b。（2）制動工況：在制動時，由于減速慣性力的影響，更多的汽車重量向前橋轉(zhuǎn)移，前橋增載而后橋減載，當緊急制動時，每個車輪的法向載荷增為，每個車輪的切向制動力為，如圖3c。 （3）側(cè)滑工況：汽車前輪側(cè)向滑移時，兩側(cè)車輪承受的垂直載荷不同，地面對輪胎的反力沿軸向，如圖3d。要求完成下列問題：（1）畫出前橋的內(nèi)力圖；（2）計算危險截面的主應(yīng)力及方位，依據(jù)強度條件進行校核；（3）定性分

5、析靜載、動載、緊急制動、側(cè)滑四種工況下，前橋的變形特點；（4）按圖示簡化后的變截面結(jié)構(gòu)，計算前橋AK兩截面的相對垂直位移和在xoy平面內(nèi)的相對轉(zhuǎn)角；（5）計算mm截面的疲勞強度，疲勞安全系數(shù)n3。注意：A）計算時不計主銷中心距與兩輪距之間尺寸的差異；B）可將圓弧ABC視為AC直線來近似計算；C）將AG、GS、SJ、JO段分別視為等截面計算。設(shè)計計算數(shù)據(jù)2制動工況11 12961635三、外力分析即即由于圖形對稱，故 將移到A點，隨之產(chǎn)生一個扭矩 同理 將移到A點，隨之產(chǎn)生另一個扭矩同理 即 四、內(nèi)力分析 對前橋傾斜部分進行內(nèi)力分析 在平面內(nèi) 對水平部分進行受力分析，由于圖形為對稱圖形，故KH間

6、不存在剪力，扭矩 在平面內(nèi) 內(nèi)力圖五、應(yīng)力計算1、A、G處截面 A處截面位于傾斜部分始端，故彎矩為0，根據(jù)受力情況分析可知該截面左下角邊緣點為危險點 故滿足強度要求G處截面故滿足強度要求 2、C處截面 C處截面位于水平部分初始端,危險點為右上角 故滿足強度要求 3、K處截面 K處截面位于受力處，右上角為危險點 故滿足強度要求4、O處截面 O處截面為部件中點，扭矩不存在，右上角危險點 故滿足強度要求六、疲勞計算mm截面處 ，故部件為非對稱循環(huán)下構(gòu)件 規(guī)定疲勞安全系數(shù)n=3, 故不滿足強度要求七、改進方法由上述計算可以看出構(gòu)件的疲勞強度是不滿足要求的，所以為了提高構(gòu)件的疲勞強度有以下兩種方法一、

7、為了消除或減緩應(yīng)力集中，在構(gòu)件設(shè)計時，構(gòu)件外形應(yīng)盡量避免出現(xiàn)方形直角或帶有尖角的孔或槽，截面變化處采用足夠大的過度圓角。二、 提高構(gòu)件表面強度，一是從加工入手提高表面加工質(zhì)量。二是增強表面強度，即表面熱處理或化學處理，如表面高頻淬、，摻碳、氮化等或表層用滾壓、噴丸等冷加工辦法。八、變形計算 在XOY平面內(nèi) 九、程序框圖和程序及結(jié)果#include<stdio.h>#include<math.h>#define E 210000000000int main()int i, j, k;long double t=0,m=0;long double a2,b2,c4,d4,e

8、1,f1,I3;printf("enter array a:n");for(k=0;k<2;k+)scanf("%f",&ak);printf("enter array b:n");for(k=0;k<2;k+)scanf("%f",&bk);printf("enter array c:n");for(k=0;k<4;k+)scanf("%f",&ck);printf("enter array d:n");for(

9、k=0;k<4;k+)scanf("%f",&dk);printf("enter array e:n");for(k=0;k<1;k+)scanf("%f",&ek);printf("enter array f:n");for(k=0;k<1;k+)scanf("%f",&fk);printf("enter array I:n");for(k=0;k<3;k+)scanf("%f",&Ik);for(

10、k=0;k<3;k+)while(i=0)for(j=0;j<2;j+)t+=aj*bj;m+=t/(E*Ii);while(i=1)for(j=0;j<4;j+)t=0;t+=cj*dj;m+=t/(E*Ii);while(i=2)for(j=0;j<1;j+)t=0;t+=ej*fj;m+=t/(E*Ii);printf("m=%fn",m);十、變形特點分析 在XOY平面內(nèi)，汽車前橋變形如下圖 在YOZ平面內(nèi)，汽車前橋受力情況與XOY內(nèi)大致相同，即把各段變形曲線沿著桿旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)到 YOZ平面內(nèi)，即為汽車前橋在YOZ平面內(nèi)的變形十一、引起疲勞破壞的

11、原因在交變應(yīng)力作用下，由于構(gòu)件外形和材料內(nèi)部質(zhì)地不均勻、有疵點，致使構(gòu)件某些局部區(qū)域應(yīng)力達到屈服應(yīng)力，在交變應(yīng)力作用下，在此局部區(qū)域?qū)⒅鸩叫纬蓸O細小的微觀裂紋。而裂紋尖端嚴重的應(yīng)力集中又進一步導致裂紋在交變應(yīng)力作用下不斷向內(nèi)部擴展，在裂紋擴展過程中，由于應(yīng)力在交替變化，開裂的兩個側(cè)面將時而張開，重復(fù)壓緊作用的結(jié)果就逐漸形成斷口表面的光滑區(qū)。另一方面，隨著裂紋的不斷擴展，截面面積也隨之削弱。故當裂紋擴展到某一臨界尺寸后，在交變載荷作用下，構(gòu)件將沿著削弱的截面驟然發(fā)生脆性斷裂，斷口表面呈現(xiàn)粗糙顆粒狀。十二、材料課程設(shè)計的感受材料力學的教學進程大多以“拉、壓、剪、扭、彎”為主線，且每種基本變形都按“內(nèi)力、應(yīng)力、強度以及變形、剛度”的次序進行講解，對每種基本變形問題，又都采用“平面假設(shè)變形幾何關(guān)系物理關(guān)系靜力平衡條件應(yīng)力公式”這一相同的推導過程。對材料力學課程與相關(guān)課程的內(nèi)容進行審視發(fā)現(xiàn)自身的不足，其中一些細節(jié)問題很難準確的計算，不斷地翻閱書籍浪費了大多時間，并且其中的程序設(shè)計問題大大對我之前學習的計算機知識進行了提高，梳理了其中一些容易忽視的問題，對于工程圖學來說，帶來的復(fù)習效果是顯著的。我們一直都是在應(yīng)付考試，而在自己應(yīng)用上卻大多忽略了，本次材料力學課程設(shè)計對于我