材力课程设计

1、学号：159 答辩成绩： 设计成绩：材料力学课程设计设计与计算说明书设计题目： 解放CA10B汽车前桥在满载紧急制动工况下的强度设计、疲劳校核及刚度计算 图号及数据号： 73211 教学号： 17080705 学院： 交通学院 学生姓名： 代文峰 指导老师： 麻凯 目录一、材料力学课程设计的目的及意义二、问题重述三、外力分析四、内力分析五、应力分析六、疲劳计算七、讨论改进方法八、变形计算九、程序说明框图及程序十、定性分析四种工况下前桥的变形特点十一、引起疲劳破坏的原因十二、材料力学课程设计中的体会和收获十三、参考文献一、材料力学课程设计的目的及意义本课程设计是在系统学完材料力学课程之后，结合工

2、程实际中的问题，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知识解决工程实际问题的目的。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计算方法，又提高了分析问题、解决问题的能力；既是对以前学习知识的综合运用，又为后续课程的学习打下基础，并初步掌握工程设计思想和设计方法，使实际工作能力有所提高。具体有以下六项：1使所学的材料力学知识系统化、完整化。2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中的问题。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综合运用以前所学的各

3、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的结合起来。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、问题重述解放CA10B载货汽车前桥的结构和尺寸如图3所示（不计圆角、孔、槽的影响），汽车的前轮距为L,前钢板弹簧中心距为R，汽车轮胎半径（负载下或行驶中）为r，前轴的材料为优质碳素结构钢（牌号45），薄壁截面的厚度均为t,有关数据见表1。 a) 已知汽车满载静止时前轴左右钢板弹簧座的载荷为，如图3a。固定数据表1（尺寸单位：mm）17007404902901202808083.511013292658370658312

4、0528595241807022001200.840.781.81.60.80.10.05 下面给出几种工况时的受力情况。(1) 动载工况：汽车行驶在不平路面时受到垂直冲击，每个轮胎的支反力变为，前轮的行驶阻力为，如图3b。（2）制动工况：在制动时，由于减速惯性力的影响，更多的汽车重量向前桥转移，前桥增载而后桥减载，当紧急制动时，每个车轮的法向载荷增为，每个车轮的切向制动力为，如图3c。 （3）侧滑工况：汽车前轮侧向滑移时，两侧车轮承受的垂直载荷不同，地面对轮胎的反力沿轴向，如图3d。要求完成下列问题：（1）画出前桥的内力图；（2）计算危险截面的主应力及方位，依据强度条件进行校核；（3）定性分

5、析静载、动载、紧急制动、侧滑四种工况下，前桥的变形特点；（4）按图示简化后的变截面结构，计算前桥AK两截面的相对垂直位移和在xoy平面内的相对转角；（5）计算mm截面的疲劳强度，疲劳安全系数n3。注意：A）计算时不计主销中心距与两轮距之间尺寸的差异；B）可将圆弧ABC视为AC直线来近似计算；C）将AG、GS、SJ、JO段分别视为等截面计算。设计计算数据2制动工况11 12961635三、外力分析即即由于图形对称，故 将移到A点，随之产生一个扭矩 同理 将移到A点，随之产生另一个扭矩同理 即 四、内力分析 对前桥倾斜部分进行内力分析 在平面内 对水平部分进行受力分析，由于图形为对称图形，故KH间

6、不存在剪力，扭矩 在平面内 内力图五、应力计算1、A、G处截面 A处截面位于倾斜部分始端，故弯矩为0，根据受力情况分析可知该截面左下角边缘点为危险点 故满足强度要求G处截面故满足强度要求 2、C处截面 C处截面位于水平部分初始端,危险点为右上角 故满足强度要求 3、K处截面 K处截面位于受力处，右上角为危险点 故满足强度要求4、O处截面 O处截面为部件中点，扭矩不存在，右上角危险点 故满足强度要求六、疲劳计算mm截面处 ，故部件为非对称循环下构件 规定疲劳安全系数n=3, 故不满足强度要求七、改进方法由上述计算可以看出构件的疲劳强度是不满足要求的，所以为了提高构件的疲劳强度有以下两种方法一、

7、为了消除或减缓应力集中，在构件设计时，构件外形应尽量避免出现方形直角或带有尖角的孔或槽，截面变化处采用足够大的过度圆角。二、 提高构件表面强度，一是从加工入手提高表面加工质量。二是增强表面强度，即表面热处理或化学处理，如表面高频淬、，掺碳、氮化等或表层用滚压、喷丸等冷加工办法。八、变形计算 在XOY平面内 九、程序框图和程序及结果#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、变形特点分析 在XOY平面内，汽车前桥变形如下图 在YOZ平面内，汽车前桥受力情况与XOY内大致相同，即把各段变形曲线沿着杆旋转，转到 YOZ平面内，即为汽车前桥在YOZ平面内的变形十一、引起疲劳破坏的

11、原因在交变应力作用下，由于构件外形和材料内部质地不均匀、有疵点，致使构件某些局部区域应力达到屈服应力，在交变应力作用下，在此局部区域将逐步形成极细小的微观裂纹。而裂纹尖端严重的应力集中又进一步导致裂纹在交变应力作用下不断向内部扩展，在裂纹扩展过程中，由于应力在交替变化，开裂的两个侧面将时而张开，重复压紧作用的结果就逐渐形成断口表面的光滑区。另一方面，随着裂纹的不断扩展，截面面积也随之削弱。故当裂纹扩展到某一临界尺寸后，在交变载荷作用下，构件将沿着削弱的截面骤然发生脆性断裂，断口表面呈现粗糙颗粒状。十二、材料课程设计的感受材料力学的教学进程大多以“拉、压、剪、扭、弯”为主线，且每种基本变形都按“内力、应力、强度以及变形、刚度”的次序进行讲解，对每种基本变形问题，又都采用“平面假设变形几何关系物理关系静力平衡条件应力公式”这一相同的推导过程。对材料力学课程与相关课程的内容进行审视发现自身的不足，其中一些细节问题很难准确的计算，不断地翻阅书籍浪费了大多时间，并且其中的程序设计问题大大对我之前学习的计算机知识进行了提高，梳理了其中一些容易忽视的问题，对于工程图学来说，带来的复习效果是显著的。我们一直都是在应付考试，而在自己应用上却大多忽略了，本次材料力学课程设计对于我