结构力学课程设计

本文格式为Word版，下载可任意编辑——结构力学课程设计课程设计报告

年级:2023级专业:航空机电设备维修班级:1班姓名:吴富先同组人姓名:吴敏冯松园指导老师:邱玲职称:工程师课程名称:工程力学课程设计课程性质:课程设计

设计项目:静定梁、刚架在较繁杂载荷作业下内力图绘制。杆的强度计算。梁的强度计算。

传动轴的强度、刚度计算。试验要求:必开

1.设计目的

通过工程力学课程设计，要求学生把握较繁杂的强度、刚度等问题的分析

与计算，达到综合复习与练习、稳定基本理论和方法的目的。

2.设计要求

要求学生把握以下一部分或几部分内容。

（1）、内力图的绘制。（2）、杆的强度计算（3）、梁的强度计算。

（4）、传动轴的强度、刚度计算。3.课程设计的进度安排

工程力学课程设计时间是一个月.第1周收集资料,第2周杆的强度校核,第3周梁的强度校核,第4周轴的强度校核和编写论文.

4.原理及结果摘要:

为使杆在外力作用下不致发生断裂或者显著的永久变形,即不致发生强度破坏,杆件内最大工作应力?max就不能超过杆件所能承受的极限应力?u,而且要有一定的安全储存.这一强度条件可用公式?max??u/n来表达式中,n是大于1的因数，称为安全因素。应用强度公式可以对杆拉压的：校核强度、选择截面尺寸、确定许可载荷，进行强度计算为保证梁在荷载的作用下不发生强度破环，且有一定的安全储存，在工程首先要求梁的截面积上

的最大弯曲正应力?max不超过材料的许用正应力???，即?max????

1

利用公式可以对梁进行三种不同形式的强度计算，即：校核强度、选择截面寸或者选择型钢号码、确定许可载荷。

4.1设计原理

4.1.1拉压杆的强度校核

材料都有一定的强度，即所能承受的最大应力（极限应力）。这是材料所特有的性能，与外力和几何形状无关，称为材料的力学性能。

u，在工程中，常需要一定的安全储存，即

给定一个安全系数。则材料工程意义上能承受的最大应力（用[?]表示）为：

?[?]称为构件材料能安全工作的许用应力；[?]?unn称为安全因数。安全因数n是个大于１的数，取值大小与结构所需要的安全程度有关。

设轴向拉压杆内的最大正应力为:

显然，如要拉压杆不发生强度破坏，则需要满足：

F?max?N????(4-1)A

其中，FN为轴力，A为对应横截面。该不等式称为拉压杆的强度条件.

根据强度条件，可以解决三类强度计算问题（1）、强度校核：

已知FN、A、[σ]，验算构件是否满足强度条件

?max?N????(4-2)A（2）、设计截面：

已知、FNmax[σ],根据强度条件，求A

FFA?N???（4-3）

（3）、确定许可载荷：

已知A、[σ]，根据强度条件,求FNmax（4-4）FN?A???

2

4.1.2圆轴的设计计算扭转强度条件（4-5）

已知T和[τ]，设计截面已知T、D和[τ]，校核强度已知D和[τ]，确定许可载荷

扭转刚度条件（4-6）

已知T、D和[φ/]，校核刚度已知T和[φ/]，设计截面已知D和[φ/]，确定许可载荷

?max:最大工作切应力。上式中，

T：扭矩,单位为N?m。

WP：抗扭截面系数,单位为m3。

4.1.3梁的强度校核

梁的内力为剪力和弯矩，设计梁时，需保证梁的弯曲正应力和切应力都满足强度要求。

弯曲正应力分布：

My??弯曲正应力公式适用范围：（4-7）

I（1）修长梁的纯弯曲或横力弯曲Z

3

?'max=180T()max：最大单位长度扭转角，单位为?/m。?GIPG:切变模量，单位为pa。IP:极惯性矩，单位为m4。[?']:单位长度杆的许用扭转角。D:直径（2）横截面惯性积IYZ=0（3）弹性变形阶段

max弯曲正应力强度条件（4-8）σmax?max??σ?z

（1）弯矩最大的截面上（2）离中性轴最远处

（3）变截面梁要综合考虑M与Iz（4）脆性材料抗拉和抗压性能不同，二方面都要考虑

MyI

?c,max??c?（4-9）t,max??t????

利用上式可以进行三方面的强度计算：

?已知外力、截面形状尺寸、许用应力，校核

梁的强度。

?已知外力、截面形状、许用应力，设计梁的截面尺寸。?已知截面形状尺寸、许用应力，求许可载荷。

弯曲切应力强度条件（4-10）?max????

4.2目的和任务

4.2.1拉压杆的强度校核

轴向拉伸和压缩是一种重要的基本变形形式，在工程中有广泛的应用。譬如桁架中的各杆为轴向受拉或受压，起重机的吊索、气缸活塞杆以及连接螺钉、房屋立柱等都是典型的拉压杆例子。本设计采用拉压杆的强度条件来对一些工程实例进行强度校核。4.2.2圆轴的设计计算

扭转是一种基本变形形式，在工程中有广泛的应用。譬如传动轴、钻机钻头等都是典型的扭转例子。本设计采用扭转强度条件来对一些工程实例进行强度校核。

4.2.3梁的强度校核

梁是机械与工程结构中最常用的构件。譬如火车轮轴、桥梁、起重机横梁等都是典型的梁结构。本设计采用梁的强度条件来对起重机横梁进行强度校核|。

4.3分析过程

4.3.1、人字形屋架强度校核

4

图示人字形屋架，已知木杆的横截面积A1=10000mm,木材[?1]=7MPa；钢杆的横截面面积A2=600mm2，刚的[?2]=160MPa；载荷P=80KN.要求：2

（1）校核屋架的强度

（2）该屋架的最大许可载荷是多少？（3）按强度条件重新选截面。P木木1.5m钢2m2m

(1)屋架的受力如下:

AP木木B1.5m钢D2mC2m

以屋顶A点为研究对象，受力如图