教学号：答辩成绩：设计成绩：材料力学课程设计设计计算说明书设计题目：龙门刨床门架计算题号:7—5—Ⅰ—26教学号:姓名：指导教师：完成时间：目录一材料力学课程设计目的二设计题目三设计过程四校核门架的强度1、横梁1的强度校核2、横梁2的强度校核3、立柱3的强度校核五设计门架加力点的水平位移六设计门架加力点的垂直位移七设计改进措施及方法八设计总结及体会九参考文献一、材料力学课程设计的目的本课程设计是在系统教学完材料力学课程之后，结合工程实际中的问题，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。使所学的材料力学知识系统化、完整化。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。由于选题力求结合实际，因而课程设计可以把材料力学知识与专业需要结合起来。运用以前所学的知识，使相关学科的知识有机地联系起来。初步了解和掌握工程实践中的设计思想和设计方法。为后续课程的教学打下基础。材料力学课程设计的题目某龙门刨床门架的简化图为如图所示的刚架，尺寸如图所示。危险工况有最大水平切削力F=150kN,另外有两种力矩Ｍe1=40kN.m、Ｍe2=46kN﹒m，作用的位置及作用方式如图所示。门架材料为灰铸铁（HT250）。校核门架的强度（取安全系数n=3）。求门架上加力点的水平、垂直位移。三、设计过程解：该结构为12次静不定结构。将外载荷F、M1、M2分别单独作用于该结构，进行如下分析：F单独作用时，如图所示，因为该结构为平面对称结构，在构件的的对称平面出的横截面处，反对称内力素也等于零。将构件沿对称平面截开得到如图的原静不定的静定基，约束力偶X1、X2.。由力法正则方程有，作已知力F/2引起的内力图和X，X=1的单位力引起的内力图，取左半部分进行分析，设a=0.6m，l=0.8m，则由于该构件为灰铸铁，查表得E=100GPa,G=40GPa由非圆截面扭转的公式得：It=h1b13-h2b23=7.710-4（m4）立柱：I1=Iy立柱=（b1h13-b2h23）/12=(0.3×0.43-0.26×0.363)/12=5.9×横梁：I1=Iy横梁=（b1h13-b2h23）/12=3.14×应用图乘法有：＝=a/EI2+2l/GIt=2.43×＝＝=l/GIt=2.60×＝=a/EI2+l/GIt=2.17×＝=－Fal/2GIt=－7.8×＝=－Fa2/4EI2-Fal/2GIt=－3.64×将以上所求数值代入方程组，解得：Ｘ１=1.43kN.m，Ｘ2=16.64kN.m将M1单独作用于该结构，由于M1为其反对称载荷，在其对称面上对称的内力素为零。将构件沿对称平面截开作为原静不定的静定基，外加约束力X3，X4，。如图所示由力法正则方程有：取构件右半部分进行分析，作M/2和XX的单位力引起的内力图，如图所示立柱：I=I=（b1h13-b2h23）/12=(0.4×0.33-0.36×0.263)/12=3.7×横梁：I=I=（b3h33-b4h43）/12=(0.2×0.123－0.18×0.13)/12=1.4×所以：==a×a×2l/EI3+(a×a/2×2a/3)/EI4=6.8×===(a×a×l)/EI3=7.8×==×a×l/EI3+(a×a/2×2a/3)/EI4=6.0×==－（M1×l×a）/2EI3=－1.28×==－（M1/2×a×a/2）/EI4－（M1×l×a）/2EI3=－0.72×将以上求得的数值代入方程组，解得X3=，X4=3、将M单独作用该结构时，M为该对称结构的对称载荷，在其对称截面上的反对称内力素都为零，不为零的仅仅是水平面内的弯矩M，将构件沿对称面截开作为原静不定的静定基，加上多余约束力偶X5，X6。如图所示由力法正则方程有取构件左半部分进行分析，作M2X5=X6=1的单位力引起的内力图由上述内力图可知，=0，=0。所以，X5=0，X6=0一、校核门架的强度，如图该结构为对称结构，取左半部分对横梁1、横梁2、立柱3进行校核。1、横梁1的强度校核（1）、外力分析：横梁1上作用有多余的约束力矩X1和约束力X3（2）、内力分析：作内力图My，max=X1=Mz，max=X1×a=而I=3.1×10-5mI=1.4×10-5m则W=I/z=3.1×10W=I/z=2.3×10由于构件的材料为灰铸铁，是脆性材料，抗压不抗拉，故左截面上的危险点为A点（3）、强度校核：而，许用应力[]=/n=83.3MPa。由第一强度理论，，故横梁1满足强度条件，