考虑风屏障效应的车桥系统三分力系数风洞试验研究
汽车桥壳的结构设计及制造工艺制定
《汽车制造工艺》课程三级项目 6.5t汽车桥壳的结构设计及制造工艺制定 2016年11月6日
目录 一、汽车桥壳的功能及特征分析 (3) 1.汽车桥壳的主要功能 (3) 2.汽车桥壳的种类及特征 (3) 二、汽车桥壳冲压焊接制造方法简述 (5) 三、汽车桥壳冲压焊接工艺设计 (6) 四、汽车桥壳冲压焊接工艺工序图的绘制 (9) 五、材料利用率计算及成本预测 (10) 1.材料利用率计算 (10) 2.成本预测 (10) 六、汽车桥壳的强度计算及校核 (10) 七、汽车桥壳的结构设计 (13) 八、项目心得体会 (14) 九、参考资料 (15)
一、汽车桥壳的功能及特征分析 1.汽车桥壳的主要功能 1、和从动桥一起承受汽车质量 2、使左、右驱动车轮的轴向相对位置固定 3、汽车行驶时，其作为行驶系的组成部分时功用主要是安装悬架或轮毂，支撑汽车悬架以上各部分重量，承受驱动轮传来的反力和力矩，并在驱动轮与悬架之间传力 2.汽车桥壳的种类及特征 1、铸造式桥壳 整体铸造式桥壳是汽车发展史上最早采用的结构，整体铸造桥壳优缺点都较为明显。整体铸造式桥壳可采用可锻铸铁、球墨铸铁以及铸钢铸造，为进一步提高整体铸造式桥壳的刚度和强度，还可以在整体铸造式桥壳两端压入较长的无缝钢管作为半轴套管，并用销钉固定。整体铸造式桥壳的主要优点在于刚性好、塑性变形小、强度高、易铸成等强度梁，可根据各截面不同的强度要求设计铸造不一样的壁厚。其缺点是弹性及韧变较冲焊桥壳差、铸造质量不易保证，且整体质量大、成本较高，不适合整车进行轻量化及降低成本设计。 2、冲压焊接式 钢板冲压焊接式整体桥壳主要组成部分包括上下对焊的一对桥壳主件、两个突缘、四块三角钢板、两个半轴套管、加强圈、一个后盖以及两个钢板弹簧座，整体沿其间接缝组焊而成。桥壳主件是由钢板冲压而成的上下两半桥壳，具体焊
线控两轮平衡车的建模与控制研究
线控两轮平衡车的建模 与控制研究 文稿归稿存档编号：[KKUY-KKIO69-OTM243-OLUI129-G00I-FDQS58-
线性系统理论 上机实验报告 题目：两轮平衡小车的建模与控制研究 完成时间：2016-11-29 1.研究背景及意义 现代社会人们活动范围已经大大延伸，交通对于每个人都十分重要。交通工具的选择则是重中之重，是全社会关注的焦点。 随着社会经济的发展，人民生活水平的提高，越来越多的小汽车走进了寻常百姓家。汽车快捷方便、省时省力，现代化程度高，种类繁多的个性化设计满足了不同人的需求。但它体积大、重量大、污染大、噪声大、耗油大、技术复杂、使用不便、价格贵、停放困难，效率不高，而且还会造成交通拥堵并带来安全隐患。相比之下，自行车是一种既经济又实用的交通工具。中国是自行车大国，短距离出行人们常选择骑自行车。自行车确实方便，但在使用之前需要先学会骑车，虽然看似简单，平衡能力差的人学起来却很困难，容易摔倒，造成人身伤害。另外，自行车毕竟不适宜长距离的行驶，遥远的路程会使人感到疲劳。 那么，究竟有没有这样一种交通工具，集两者的优点于一身呢？既能像汽车一样方便快捷又如自行车般经济简洁，而且操作易于掌握，易学又易用。两轮自平衡车概念就是在这样的背景下提出来的。 借鉴目前国内外两轮自平衡车的成功经验，本文提出的研究目标是设计一款新型的、结构简单、成本低的两轮自平衡车，使其能够很好地实现自平衡功能，同时设计结果通过MATLAB进行仿真验证。
2.研究内容 自平衡式两轮电动车是一个非线性、强耦合、欠驱动的自不稳定系统，对其控制策略的研究具有重大的理论意义。我们通过分析两轮平衡车的物理结构以及在平衡瞬间的力学关系，得到两轮车的力学平衡方程，并建立其数学模型。运用MATLAB 和SIMULINK 仿真系统的角度θ、角加速度? θ、位移x 和速度的? x 变化过程，对其利用外部控制器来控制其平衡。 3.系统建模 两轮平衡车的瞬时力平衡分析如图1所示。下面将分析归纳此时的力平衡方程[1-3]，并逐步建立其数学模型。 对两轮平衡车的右轮进行力学分析，如图2所示。 依据图2对右轮进行受力分析，并建立其平衡方程： =R R R R M X f H ? - (1) R R R R J C f R ??? =- (2) 同理，对左轮进行受力分析，并建立其平衡方程： =R L L L M X f H ? - (3) L L L L J C f R ??? =- (4) 两轮平衡车摆杆的受力分析如图3所示，由图3可以得到水平和垂直方向的平衡方程以及转矩方程。 水平方向的平衡方程： H H x R L p m +=? ? (5) 其中θsin L x x m p +=，则有：
专业知识(一)辅导：群桩与群桩效应
专业知识（一）辅导：群桩与群桩效应 群桩基础――由基桩和连接于桩顶的承台共同组成。若桩身全部埋于土中，承台底面与土体接触，则称为低承台桩基；若桩身上部露出地面而承台底位于地面以上，则称为高承台桩基。建筑桩基通常为低承台桩基础。 单桩基础――采用一根桩（通常为大直径桩）以承受和传递上部结构（通常为柱）荷载的独立基础。 群桩基础――由2根以上基桩组成的桩基础。 基桩――群桩基础中的单桩。 复合桩基――由桩和承台底地基土共同承担荷载的桩基。 复合基桩――包含承台底土阻力的基桩。 单桩竖向极限承载力――单柱在竖向荷载作用下到达破坏状态前或出现不适于继续承载的变形时所对应的荷载。它取决于土对桩的支承阻力和桩身材料强度，一般由土对桩的支承阻力控制，对于端承桩、超长桩和桩身质量有缺陷的桩，可能由桩身材料强度控制。 群桩效应――群桩基础受竖向荷载后，由于承台、桩、土的相互作用使其桩侧阻力、桩端阻力、沉降等性状发生变化而与单桩明显不同，承载力往往不等于各单桩承载力之和，称其为群桩效应。群桩效应受土性、桩距、桩数、桩的长径比、桩长与承台宽度比、成桩方法等多因素的影响而变化。 群桩效应系数――用以度量构成群桩承载力的各个分量因群桩效应而降低或提高的幅度指标，如侧阻、端阻、承台底土阻力的群桩效应系数。 桩侧阻力群桩效应系数――群桩中的基桩平均极限侧阻与单桩平均极限侧阻之比。 桩端阻力群桩效应系数――群桩中的基桩平均极限端阻与单桩平均极限端阻之比。 桩侧阻端阻综合群桩效应系数――群桩中的基桩平均极限承载力与单桩极限承载力之比。 承台底土阻力群桩效应系数――群桩承台底平均极限土阻力与承台底地基土极限阻力之比。 负摩阻力――桩身周围土由于自重固结、自重湿陷、地面附加荷载等原因而产生大于桩身的沉降时，土对桩侧表面所产生的向下摩阻力。在桩身某一深度处的桩土位移量相等，该处称为中性点。中性点是正、负摩阻力的分界点。 下拉荷载――对于单桩基础，中性点以上负摩阻力的累计值即为下拉荷载。对于群桩基础中的基桩，尚需考虑负摩阻力的群桩效应，即其下拉荷载尚应将单
水平荷载作用下群桩计算方法研究
?学术研究? 水平荷载作用下群桩计算方法研究 周洪波,茜平一,杨 波,胡汉兵 (武汉水利电力大学,武汉 430072) 摘要:通过分析研究国内外各种水平荷载下群桩计算方法,在Focht-Koch-Poulos 综合法的基础上,不 考虑群桩基础中后桩对前桩的弹性作用,并结合桩基规范,提出了能够考虑群桩效应和群桩中各桩荷载分担比的改进公式,可供水平力作用下的桩基工程设计时参考。关键词:水平荷载;群桩;荷载分担比 中图分类号:TU 473.1+2 文献标识码:A Abstr act :Improved formula wh ich can consider both the effect of cluster piles an d the ratio of loading s hare of each pile is propos ed herein bas ed on Foch t-Koch-Poulos s ynthetic method of cluster piles under horizontal loading.It may be used as referen ce for pile foundation design under th e function of horizon tal for ce. Key wor ds :horizontal load ing;cluster piles ;r atio of load ing s hare 基金项目:高等学校博士学科点专项科研基金资助项目(9549302) 1 前言 国内外已进行的研究表明,水平荷载作用下群桩基础的工作性状和单桩有较大不同,主要表现在群桩中各桩间距小于临界桩距时,群桩中的各桩通过桩间土相互作用而产生群桩效应,使得在相同水平荷载作用下(对单桩而言,水平荷载系指群桩水平荷载与桩数之比)群桩基础的位移大于单桩位移,群桩中的各桩所分担的荷载也各不相同,尤其是荷载作用方向上,前排桩所承担的荷载明显大于后排桩。因而,对水平荷载作用下的群桩基础进行计算分析时,必须认真考虑这两大特点。 笔者在对现有水平荷载群桩计算方法进行分析研究的基础上,结合我国现行桩基规范,提出了一种计算水平荷载群桩的改进方法。 2 水平荷载群桩计算方法概述 目前,计算分析水平荷载作用下群桩基础的方法主要有以下几类: (1)群桩效率法 所谓群桩效率就是指群桩水平承载力和单桩水平承载力与桩数之积之比。群桩效率法能比较方便地计算群桩水平承载力,但由于此法不能确定一定水平荷载作用下群桩基础的位移,也不能计算群桩中各桩所承担的荷载,对大多以水平位移作为设计控制因素的水平荷载群桩来说,群桩效率法应用还不广泛。 (2)p -y 曲线折减法 众所周知,p -y 曲线法可较好地考虑水平荷载单桩荷载位移的非线性性质,是目前计算水平荷载单桩性状最精确的方法。Brown,D.A [3]考虑到由于群桩效应,后排桩桩前土反力降低,计算时群桩的p -y 曲线在单桩的基础上乘以一折减系数f m 以考虑群桩效应的影响,如图1 。 图1 p -y 曲线折减法 用p -y 曲线折减法可以比较方便地考虑土体的非线性性质和群桩效应,但该法所采用的经验公式依赖于少量模型试验,其通用性尚待验证,而且用p -y 曲线法计算不太方便。 (3)弹性理论法 Poulos [4]假定土体为连续弹性体,利用M indlin 积分解来求解群桩中各桩的相互影响系数,得到如下计算式: Q k =Q -6 m j =1,j ≠k H j A Q H kj +H k (1) 式中,Q k ——第K 桩的位移;Q ——按弹性理论计算所得的单 位水平力作用下单桩的水平位移;H j ,H k ——第J ,K 桩所承担的水平荷载;A Q Hkj ——桩J 对桩K 的影响系数;m ——桩数。 1 2000年第1期 工程勘察 Geotechnica l I nvestiga tion &Surveying
风荷载标准值
For personal use only in study and research; not for commercial use For personal use only in study and research; not for commercial use 风荷载标准值 关于风荷载计算 风荷载是高层建筑主要侧向荷载之一，结构抗风分析（包括荷载，内力，位移，加速度等）是高层建筑设计计算的重要因素。 脉动风和稳定风 风荷载在建筑物表面是不均匀的，它具有静力作用（长周期哦部分）和动力作用（短周期部分）的双重特点，静力作用成为稳定风，动力部分就是我们经常接触的脉动风。脉动风的作用就是引起高层建筑的振动（简称风振）。 以顺风向这一单一角度来分析风载，我们又常常称静力稳定风为平均风，称动力脉动风为阵风。平均风对结构的作用相当于静力，只要知道平均风的数值，就可以按结构力学的方法来计算构件内力。阵风对结构的作用是动力的，结构在脉动风的作用下将产生风振。 注意：不管在何种风向下，只要是在结构计算风荷载的理论当中，脉动风一定是一种随机荷载，所以分析脉动风对结构的动力作用，不能采用一般确定性的结构动力分析方法，而应以随机振动理论和概率统计法为依据。 从风振的性质看顺风向和横风向风力 顺风向风力分为平均风和阵风。平均风相当于静力，不引起振动。阵风相当于动力，引起振动但是引起的是一种随机振动。也就是说顺风向风力除了静风就是脉动风，根本就没有周期性风力会引起周期性风振，绝对没有，起码从结构计算风载的理论上顺风向的风力不存在周期性风力。 横风向，既有周期性振动又有随机振动。换句话说就是既有周期性风力又有脉动风。反映在荷载上，它可能是周期性荷载，也可能是随机性荷载，随着雷诺数的大小而定。 有的计算方法 根据现有的研究成果，风对结构作用的计算，分为以下三个不同的方面： （1）对于顺风向的平均风，采用静力计算方法 （2）对于顺风向的脉动风，或横风向脉动风，则应按随机振动理论计算 （3）对于横风向的周期性风力，或引起扭转振动的外扭矩，通常作为稳定性荷载，对结构进行动力计算
基于单片机的两轮自平衡车控制系统设计
基于单片机的两轮自平衡车控制系统设计 摘要 两轮自平衡车是一种高度不稳定的两轮机器人，就像传统的倒立摆一样，本质不稳定是两轮小车的特性，必须施加有效的控制手段才能使其稳定。本文提出了一种两轮自平衡小车的设计方案，采用重力加速度陀螺仪传感器MPU-6050检测小车姿态，使用互补滤波完成陀螺仪数据与加速度计数据的数据融合。系统选用STC 公司的8位单片机STC12C5A60S2为主控制器，根据从传感器中获取的数据，经过PID算法处理后，输出控制信号至电机驱动芯片TB6612FNG，以控制小车的两个电机，来使小车保持平衡状态。 整个系统制作完成后，小车可以在无人干预的条件下实现自主平衡，并且在引入适量干扰的情况下小车能够自主调整并迅速恢复至稳定状态。通过蓝牙，还可以控制小车前进，后退，左右转。 关键词：两轮自平衡小车加速度计陀螺仪数据融合滤波 PID算法 Design of Control System of Two-Wheel Self-Balance Vehicle based on Microcontroller Abstract Two-wheel self-balance vehicle is a kind of highly unstable two-wheel robot. The characteristic of two-wheel vehicle is the nature of the instability as traditional inverted pendulum, and effective control must be exerted if we need to make it stable. This paper presents a design scheme of two-wheel self-balance vehicle. We need using gravity accelerometer
桩基础计算书
桩基础设计 1 设计资料 1.1 工程名称：上海＊＊重型机械厂机加工车间 1.2 工程概况：单层工业厂房，单跨，跨度24米，柱距6迷（图１） -0.200 ± 0.000N Q M N 1 图（1） 起重量75Q t =吊车二台；单层排架结构，预制柱截面600?1200mm 。作用于基础顶面荷载为： 第一组 N max =3900KN 第二组 N=3300KN M=185KN.m M max =250KN.m Q=60KN Q=72KN 外墙1砖，N 1=460KN 。预制基础梁，高450mm 。 1.3 地质资料：底下水在天然地面下 2.0m 处。室内外地面差0.20m 。室外设计地面标高与天然地面一致。 表（1） 土层编号 土层名称 层底深度 （m ） γ 3/KN m ω (%) e L ω p ω ES KPa C KPa φ ( ) l I (%) I 亚粘土 1.25 18.7 34.1 0.94 36.9 21.1 4600 17 15 82.2 ∏ 淤泥质粘土 8.65 17.9 45.3 1.20 38.2 20.6 2500 13 13 140.3 I∏ 淤泥质粘土 14.35 17.1 50.8 1.42 43.4 22.8 3200 7 10 135.9 V I 亚粘土 19.5 18.7 30.0 0.90 36.6 20.0 5800 36 12 60.2 V 粘土 38.0 17.7 43.0 1.10 47.8 24.9 5200 40 11 79.0 2 确定桩基材料，几何尺寸和承台埋深 桩身采用30C 混凝土，钢筋采用HRB335级钢筋，承台采用20C 混凝土，钢筋采用HPB235，垫层采用10C 素混凝土，100mm 厚。采用钢筋混凝土预制桩，桩的截面尺寸选用400mm ?400mm ，桩基有效长度18.7m ，桩顶嵌入承台0.1米，实际桩长18.8米，桩分为
基础工程计算
四．计算题（共37分） 1 柱截面400mm ?400mm ，作用在柱底荷载标准值为中心荷载700KN ，地下水位为2.0m,基础埋深1.0m, 地基土为粉质粘土γ＝m 3，3.0,6.1==b d ηη f ak =226kPa 。试根据持力层地基承载力确定基础底面尺 寸。（8分） 解：1、 )5.0(-+=d f f m d ak a γη＝226＋??（）＝240 kPa (3分) 1 20240700 ?-= -≥ d f F b G a k γ＝1.79m (3分) 因为基础宽度比3m 小，所以不用进行承载力的修正。(2分) 2．某基础埋深2.0m ，柱传到基础顶面的荷载标准值为1100kN ，地基土上层厚5m ，为粉质粘土，重度19kN/m 3， 3.0,6.1==b d ηη承载力特征值135kPa,下层为淤泥质粘土，承载力特征值85kPa, 0.1=d η,此双层地基的压力扩散角为23o ，若基础底面尺寸m m b l 6.26.3?=?，试验算基底面积是否满足持力层和软弱下卧层承载力的要求。（10分） 解:1 持力层验算(5分) )3()5.0(-+-+=b d f f b m d ak a γηγη＝135＋??（）＝ 6 .26.32 6.26.3201100????+=+= A G F p k k k =< 满足 2 软弱下卧层验算(5分) )5.05(0.11985-??+=cz f ＝ kPa ) 23tan 326.2)(23tan 326.3() 21952.157(6.26.3)tan 2)(tan 2()(00??+??+?-??=++-= θθγz b z l d p lb p z =35kPa kPa p cz z 13019535=?+=+σ< 满足 3．某砖墙厚240mm,相应于荷载效应标准组合及基本组合时作用在基础顶面的轴心荷载分别为144KN/m 和190kN/m,基础埋深为0.5m ，地基承载力特征值为f ak =106kPa ，试设计此基础。 （基础高度按式07.0h f V t ≤验算，混凝土等级采用c20，f t =mm 2,钢筋采用HPB235级，f y =210N/mm 2）（10 分） 解：)5.0(-+=d f f m d ak a γη=106kPa(2分) 5 .020106144 ?-=-≥ d f F b G a k γ=(2分)
关于风荷载体型系数取用-2
关于门式刚架单层房屋体型系数的选用，目前国内主要有两种，一种是按照《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》CECS102：2002，一种是按照《建筑结构荷载规范》GB50009-2001(2006年版)。如何选用这两种规范的体型系数和在结构设计软件PKPM中的具体应用成了结构设计人员必须解决的问题，本文就两种规范体型系数的区别和各自的适用范围通过算例进行验证，并提出笔者的看法。 在《建筑结构荷载规范》(以下简称GB50009)中，7.1.1条明确指出，计算主要承重结构和围护结构时，分别采用7.1.1-1式和7.1.1-2式，体型系数分别采用主体结构体型系数和围护结构的局部风压体型系数。主体结构体型系数根据7.3.1条取用，而围护结构局部风压体型系数按照7.3.3条规定，考虑边角区的影响和有效受风面积的修正。在《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》（以下简称CECS102）中，主体结构和围护结构均采用相同的公式附录A.0.1式。刚架和围护结构等的体型系数按照表A.0.2中的相应数据。其中区分端区、中间区、边角区等，同样也有有效受风面积的修正。 GB50009已在我国沿用了50多年，积累了丰富的实际工程经验，它是面对所有结构形式的建筑房屋，因此具有通用性，也是工程设计和软件应用的主要参考依据。CECS102是参考美国金属房屋制造商协会MBMA的相关试验数据和资料编制的，主要针对门式刚架低矮房屋，已为世界多个国家采用。CSCE102有其相对较强的针对性，也就有其特定的适用范围，关于风荷载计算适用范围在CECS102附录A.0.2中已有明确表述，对于门式刚架轻型房屋，当其屋面坡度不大于10度、屋面平均高度不大于18m、房屋高宽比不大于1、檐口高度不小于房屋的最小水平尺寸时，风荷载体型系数可以按照CECS102附录A的规定进行取用。此时的风荷载计算结果是比较接近相关的试验数据的，用于工程设计是没有问题的。而试验分析同时也表明，当柱脚铰接且刚架的L/H大于2.3和柱脚刚接且L/H大于3.0时，按《荷规》风荷载体型系数计算所得控制截面的弯矩已经偏离试验数据较多，再按此风荷载体型系数取用已经严重不安全。因此，在工程设计中对于房屋高宽比不大于1的，应该严格按照CECS102的体型系数进行取用。 下面通过算例比较《荷载规范》和《门规》的风荷载体型系数的计算结果，对于主体结构，封闭式房屋中间区的体型系数： 算例一，跨度L＝24m，高度H＝8m，L/H=3.0, 50年一遇基本风压W0＝ 0.50KN/m2，地面粗糙度B类，恒载0.30KN/m2，活载0.50KN/m2。 1、按GB50009取用风荷载体型系数： 左风左柱弯矩图：
(完整版)桩基础设计计算书
目录 1设计任务 (2) 1.1设计资料 (2) 1.2设计要求 (3) 2 桩基持力层，桩型，桩长的确定 (3) 3 单桩承载力确定 (3) 3.1单桩竖向承载力的确定 (3) 4 桩数布置及承台设计 (4) 5 复合桩基荷载验算 (6) 6 桩身和承台设计 (9) 7 沉降计算 (14) 8 构造要求及施工要求 (20) 8.1预制桩的施工 (20) 8.2混凝土预制桩的接桩 (21) 8.3凝土预制桩的沉桩 (22) 8.4预制桩沉桩对环境的影响分析及防治措施 (23) 8.5结论与建议 (25) 9 参考文献 (25)
一、设计任务书 (一)、设计资料 1、某地方建筑场地土层按其成因土的特征和力学性质的不同自上而下划分为5层，物理力学指标见下表。勘查期间测得地下水混合水位深为2.1m,本场地下水无腐蚀性。建筑安全等级为2级，已知上部框架结构由柱子传来的荷载。承台底面埋深：D ＝2.1m。
（二）、设计要求： 1、桩基持力层、桩型、承台埋深选择 2、确定单桩承载力 3、桩数布置及承台设计 4、群桩承载力验算 5、桩身结构设计和计算 6、承台设计计算 7、群桩沉降计算 8、绘制桩承台施工图 二、桩基持力层，桩型，桩长的确定 根据设计任务书所提供的资料，分析表明，在柱下荷载作用下，天然地基基础难以满足设计要求，故考虑选用桩基础。由地基勘查资料，确定选用第四土层黄褐色粉质粘土为桩端持力层。 根据工程请况承台埋深 2.1m，预选钢筋混凝土预制桩断面尺寸为450㎜×450㎜。桩长21.1m。 三、单桩承载力确定 （一）、单桩竖向承载力的确定： 1、根据地质条件选择持力层，确定桩的断面尺寸和长度。 根据地质条件以第四层黄褐色粉土夹粉质粘土为持力层， 采用截面为450×450mm的预置钢筋混凝土方桩，桩尖进入持力层 1.0m；镶入承台0.1m，桩长21.1 m。承台底部埋深 2.1 m。 2、确定单桩竖向承载力标准值Quk可根据经验公式估算： Quk= Qsk+ Qpk=μ∑qsikli+qpkAp Q——单桩极限摩阻力标准值（kN） sk Q——单桩极限端阻力标准值（kN） pk u——桩的横断面周长（m） A——桩的横断面底面积（2m） p L——桩周各层土的厚度（m） i q——桩周第i层土的单位极限摩阻力标准值（a kP）sik q——桩底土的单位极限端阻力标准值（a kP） pk 桩周长：μ=450×4=1800mm=1.8m
第二部分 风荷载计算
第二部分 风荷载计算 一：风荷载作用下框架的弯矩计算 （1）风荷载标准值计算公式：0k z s z W w βμμ=??? 其中k W 为垂直于建筑物单位面积上的风荷载标准值 z β为z 高度上的风振系数，取 1.00z β= z μ为z 高度处的风压高度变化系数 s μ为风荷载体型系数，取 1.30s μ= 0w 为攀枝花基本风压，取00.40w = 该多层办公楼建筑物属于C 类，位于密集建筑群的攀枝花市区。 （2）确定各系数数值 因结构高度19.830H m m =<，高宽比19.8 1.375 1.514.4 H B ==<，应采用风振 系数z β来考虑风压脉动的影响。该建筑物结构平面为矩形， 1.30s μ=，由《建筑结构荷载规范》第3.7查表得0.8s μ=（迎风面）0.5s μ=-（背风面），风压高度变化系数z μ可根据各楼层标高处的高度确定，由表4-4查得标准高度处的z μ值，再用线性插值法求得所求各楼层高度的z μ值。 （3）计算各楼层标高处的风荷载z q 。攀枝花基本风压取00.40/w KN mm =，取②轴横向框架梁，其负荷宽度为7.2m,由0k z s z W w βμμ=???得沿房屋高度分布风荷载标准值。 7.20.4 2.88z z s z z s z q βμμβμμ=?=，根据各楼层标高处的高度i H ，查得z μ代入上式，可得各楼层标高处的()q z 见表。其中1()q z 为迎风面，2()q z 背风面。 风正压力计算： 7. 1() 2.88 2.88 1.00 1.300.790.8 2.370/z s z q z KN m βμμ==????= 6. 1() 2.88 2.88 1.00 1.300.770.8 2.306/z s z q z KN m βμμ==????= 5. 1() 2.88 2.88 1.00 1.300.740.8 2.216/z s z q z KN m βμμ==????= 4. 1() 2.88 2.88 1.00 1.300.740.8 2.216/z s z q z KN m βμμ==????= 3. 1() 2.88 2.88 1.00 1.300.740.8 2.216/z s z q z KN m βμμ==????= 2. 1() 2.88 2.88 1.00 1.300.740.8 2.216/z s z q z KN m βμμ==????= 1. 1() 2.88 2.880.00 1.300.740.80.000/z s z q z KN m βμμ==????= 风负压力计算： 7. 2() 2.88 2.88 1.00 1.300.790.5 1.480/z s z q z KN m βμμ==????= 6. 2() 2.88 2.88 1.00 1.300.770.5 1.441/z s z q z KN m βμμ==????= 5. 2() 2.88 2.88 1.00 1.300.740.5 1.385/z s z q z KN m βμμ==????= 4. 2() 2.88 2.88 1.00 1.300.740.5 1.385/z s z q z KN m βμμ==????= 3. 2() 2.88 2.88 1.00 1.300.740.5 1.385/z s z q z KN m βμμ==????=
车桥桥壳参数计算方法
3.2 挖掘机后桥桥壳设计 3.2.1 桥壳类型选择 由于轮式挖掘机后桥桥壳是挖掘机上的主要部件，起着支承汽车荷重的作用，并将载荷传给车轮。作用在驱动车轮上的牵引力、制动力、侧向力和垂向力也是经过桥壳传到车架和车厢上。因此。轮式挖掘机桥壳既是承载件又是传力件。同时它又是主减速器、差速器及驱动车轮传动装置的外壳，而且工作负载高，负荷变化大，行驶路况多变，工作环境恶劣，综合各项因素接合毕业设计要求我决定使用三段可分式桥壳作为设计目标。 3.2.2 桥壳设计及计算 1．桥壳设计 桥壳的设计是一个参数探索的过程，对于一款桥壳的设计首先是参考一款目前已经成熟的桥壳参数，并根据设计目标进行参数修正，将参数修正后的结果进行理论和有限元分析，查看是否满足要求，如不满足，就继续修正参数，直到最终达到设计要求，对于本次设计的目标，参考了某公司7吨轮式挖掘机驱动桥的参数，并根据实际需要进行了多次参数修正和分析，最终得到设计模型。 2桥壳的静弯曲应力计算 桥壳犹如一空心横梁，两端经轮毂轴承支承于车轮上，在平板座处桥壳承受汽车的簧上质量，而沿左右轮胎中心线，地面给轮胎以反力2G /2（双胎时则沿双胎之中心），桥壳则承受此力与车轮重力w g 之差值，即()2G w g -，计算简图 如下图所示。
桥壳按静载荷计算时，在其两座之间的弯矩M 为 () 2G 2 w B s M g -=- N ·M 式中：2G ——汽车满载静止与水平路面时驱动桥给地面的载荷，N ； w g ——车轮（包括轮毂、制动器等）的重力，N ； B ——驱动车轮轮距，m; s ——驱动桥壳上两座中心距离，m. 由弯矩图可见，桥壳的危险断面通常在座附近。通常由于w g 远小于2G /2，且设计时不易准确预计，当无数据时可以忽略不计。而静弯曲应力wj σ则为 310wj V M W σ= ? MPa 式中：M ——见弯矩公式； V W ——危险断面处桥壳的垂向弯曲截面系数。 在不平路面冲击载荷作用下的桥壳强度计算 当汽车在不平路面上高速行驶时，桥壳除了承受静力状态下那部分荷载以外，还承受附加的冲击载荷。在这两种载荷总的作用下，桥壳所产生的弯曲应力 wd σ为 wd d =k wj σσ MPa
风荷载标准值计算方法
按老版本规范风荷载标准值计算方法： 1.1风荷载标准值的计算方法 幕墙属于外围护构件，按建筑结构荷载规范(GB50009-2001 2006年版)计算： w k =β gz μ z μ s1 w ……7.1.1-2[GB50009-2001 2006年版] 上式中： w k ：作用在幕墙上的风荷载标准值(MPa)； Z：计算点标高：15.6m； β gz ：瞬时风压的阵风系数； 根据不同场地类型,按以下公式计算(高度不足5m按5m计算)： β gz =K(1+2μ f ) 其中K为地面粗糙度调整系数，μ f 为脉动系数 A类场地：β gz =0.92×(1+2μ f ) 其中：μ f =0.387×(Z/10)-0.12 B类场地：β gz =0.89×(1+2μ f ) 其中：μ f =0.5(Z/10)-0.16 C类场地：β gz =0.85×(1+2μ f ) 其中：μ f =0.734(Z/10)-0.22 D类场地：β gz =0.80×(1+2μ f ) 其中：μ f =1.2248(Z/10)-0.3 对于B类地形，15.6m高度处瞬时风压的阵风系数： β gz =0.89×(1+2×(0.5(Z/10)-0.16))=1.7189 μ z ：风压高度变化系数； 根据不同场地类型,按以下公式计算： A类场地：μ z =1.379×(Z/10)0.24 当Z>300m时，取Z=300m，当Z<5m时，取Z=5m； B类场地：μ z =(Z/10)0.32 当Z>350m时，取Z=350m，当Z<10m时，取Z=10m； C类场地：μ z =0.616×(Z/10)0.44 当Z>400m时，取Z=400m，当Z<15m时，取Z=15m； D类场地：μ z =0.318×(Z/10)0.60 当Z>450m时，取Z=450m，当Z<30m时，取Z=30m； 对于B类地形，15.6m高度处风压高度变化系数： μ z =1.000×(Z/10)0.32=1.1529 μ s1 ：局部风压体型系数； 按《建筑结构荷载规范》GB50009-2001(2006年版)第7.3.3条：验算围护 构件及其连接的强度时，可按下列规定采用局部风压体型系数μ s1 ： 一、外表面 1. 正压区按表7.3.1采用； 2. 负压区 -对墙面，取-1.0 -对墙角边，取-1.8 二、内表面 对封闭式建筑物，按表面风压的正负情况取-0.2或0.2。 本计算点为大面位置。 按JGJ102-2003第5.3.2条文说明：风荷载在建筑物表面分布是不均匀的，在檐口附近、边角部位较大。根据风洞试验结果和国外的有关资料，在上述区域风吸力系数可取-1.8，其余墙面可考虑-1.0，由于围护结构有开启的可能，所以
大学毕业设计---基于arm的两轮自平衡车模型系统设计课程
中北大学 课程设计说明书 学生姓名: *杰学号：* 学院: 仪器与电子学院 专业: * 题目: 基于ARM的两轮自平衡车模型系统设计 指导教师：李锦明职称: 副教授 2015 年1 月30 日
摘要 近年来，两轮自平衡车的研究与应用获得了迅猛发展。本文提出了一种两轮自平衡小车的设计方案，采用陀螺仪L3G4200以及MEMS加速度传感器MMA7260构成小车姿态检测装置，使用卡尔曼滤波完成陀螺仪数据与加速度计数据的数据融合。系统选用飞思卡尔32位单片机Kinetis K60为控制核心，通过滤波算法实现车身控制，人机交互等。 整个系统制作完成后，各个模块能够正常并协调工作，小车可以在无人干预条件下实现自主平衡。同时在引入适量干扰情况下小车能够自主调整并迅速恢复稳定状态。 关键词：两轮自平衡陀螺仪姿态检测卡尔曼滤波数据融合
目录 1 课程设计目的 (1) 2 设计内容和要求 (1) 2.1 设计要求 (1) 2.2 研究意义 (1) 2.3 研究内容 (2) 3 设计方案及实现情况 (2) 3.1 两轮平衡车的平衡原理 (2) 3.2 系统方案设计 (3) 3.3 系统最终方案 (6) 3.4 系统软件设计 (9) 3.5 电路调试 (16) 4 课程设计总结 (18) 参考文献 (19) 附录 (20) 致谢 (21)
1 课程设计目的 （1）掌握嵌入式系统的一般设计方法和设计流程； （2）学习嵌入式系统设计，掌握相关IDE开发环境的使用方法； （3）掌握ARM的应用； （4）学习掌握嵌入式系设计的全过程； 2 设计内容和要求 2.1 设计要求 （1）学习掌握基于ARM Cortex-M4内核的Kinetis K60系列单片机的工作原理及应用；（2）学习掌握加速度计、陀螺仪的工作原理及应用； （3）设计基于PID控制的两轮自平衡车模型系统的工作原理图及PCB版图； 2.2 研究意义 近年来，随着电子技术的发展与进步，移动机器人的研究不断深入，成为目前科 学研究最活跃的领域之一，移动机器人的应用范围越来越广泛，面临的环境和任务也 越来越复杂，这就要求移动机器人必须能够适应一些复杂的环境和任务。比如，户外 移动机器人需要在凹凸不平的地面上行走，有时环境中能够允许机器人运行的地方比 较狭窄等。如何解决机器人在这些环境中运行的问题，逐渐成为研究者关心的问题[1]。 两轮自平衡机器人的概念正是在这样一个背景下提出来的，这种机器人区别于其 他移动机器人的最显著的特点是：采用了两轮共轴、各自独立驱动的工作方式(这种驱 动方式又被称为差分式驱动方式)，车身的重心位于车轮轴的上方，通过轮子的前后移 动来保持车身的平衡，并且还能够在直立平衡的情况下行驶。由于特殊的结构，其适 应地形变化能力强，运动灵活，可以胜任一些复杂环境里的工作。 两轮自平衡机器人自面世以来，一直受到世界各国机器人爱好者和研究者的关 注，这不仅是因为两轮自平衡机器人具有独特的外形和结构，更重要的是因为其自身 的本质不稳定性和非线性使它成为很好的验证控制理论和控制方法的平台，具有很高 的研究价值。
风荷载计算算例
.风荷载计算 根据《建筑结构荷载规范》（GB50009-2012）规范，风荷载的计算公式为： 0k z s z w u u βω= （） s u ——体型系数 z u ——风压高度变化系数 z β——风振系数 0ω——基本风压 k w ——风荷载标准值 体型系数s u 根据建筑平面形状由《建筑结构荷载规范》项次30，迎风面体型系数（压风指向建筑物内侧），背风面（吸风指向建筑外侧面），侧风面（吸风指向建筑外侧面）。 风压高度变化系数z u 根据建筑物计算点离地面高度和地面粗糙度类别，按照规范表确定。本工程结构顶端高度为+=米，建筑位于北京市郊区房屋较稀疏，由规范条地面粗糙度为B 类。 由表高度90米和100米处的B 类地面粗糙度的风压高度变化系数分别为和。 则米高度处的风压高度变化系数通过线性插值为： 对于高度大于30m 且高宽比大于的房屋，以及基本自振周期T1大于的各种高耸结构，应考虑风压脉动对结构产生顺风向风振的影响。 本工程30层钢结构建筑。基本周期估算为()1T =0.10~0.15n=3.0~4.5s ，应考虑脉动风对结构顺风向风振的影响，并由下式计算： 1012Z z gI B β=+ （） 式中： g ——峰值因子，可取 10I ——10m 高度名义湍流强度，对应ABC 和D 类地面粗糙，可分别取、、和；
R ——脉动风荷载的共振分量因子 z B ——脉动风荷载的背景分量因子 脉动风荷载的共振分量因子可按下列公式计算： 式中： 1f ——结构第1阶自振频率（Hz ） w k ——地面粗糙度修正系数，对应A 、B 、C 和D 类地面粗糙，可分别取、、和； 1ζ——结构阻尼比，对钢结构可取，对有填充墙的钢结构房屋可取，对钢筋混凝土及砌体结构可取，对其他结构可根据工程经验确定。 经过etabs 软件分析，结构自振周期1 4.67f s = 脉动风荷载的背景分量因子可按下列规定确定： 式中： 1()z φ——结构第1阶振型系数 H ——结构总高度 （m ），对应A 、B 、C 和D 类地面粗糙度，H 的取值分别不能大于300m 、350m 、450m 和550m ； x ρ——脉动风荷载水平方向相关系数； z ρ——脉动风荷载竖向方向相关系数； k 、1α—— 脉动风荷载的空间相关系数可按下列规定确定： （1）竖直方向的相关系数可按下式计算： 式中： H ——结构总高度 （m ）；对应A 、B 、C 和D 类地面粗糙度，H 的取值分别不应大于300m 、350m 、450m 和550m ； （2） 水平方向相关系数可按下式计算： 式中：
双轮自平衡车设计报告
双轮自平衡车设计报告 学院………….......... 班级…………………… 姓名………………..手机号…………………..姓名………………..手机号…………………..姓名………………..手机号…………………..
目录 一、双轮自平衡车原理 二、总体方案 三、电路和程序设计 四、算法分析及参数确定过程
一.双轮自平衡车原理 1.控制小车平衡的直观经验来自于人们日常生活经验。一般的人通过简单练习就可以让一个直木棒在手 指尖上保持直立。这需要两个条件：一个是托着木棒的手掌可以移动；另一个是眼睛可以观察到木棒的倾斜角度和倾斜趋势（角速度）。通过手掌移动抵消木棒的倾斜角度和趋势，从而保持木棒的直立。这两个条 件缺一不可，让木棒保持平衡的过程实际上就是控制中的负反馈控制。 图1 木棒控制原理图 2.小车的平衡和上面保持木棒平衡相比，要简单一些。因为小车是在一维上面保持平衡的，理想状态下，小车只需沿着轮胎方向前后移动保持平衡即可。 图2 平衡小车的三种状态 3.根据图2所示的平衡小车的三种状态，我们把小车偏离平衡位置的角度作为偏差；我们的目标是通过 负反馈控制，让这个偏差接近于零。用比较通俗的话描述就是：小车往前倾时车轮要往前运动，小车往后倾时车轮要往后运动，让小车保持平衡。 4.下面我们分析一下单摆模型，如图4所示。在重力作用下，单摆受到和角度成正比，运动方向相反的回复力。而且在空气中运动的单摆，由于受到空气的阻尼力，单摆最终会停止在垂直平衡位置。空气的阻尼力与单摆运动速度成正比，方向相反。 图4 单摆及其运动曲线
类比到我们的平衡小车，为了让小车能静止在平衡位置附近，我们不仅需要在电机上施加和倾角成正比的回复力，还需要增加和角速度成正比的阻尼力，阻尼力与运动方向相反。 5 平衡小车直立控制原理图 5.根据上面的分析，我们还可以总结得到一些调试的技巧：比例控制是引入了回复力；微分控制是引入了阻尼力，微分系数与转动惯量有关。 在小车质量一定的情况下，重心位置增高，因为需要的回复力减小，所以比例控制系数下降；转动惯量变大，所以微分控制系数增大。在小车重心位置一定的情况下，质量增大，因为需要的回复力增大，比例控制系数增大；转动惯量变大，所以微分控制系数增大。 二.总体方案 ■小车总框图
风荷载计算解析
4.2风荷载 当空气的流动受到建筑物的阻碍时，会在建筑物表面形成压力或吸力，这些压力或吸力即为建筑所受的风荷载。 4.2.1单位面积上的风荷载标准值 建筑结构所受风荷载的大小与建筑地点的地貌、离地面或海平面高度、风的性质、风速、风向以高层建筑结构自振特性、体型、平面尺寸、表面状况等因素 有关。 按下式计算：垂直作用于建筑物表面单位面积上的风荷载标准值式中： Wo 1.基本风压值按当地空旷平坦地面上10米高度处10分钟平均的风速观测数 据，经概率统计得出50年一遇的按公式确定。但不得小 于0.3kN/m2。值确定的风速V0(m/s) 对于特别重要或对风荷载比较敏感的高层建筑，基本风压采用100年重现期的风压值；对风荷载是否敏感主要与高层建筑的自振特性有关，目前还没有实用的标准。一般当房屋高度大于60米时，采用100年一风压。 《建筑结构荷载规范》（GB50009－2001）给出全国各个地方的设计基本风压。 2.风压高度变化系数μz 《荷载规范》把地面粗糙度分为A、B、C、D四类。 A类：指近海海面、海岸、湖岸、海岛及沙漠地区； B类：指田野、乡村、丛林、丘陵及房屋比较稀疏的城镇及城市郊区； C类：指有密集建筑群的城市市区； D类：指有密集建筑群且房屋较高的城市市区； 风荷载高度变化系数μz
地面粗糙类别 D B C A
高度（m) 1.17 1.00 0.74 0.62 5 1.38 1.00 10 0.74 0.62 1.52 1.14 15 0.74 0.62 计算公式 0.24 =1.379(z/10)A类地区1.63 1.25 0.84 0.62 20 0.32 = (z/10)B类地区1.80 30 1.42 1.00 0.62 )0.44 =0.616(z/1040 C1.92 1.56 1.13 0.73 类地区0.6 =0.318(z/10)1.25 2.03 1.67 50 0.84 D类地区0.93 1.35 2.12 60 1.77 1.02 2.20 70 1.86 1.45 1.11 1.95 1.54 2.27 80 1.19 1.62 2.02902.34 1.27 100 2.40 2.091.70 1.61 2.03 2.382.64 150 1.92 200 2.612.30 2.83 2.19 2.802.99 2502.54 2.45 3.12 3002.972.75 2.68 3502.94 3.123.12 2.91 3.123.12 4003.12 3.12 3.123.12 3.12 450 位于山峰和山坡地的高层建筑，其风压高度系数还要进行修正，可查阅《荷载规范》。 3.风载体型系数μs 风荷载体型系数是指建筑物表面实际风压与基本风压的比值，它表示不同体型建筑物表面风力的小。一般取决于建筑建筑物的平面形状等。 确定各个表面的风载体型2－4.2表P57计算主体结构的风荷载效应时风荷载体型系数可按书中 或由风洞试验确定。几种常用结构形式的风载体型系数如下图 注：“＋”代表压力；“－”代表拉力。 zβ 4.风振系数z反映了风荷载的动力作用，它取决于建筑物的高宽比、基本自振周期及地面粗糙度风振系数β 基本风压。《荷载规范》规定对于基本自振周期大于0.25s的工程结构，如房屋、屋盖及各种高耸结构，及对于高度大于30m且高宽比大于1.5的高柔房屋，均应考虑风压脉动对结构发生顺风向风振的影响。其z可按下式计算: