第三届全国大学生结构设计竞赛
结构设计竞赛参赛设计说明书（附图纸）供参考
结构设计竞赛参赛设计说明书（附图纸）供参考设计竞赛设计说明书作品名称 ==============参赛队员 ========================================= 专业名称指导教师 =====================================⼆〇⼀四年理论分析计算书⽬录⼀、设计说明 (3)1、⽅案构思 (3)2、结构选型 (3)3、结构特⾊ (4)⼆、结构承重计算 (4)1、设计基本假定 (4)2、模型结构图 (4)3、弯矩内⼒计算 (5)4、剪⼒计算 (6)5、轴⼒计算 (6)6、计算成果应⽤模型设计 (7)三、模型简图 (8)四、参考⽂献 (9)⼀、设计说明根据竞赛规则要求，我们从模型制作的材料抗压特性，抗拉特性，加载形式和挠度控制要求等⽅⾯出发，结合赛会绿⾊环保的理念，采⽤⽐赛要求的230g⽩⾊卡纸、⽩乳胶、铅丝线精⼼制作出这款名为“语塞幻想”的塔吊模型。
1、⽅案构思塔吊模型⽀柱主要通过悬臂梁承受较⼤偏⼼荷载。
这就要求悬臂梁具有较强的抗弯性能，柱⼦需要较强的抗压和抗弯性能。
整个塔吊模型悬臂端处挠度值需⼩于50mm，因此在承载⼒满⾜要求的前提下，尽可能地控制结构的整体变形。
结合纸质杆件材料参数难以确定的特点（如杆件抗拉、压强度等），我们采⽤定性分析和试载实验相结合的⽅法来完成模型的设计制作。
2、结构选型按设计要求，结合塔吊的受⼒特征，模型柱⼦采⽤矩形截⾯空间桁架结构。
梁由底端的两道箱型细长梁以及连接⾄柱顶的斜拉结构组成。
因柱⼦在满载的⼯况下为偏⼼受压状态，C点加载5kg时，偏⼼距为e=M/N=341mm。
因此在柱受拉和受压⼀侧杆件布置可不等。
在斜拉材料的选取上，主要有铅丝线，纸带和细杆三种。
从⾃重⾓度上出发，铅丝线和纸带能⼤幅减轻结构⾃重。
但在三次试载实验中，我分分别采⽤加密斜拉联系的情况下，挠度控制效果不明显，C 点最⼩挠度⾼达90mm。
并且试载期间还出现斜拉结构绷直程度不均匀导致的结构扭转破坏。
第三届全国大学生结构设计大赛获奖名单
第三届全国大学生结构设计大赛获奖名单
特等奖
西南交通大学湖南大学
一等奖
浙江大学上海交通大学石家庄铁道学院大连理工大学清华大学内蒙古科技大学
二等奖
同济大学(二) 华侨大学长安大学华南理工大学温州大学
东南大学西藏农牧学院
沈阳建筑大学同济大学(一) 西安建筑科技大学兰州交通大学厦门大学
三等奖
昆明理工大学河海大学三峡大学哈尔滨工业大学哈尔滨工程大学山东大学山东建筑大学青岛理工大学
河北工业大学安徽建筑工业学院华北水利水电学院武汉理工大学
重庆交通大学苏州科技学院中国矿业大学
中南大学四川大学福州大学
最佳创意奖
西藏农牧学院
最佳制作奖
西安建筑科技大学
最佳组织奖
同济大学西藏农牧学院海南大学香港中文大学哈尔滨工业大学浙江大学湖南大学东南大学
大连理工大学西南交通大学。
河南省“杯”首届结构设计大赛章程
郑州工程学院第三届结构设计大赛章程主办：郑州工程学院教务处、学生处、团委承办：郑州工程学院建筑工程系宗旨:结构设计大赛旨在通过竞赛活动，培养大学生的创新思维、动手能力和团队协作精神，增强大学生的工程设计与实践能力，丰富校园科研与学术氛围，促进学生之间相互切磋交流，达到增进友谊、共同提高的目的，造就具有综合素质的面向21世纪的人才。
在总结我院两届结构设计大赛的基础之上，我们尝试进一步改进题目、扩大规模，使之成为一项在我院乃至河南省高校、全国范围内有影响的赛事。
题目:一、本届大赛分专业组和趣味组。
二、专业组比赛的题目为“体育馆结构模型”。
(例图见附件4)三、趣味组比赛的题目为“灯泡减震装置”、“概念桥”。
(例图见附件4)参赛对象:比赛参加对象为在校本科生、研究生（以学籍为准）。
参赛要求:一、报名：在规定时间内以系(院)为单位向大赛组委会报名，也可在网上报名()，各系（院）将报名表（在下载）统一交到建工系学生会（学三楼三楼东角），通过审查、备案，方可参赛。
二、材料：（一）专业组比赛的材料为白卡纸、蜡线、白胶。
组委会免费提供一定数量的材料。
同时，领取材料时每组向组委会交10元钱的押金，对于上交正式作品的参赛队退还押金。
（二）趣味组（灯泡减震装置）比赛的材料为竞赛专用扑克牌。
组委会免费提供一定数量的材料。
同时，领取材料时每组交5元钱的押金，对于提交正式作品的参赛队退还押金；趣味组（概念桥）材料不限，由各参赛队自由选取。
三、作品：（一）专业组：完整的参赛作品包括结构设计计算书、结构设计方案图和结构模型三个部分。
（二）趣味组：“灯泡减震装置”参赛作品只交结构模型，可附适当文字说明；“概念桥”参赛作品包括设计说明书、构思草图和结构模型。
四、作品权责：（一）主办单位如发现参赛作品有不符合本细则规定,或涉及仿冒抄袭等作品,将取消其获奖资格,并追还奖金。
（二）参赛作品的设计,应由参赛者自行保密,如遭受他人仿冒,主办单位不负任何法律及赔偿责任。
大学生【结构设计】竞赛经验漫谈方案
⼤学⽣【结构设计】竞赛经验漫谈⽅案⼤学⽣结构设计竞赛经验漫谈吴⼩亮洪磊全国⼤学⽣结构设计竞赛是国家教育部批准的9个⼤学⽣竞赛资助项⽬之⼀，⼤赛旨在培养⼤学⽣的创新意识与合作精神，提⾼⼤学⽣的创新设计能⼒和动⼿实践能⼒。
⼤赛⾃举办以来，得到了全国各⼤⾼校相关专业师⽣的⼴泛关注。
笔者有幸参加了两届校级结构设计竞赛，并代表学校参加了第⼆届全国⼤学⽣结构设计竞赛。
作为⽐赛的参与者，我们现将关于⽐赛的相关认识和经验略作总结，供各位参考。
第1节理论准备作为⼀项极具启发性、创造性和挑战性的科技竞赛，⼤学⽣结构设计竞赛既考验参赛者的结构设计知识，⼜锻炼⼤家的动⼿实践能⼒，并在竞赛过程中，考验参赛⼤学⽣的综合素质。
⼀个优秀的竞赛作品，必然是参赛者准确把握命题要求、正确运⽤理论知识、精确进⾏模型制作的结晶。
1.1审题——细致准确、有的放⽮由于受⽐赛时间、材料等条件限制，⼤学⽣结构设计竞赛往往突出“结构概念设计”的要求。
参赛选⼿⼀般只需在符合题⽬要求的前提下，从满⾜结构承载能⼒的⾓度进⾏构思和设计即可。
要做到“符合题⽬要求”，就需要我们充分了解要求，准确把握⽐赛规则。
只有“审”好了题，才能做到有的放⽮，更好地指导模型设计与制作。
⾸先，在结构设计之前，参赛者应认真阅读⽐赛章程。
⽐赛章程是对⽐赛相关事宜的详细阐述。
我们除了要准确了解参赛对象、⽐赛进程等规定外，更应该对命题要求、理论设计、加载⽅式、破坏指标、评分标准等核⼼内容做细致分析。
以桥梁结构模型设计为例，通过阅读⽐赛章程，我们⾄少需提炼以下五点信息：①模型尺⼨在⽐赛章程中，⼀般会给出模型尺⼨的限值。
当未直接给出限值时，可通过加载条件间接加以确定。
如对于桥梁长度⽽⾔，过短不利于加载平台的有效⽀承，过长则增加结构⾃重；对于⾼度⽽⾔，过⼩不利于结构竖向刚度的保证，过⾼则影响加载试验，也增加了结构的⾃重；对于宽度，⼀般受车道条件和加载⽅式的限制。
因此，模型的尺⼨应保持在⼀定范围内，通过理论分析和模型试验取得各⽅⾯的平衡。
第1~4届全国大学生结构设计竞赛回顾
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华南理工大学土木与交通学院
3.4 第四届
题目：竞赛模型为体育场看台上部悬挑屋盖结构，采用 木质材料制作，具体结构形式不限。模型包括下部看台、 过渡钢板和上部挑篷结构三部分。
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华南理工大学土木与交通学院
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华南理工大学土木与交通学院
华南理工大学土木与交通学院
第1~4届全国大学生结构设计竞赛回顾 兼学校结构赛培训
陈庆军
博士、副教授、硕士生导师 国家一级注册结构工程师
注册岩土工程师
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2011.10.13
华南理工大学土木与交通学院
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华南理工大学土木与交通学院
一、概况
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叶片类型
华南理工大学土木与交通学院
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结构类型
华南理工大学土木与交通学院
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华南理工大学土木与交通学院
第三届全国大学生结构设计竞赛 第一名：西南交通大学
巨大的叶片是成功的关键 结构体系是普通的桁架结构
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非常合理地计算了比赛规则
华南理工大学土木与交通学院
第三届全国大学生结构设计竞赛 第二名：湖南大学 6叶片是成功的关键 结构采用前倾形状，避免叶片打 到结构
华南理工大学土木与交通学院
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华南理工大学土木与交通学院
一些队伍失败的原因 （1）小叶片导致无法启动，亦有如叶片攻角没设 置好而导致功率偏低。 （2）如叶片根部连接处不牢靠使得叶片折断导致 叶片破坏； （3）如叶片变形过大碰到塔架损坏的； （4）有一支队伍由于搬运时的失误造成模型在加 载前先出现破坏
全国大学生工程训练综合能力竞赛结构设计报告
驱动能量是由重力势能转换提供，传动方式采用齿轮传动，转向机构采用凸轮摆杆机构。在驱动的过程中，小车通过重力势能带动绕线轴转动，绕线轴通过齿轮机构分别将动力传递给驱动轮与转向凸轮，在传递给驱动轮的传动路线中采用两对增速齿轮；驱动方式采用单轮驱动，而另一轮空套于驱动轴上，这样构成简单的差速器，以解决小车转弯时内外轮线速度不等的问题，从而达到平稳转向。
结构设计总图
比例
第3页
第三届全国大学生工程训练综合能力竞赛-设计图
共3页
驱动及转向原理图
比例
第2页
第三届全国大学生工程训练综合能力竞赛-设计图
共3页
3、设计结果
（1）小车设计计算：
1）在保证后轮驱动力足够的前提下，通过齿轮传动比计算及凸轮推程分析计算，匹配两者的运动关系，最终实现驱动机构与转向机构运动的协调，并实现桩距可调。
2)驱动机构设计参数：采用二级增速传动i=3x3=9，齿轮Z1=Z3=20,Z2=Z4=60,绕线轴直径d1=20mm，后轮直径d2=137mm，前轮直径d3=32mm。
转向凸轮通过绕线轮上的齿轮带动，凸轮再将旋转运动转换为推杆的往复直线运动，推杆上的拨杆带动转向轮上的插槽沿着转向轴周期性摆动，保证小车按照预定的轨迹பைடு நூலகம்走。
设计解决转向机构与行程之间的传动比关系，构成内联传动。实现“8”字运动需满足等转角运动和交界处的快速平稳转向，故转向凸轮轮廓设计拟采用两段等半径外圆，过渡曲线采用两段正弦曲线。过渡曲线段设计角度大小应通过仿真及实验验证。
（3）通过对转向凸轮两段圆弧及过渡圆弧的实际包角尺寸的仿真试验及实际小车的反复调整。最终，小车能完成8-9个“8”字轨迹运动。
4、总结和体会
本组设计制作的小车结构简单，原理正确，方案可行。经多次调试运行，达到预期成果，最好成绩能完成9个“8”字。
历届挑战杯全国大学生课外学术科技作品竞赛优秀项目汇总
历届“挑战杯”全国大学生课外学术科技作
品竞赛优秀项目汇总
清华大学于1989年承办，清华大学摘得“挑战杯”
浙江大学于1991年承办，上海交通大学摘得“挑战杯”
南京理工大学于1997年承办，清华大学摘得“挑战杯”
第六届“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛
第七届“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛
第八届“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛
第九届“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛
第十届“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛
第十一届“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛
第十二届“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛
第十三届“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛
第十四届“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛
第十五届“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛。
机械类学生可以参加的竞赛项目
研究生学院
77
山东省第六届大学生测绘技能大赛
山东省测绘学会
2012年10月
泰安校区
78
全国大学生智能车竞赛
教育部高等学校自动化专业教学指导分委员会
2012年9月
泰安校区
79
2012年全国大学生信息安全竞赛
教育部高等学校信息安全类专业教学指导委员会
2012年7月
泰安校区
80
2012年山东省大学生动漫创作大赛
2012年11月
研究生学院
73
齐鲁研究生学术论坛
山东生教育厅、学位办
2012年11月
研究生学院
74
全国大学生结构设计竞赛
教育部、住房和城乡建设部、中国土木工程学会
2012年11月
研究生学院
75
2011-2012 C2000及单片机大赛
德州仪器公司
2012年3月
研究生学院
76
青年创意·创业计划大赛
由全国青联、中国光华科技基金会、诺基亚公司联合发起
中国电子协会
2012年10月
研究生学院
63
第五届“Actel杯”中国大学生FPGA设计竞赛
Actel公司
2012年12月
研究生学院
64
2012年“毕昇RIGOL杯”全国电子创新设计竞赛
北京精仪达盛科技有限公司、北京普源精电科技有限公司
2012年5月
研究生学院
65
“优萌杯”翻译竞赛
复旦大学
2012年9约
信息学院
研究生学院
济南校区
44
山东省大学生化学实验技能竞赛
山东省科学技术协会
2012年8月
化工学院
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第三届全国大学生结构设计竞赛
赛题
第三届全国大学生结构设计竞赛委员会
2009.9.24
一、竞赛模型
定向木结构风力发电塔（如图），塔身高800mm，叶片（数量不限）组成的
A
A-A
二、模型介绍
1.塔身
塔身为竞赛主结构，需满足以下要求：
（1）塔身高800mm，顶点高度实际误差不大于±3mm。
塔身外形不影响叶轮运转，塔身水平截面的外轮廓为正多边形或圆形；
（2）具有足够的承载能力；
（3）具有规定的刚度；
（4）与塔顶标准发电机底座连接可靠；
（5）与塔底标准底座连接可靠。
2.叶片和叶轮
安装完成后，叶轮外轮廓直径不得大于800mm。
三、装置说明
1.发电机
发电机采用CFX-03型标准发电机，质量4470g，底板及立面详见附图。
2.风叶连接件
连接件质量300g，详见附图。
3.发电功率测量系统
发电功率测量系统由导线、负载、功率计组成。
导线所受风力不能传递到塔身，由支架承受。
4.鼓风机
相关参数见下表
名称新型节能低噪声轴流风机
型号SF7-4
厂家上海金蓝机电设备成套有限公司
功率3kW
转速1400n/min
风量2500m3/h
风速23m/s
全压力340Pa
经实测，风叶连接件（距鼓风机1m处）的风速参考值如下：
档位风速（m/s）
W1 4.0
W2 6.8
W3 9.0
5.塔架安装底盘详见附图。
6.塔脚与安装底盘连接螺栓：重量2g/套。
四、材料及制作工具
1.木材
（1）尺寸：长度1000mm，截面有50mm×1mm、2mm×2mm、2mm×6mm、6mm×6mm；
（2）性能参考值：顺纹弹性模量1.0×104MPa，顺纹抗拉强度30MPa。
2.胶水：502。
3.制作工具
竞赛组委会提供美工刀、1m钢尺、砂纸、锉刀、小型锯子。
五、模型安装、加载及测试步骤
1.安装步骤
（1）风叶通过螺栓安装在连接件上；
（2）塔架通过螺栓安装在底盘上；
（3）发电机通过螺栓安装在塔身上（注：发电机转轴方向可平行或正交于风向）；
（4）风叶连接件与发电机轴通过定位鞘相连；
（5）安装时间每组总计不超过15分钟，每超过1分钟扣1分。
2.加载及测试步骤
（1）参赛队代表1分钟陈述；
（2）打开风机置于W1档，计时30s，测定发电功率P1；
（3）将风机置于W2档，计时30s，测定发电功率P2和塔顶最大顺风向水平位移δ（单位mm）；
（4）将风机置于W3档，计时30s，测定发电功率P3，观测塔身是否倒坍；
（5）加载结束。
3.说明
结构以不倒（满足承载能力极限状态）为必要条件。
若加载过程中发生下列任一情况，则视为加载结束：
（1）模型有部件脱离整体结构；
（2）模型在运动中碰到防护网。
六、评分方法
1.结构评分按总分100分计，其中包含：
（1）设计图及计算书10% （2）制作质量5% （3）现场表现5% （4）发电功率40% （5）结构刚度10% （6）结构重量30% 2.设计图及计算书各部分评分标准
（1） 设计说明、总装配图、叶片构件图、塔身构件图及主要连接图齐全、基本正确 5% （2） 计算书中结构承载能力计算基本正确 2% （3） 计算书中结构变形计算基本正确 2% （4） 文件资料规范、清楚 1% 3.
制作质量细部评分标准
（1） 叶片制作标准化 1% （2） 叶片表面光洁 1% （3） 艺术性 1% （4） 塔身高度及叶片高度范围内塔身中心对称性满足要求 1% （5） 塔身拼接质量良好 1% 4.
现场表现分
（1） 现场施工安装的安全性 2% （2） 代表表述情况 3% _
_
5.
发电功率计算标准
按三种不同等级风压下发电功率的加权平均值按下式计算：
1230.20.50.3i P P P P =×+×+× （其中i 为第i 组别的下标）
将发电加权平均功率最大组别的加权平均功率记为m P ，该组该项得分为 40%，其余参加组得分为。
_
_40%i m
P P ×。
6.
刚度评分标准 在W2风压作用下，测得塔顶最大位移δ，凡δ8mm 者均得分10%。
凡δ>8mm
者得分为2
8()()mm mm δ⎛⎞×⎜⎟⎝⎠
10%。
7. 结构重量评分标准
取发电功率不小于平均功率_
1n i P n 1
i =∑（其中n 为有效参赛组数，即未倒塌风塔
数） 且刚度满足评分标准第6条要求的风塔中重量最轻者，作为本项得分为30%者。
其余风塔本项得分为min
i
G 30%G ×
其中，为最轻重量风塔。
为第i 组的风
塔重量。
塔脚与标准底座，叶片与发电机之间连接用现有的M4螺栓。
此两部分
螺栓计入结构重量，每套螺栓计重2g 。
本项得分不大于35%。
七、附图
5
八、 实物照片
鼓风机 连接件侧立面
三叶连接件正立面
发电机图暂缺
6
打孔机
模型安装
砂轮机
整套设备示意
7。