结构计算及分析

结构计算及分析（精选十篇）

结构计算及分析 篇1

通过研究和考察发现, 我国的日光温室还面临着诸多技术上和经济上的问题, 主要体现在以下几方面。第一, 人们在建温室时不能合理选材, 造成材料的大量浪费, 从而使经济效益大打折扣, 使温室的推广应用也受到一定程度的阻碍;第二, 在进行温室的设计中, 经常以空气流的平均风速或者瞬时极值风速作为工程设计的标准, 造成有的结构可靠度不够, 有的则过于保守。因此, 日光温室结构优化对满足结构强度和耐久性, 实现最优环境性能, 提高温室生产力和效益具有重要的意义。

1 分析模型的建立

以北方常见的节能日光温室结构为研究对象, 其跨度7.5 m, 脊高3.4 m。前屋面角30°23′, 后屋面仰角35°22′, 前屋面投影长度5.8 m, 后屋面投影长度1.7 m。前屋面形状:自前底角向后至采光屋面的2/3处为圆拱线, 后部1/3部分采用抛物线型屋面。日光温室骨架选用斜拉花的钢平面桁架结构, 上弦采用钢管准21.25×2.75, 腹杆采用钢筋准8, 下弦采用钢筋准12, 用E43型焊条焊接而成。为增加防锈能力, 采用镀锌钢材, 焊接后, 去焊垢, 节点镀锌层破坏处刷防锈漆和银粉各2道。骨架间距为0.85 m, 桁架断面高度为0.25 m, 上弦结点间距为0.4 m。

2 荷载的确定

2.1 恒载

对于温室结构来说, 恒载主要是指温室本身的质量, 包括梁、柱、檩条等支撑结构的荷载、墙体荷载、屋面荷载和永久性设备荷载等, 其中:

支撑结构荷载 (kg/m2) =0.06+0.009×跨度 (m) , 其作用方式为按照屋面投影面积垂直向下作用。

屋面荷载可按表1的单位面积质量进行计算。

2.2 风荷载

风的强度称为风力, 常用风级表示, 风级是根据风对地面物体的影响程度而定出的等级。为了便于结构设计计算, 常常将风速转换为风压来表明风力的大小。低速运动的空气可作为不可压缩的流体看待。对于不可压缩流体质点做稳定运动的伯努力方程, 当它在同一水平线上运动时的能量表达式为:

式中:WaV—静压能;

1/2mv2—动能;

C—常数;

Wa—单位面积上的静压力;

V—空气质点的体积;

v—风速;

m—运动流体质点的质量。

由上式可得, 自由气流的风速提供的单位面积上的风压力为:

根据风速, 可以求出风压。但是风速随高度不同而不同, 位置愈高, 风速愈大, 而且不同的周围环境, 风速亦有不同, 因而, 风速随建筑物所在地区的地貌而变化。按规定地貌和高度所确定的风速或风压, 称为基本风速或基本风压。基本风压通常按以下6个条件规定来定义: (1) 标准高度的规定; (2) 地貌的规定; (3) 平静风速的时速; (4) 最大风速的样本; (5) 最大风速的重现期; (6) 最大风速的线型。

根据风荷载模型的假设和简化, 风荷载采用如下的模型:

式中:Y—高度, 单位是m;

w—激励角速度, 为风压大小, 单位为k N/m2。

当风以一定速度吹掠温室时, 由于其运动遇到了的阻碍, 因此风将对阻碍其运动的温室产生压力, 从而形成风对温室的作用荷载。温室向风面为正压, 背风面为负压。

式中:W—风荷载标准值 (k N/m2) ;

μs—风荷载体型系数;

μz—风压高度变化系数;

wo—基本风压 (k N/m2) 。

因风荷载模型中已经考虑到高度的影响, 因此, 公式 (4) 可以简化为W=μswo, 建筑物外型不同, 在其各部位产生的风压也不相同。风压高度变化系数:一般情况, 温室建在乡村以及房屋较稀疏的中小城镇和大城市郊区, 属B类, 最小高度为5 m时, 取μz=0.8。

2.3 雪荷载

作用于温室屋面水平投影面上的雪荷载标准值按下式计算:

式中:Sk—雪荷载标准值 (k N/m2) ;

μr—屋面积雪分布系数;

So—基本雪压 (k N/m2) 。

基本雪压So的取值以当地一般空旷平坦地面上统计所得30年一遇最大积雪形成的自重 (重力) 确定。山西地区的基本雪压, 可由全国基本雪压分布图定为0.3k N/m2。

2.4 作物荷载

作物荷载是因栽培需要, 吊挂在温室骨架上的作物对温室形成的荷载。其大小与栽培方式和吊挂的方式有关, 一般取均布荷载q=0.15 k N/m2。

3 温室的载荷组合

荷载组合4与组合2比较, 多了一个北风荷载。北坡与南坡的风载体型系数均为负值, 北坡风吸力的竖向分力对荷载能抵消一部分, 使北坡竖向荷载减少;南坡的风吸力并不作用于骨架上, 它由薄膜传给压膜线, 由压膜线再传给其两端的锚固设施。可见, 荷载组合4不起控制作用, 所以不考虑荷载组合4。

4 温室结构的力学分析

4.1 应力及变形模拟

应用软件ANSYS9.0对日光温室骨架结构进行静力分析和风荷载作用下的动力响应分析, 并模拟各荷载组合工况下各杆件的应力和变形。其中, 该日光温室桁架选用Beam188单元, 所有材料均考虑为线弹性, 各项同性, 向骨架底部施加约束条件, 将各方向自由度约束, 各杆件连接视为刚接。

4.2 荷载组合作用下的应力与变形计算

荷载组合1、荷载组合2、荷载组合3、荷载组合5作用下各单元杆的变形分别如图1、图2、图3、图4所示。

5 结果分析

结构计算及分析 篇2

结构计算分析应符合下列重点要求：

（一）作用和作用效应组合：

设防烈度为7度（0.15g）及以上时，屋盖的竖向地震作用应参照时程分析按支承结构的高度确定，

基本风压和基本雪压应按1一遇采用；屋盖体型复杂时，屋面积雪分布系数、风载体型系数和风振系数，应比规范要求增大或经风洞试验等方法确定。

温度作用应按合理的温差值确定，

除有关规范、规程规定的作用效应组合外，应增加考虑竖向地震为主的地震作用效应组合，以及风力为主的地震作用效应组合。

（二）计算模型和设计参数

屋盖结构与支承结构的主要连接部位的构造应与计算模型相符。

整体结构计算分析时，应考虑支承结构与屋盖结构不同阻尼比的影响。若各支承结构单元动力特性不同且彼此连接薄弱，必要时应有整体计算与分开单独计算的比较。

必要时应进行罕遇地震下考虑几何和材料非线性的弹塑性分析。

超长结构（如大于400m）应有多点地震输入的分析比较。

结构计算及分析 篇3

关键词:结构计算电子表格Excel

中图分类号:TU31文献标识码:A文章编号:1674-098X(2011)03(a)-0023-02

在建筑结构设计中,结构计算是必不可少的一个重要环节,结构计算书也是结构设计的重要文件,例如在施工图审查时结构专业必须提供相应的结构计算书。虽然结构整体受力分析目前都已采用专业软件来完成,但是局部构件的受力计算、构件截面设计、其他相关的复核及计算采用手工计算还是必不可少的。

结构专业的设计规范很多,计算公式也很多,并且有些公式相当繁琐,采用纯粹的手工计算可能是相当费时的,并且也很容易出错。Excel软件是数据处理与计算的工具,其在数值分析及图表上的强大功能越来越多地应用到土木工程及相关工程领域中。运用Excel进行参数化的计算,能有效提高设计者的工作效率。

1 EXCEL简介

Excel是微软公司的办公软件Microsoft Office的组件之一,直观的界面、出色的计算功能和图表工具,使Excel成为最流行的微机数据处理软件。

下面介绍一下Excel软件中的常用概念。

Excel中的函数是预先编写的公式,可以对一个或多个值执行运算,并返回一个或多个值。函数可以简化和缩短工作表中的公式,尤其在用公式执行很长或复杂的计算时。Excel中常用的函数有:if,and,or,vlookup以及常用的数学和三角函数等。

运算符是一个标记或符号,指定表达式内执行的计算的类型。有数学、比较、逻辑和引用运算符等。

常量是不进行计算的值,因此也不会发生变化。例如,数字 210 以及文本“每季度收入”都是常量。表达式以及表达式产生的值都不是常量。

公式是Excel工作表中进行数值计算的等式。公式输入是以“=”开始的。简单的公式有加、减、乘、除等计算。例如:=2*6-4;=A9+B15;=C4/B6。

复杂一些的公式可能包含函数、引用、运算符和常量。

下面以一个简单的计算来说明公式的结构:

“=AVERAGE(A4: D19)*E8+56”

这个公式计算的是“A4: D19”单元格区域的平均值乘以“E8”单元格代表的数值再加上56的结果。

函数:“AVERAGE()”为计算平均值的函数;

引用:“A4: D19”、“E8”为单元格引用;

运算符:“*”、“+”为运算符;

常量:此例中“56”为常量。

2 实例分析

下面通过单筋截面梁配筋计算的实例来分析Excel的具体应用方法。本实例的计算公式为混凝土结构设计规范中的公式。Excel的表格设计如表1:

表中灰色单元格为用户直接输入的数据,其他数据单元格为Excel通过用户输入的公式自动计算的结果,用户通过修改灰色单元格的数据,程序会自动更新相应的其他数据。表中部分数据单元格的公式如下:

单元格C8 的公式为“=IF(E4="C40",19.1,IF(E4="C35",16.7,IF(E4="C30",14.3)))”;

单元格C12的公式为“=C11*10^6/(C9*C8*C4*E9^2)”;

单元格C13的公式为“=(1+SQRT(1-2*C12))/2”;

单元格C14的公式为“=C11*10^6/(C13*E5*E9)”;

单元格C17的公式为“=PI()*(C15/2)^2*C16”;

单元格E16的公式为“=IF(E11>E15,"不满足","满足")”;

单元格E20的公式为“=IF(E19<0.01,0.01,E19)”;

单元格E23的公式为“=C6*E21*C20*(1.9*MIN(MAX(20,E22),65)+0.08*C22/E20)/E7”。

本例题的Excel表格再经完善,可作为单筋截面梁配筋计算的结构设计计算书。有了像这样的电子表格,结构设计者就不用每次重复手写同样格式的计算书了,并且也能保证计算的数据准确无误。

3 结语

通过对Excel软件的介绍及以上实例的分析,我们发现Excel软件是简单实用的工程计算工具。它不需要结构设计者具有专业的软件编程知识,只要对Excel的基本原理有所了解,能把具体的结构计算公式转化为Excel中的公式,能把传统手写结构计算书的格式转化为电子表格的格式,就能设计出各类的Excel电子表格结构计算书。如果读者能在实际工作中能经常使用Excel作为自己的计算工具,那么它必将有效地提高你的工作效率。

参考文献

[1] 王诚君,中文Excel 2003应用教程,清华大学出版社,2005.

计算机网络拓扑结构的分析及选择 篇4

1 计算机网络拓扑结构概念及特点

在当前的计算机网络拓扑结构中, 常见的网络节点主要包括交换和转换网络信息的转接节点与访问节点两大类。交换和转换网络信息的转接节点结构主要包括:终端控制器、集线器、交换机;而访问节点主要包括:终端和计算机主机。在该设计的过程中, 线主要是设计中的传输媒介, 通过线完成节点之间的相互连接。常见的线可以分为有形和无形两种形式。

计算机网络拓扑结构是一个复杂的网络结构。在进行设计的过程中, 设计人员主要保证节点之间距离的最小化, 实现网络边数的最小化, 确保从本质上实现对计算机网络拓扑结构的优化, 完成主体优化目标。当前计算机网络拓扑结构的趋势逐渐呈现出小世界、较少边、高聚集等特征, 整体范围明显缩小。计算机网络拓扑结构具有非常明显的动态性, 可以实现网络的优先连接和生长规律, 提高优先选择连接的整体效益。

2 计算机网络拓扑结构选择

2.1 星型拓扑结构

星型计算机网络拓扑结构主要是通过中央节点对周围的节点进行控制, 对周围节点进行信息传输。星型拓扑结构将各个节点与中心节点连接, 呈现出放射状排列, 通过中心节点对全网的通信进行控制。该结构中的任意两个节点通信必须经过中心节点进行实现, 保证中央节点的主体效果, 因此在当前的网络结构中又被称为集中式网络。

星型拓扑结构主要通过集中式通信进行控制, 由中央节点处建立数据并行通路, 从本质上提高管理的效果。当该结构中单节点出现故障时, 对整体网络结构的影响较小, 非常容易进行拓展。该结构的建网较为方便, 结构较为灵活, 非常容易进行管理。但是这种方法节点负担较重, 线路使用效果较差。

2.2 总线型拓扑结构

总线型计算机网络拓扑结构主要是通过一条高速主干电缆对周围节点进行连接。总线型拓扑结构主要通过广播式传输方式对数据进行传输, 确保数据依照网络结构发送到所有的计算机上, 保证各个节点在接收都信号时都可以对信号地址进行查看。

总线型拓扑结构主要通过分布式访问控制策略对网上的数据进行控制, 确保提高整体的传输效果。通过对总线的传输介质进行有效选取和对总线的网络段节点进行限制, 确保满足计算机的需求。在进行总线型拓扑结构选取的过程中, 设计人员可以采取增加中继器的方法对总线型拓扑结构进行拓展。当前最著名的总线型拓扑结构是以太网。

总线型拓扑结构非常简便, 容易进行构建, 整体性能较为显著。但是总线路故障很容易引起整体网络结构瘫痪。

2.3 环型拓扑结构

环型计算机网络拓扑结构可以对节点收尾的信息进行循环, 形成闭合的环型线路, 提高单项传输的完整性。

环型拓扑结构通过对网络中的各个节点进行收尾依次连接, 形成封闭的总线结构。在该结构的过程中, 环中各节点的位置和作用想通过, 处于同一等级, 环中的信息主要沿着单一的方向进行传播。环型拓扑结构主要由一节点中的消息接收者将消息传到下一节, 实现信息的转发。这种方法结构简单, 建立的网络便于管理, 但节点过多, 影响传输效率。

2.4 树型拓扑结构

树型计算机网络拓扑结构可以保证两节点之间的无回路传输, 保证计算机网络拓扑结构扩充的方便性。树型拓扑结构在网络结构中又称多级星状网络, 可以有效实现分级懂得集中式网络控制, 将根节点和多层的分支节点进行有效连接。

该结构中节点通路支持双向传输, 传输较为灵活成本较低, 非常适合与分主次或分等级的层次型管理系统中。

2.5 网状型拓扑结构

网状型计算机网络拓扑结构将节点之间的线路进行网状连接, 有效提高了线路之间信息传递的可靠性。该结构主要是通过对不同的地点质检单额计算机系统进行连接, 节点连接具有任意性和无序性, 整体连接结构可以是一条也可以是多条。网状型拓扑结构一般适用于通信业务量较大或重点保证的部门系统, 例如广域网系统建设中可以有效提高业务效果, 降低管理难度。但是该方法的建设成本较高, 结构较为复杂, 布线工程量非常大。

2.6 混合型拓扑结构

混合型拓扑结构主要指将几种拓扑结构混合在一起的网络拓扑结构。通过将多种拓扑结构混合在一起, 确保拓扑结构的效果满足网络要求, 降低在传输距离上的局限性, 解决对用户数量的限制问题等。混合型拓扑结构在当前主要应用于较大的网络结构中。

3 总结

随着当前我国计算机网络的不断发展, 人们对网络拓扑结构的要求逐渐上升。在对计算机网络拓扑结构进行选择的过程中, 设计人员一般根据节点及线的连接形式进行分类选取。设计人员要根据具体网络环境对树型、环型、星型、总线型、网状型、混合型拓扑结构进行有效分析、选取, 确保从本质上提高网络拓扑的效果, 发挥网络的最大性能。

摘要：计算机网络拓扑结构已经成为当前计算机、网络设备及媒介传输之间的关键结构, 对我国当前的计算机网络发展具有非常重要的作用。本文就当前的计算机网络拓扑结构概念进行全面分析, 对星型拓扑结构、总线型拓扑结构、环型拓扑结构、树型拓扑结构、网状型拓扑结构、混合型拓扑结构等选择进行深入研究, 确保从本质上提高网络设计的综合效果。

关键词：计算机,网络拓扑,结构分析,结构选择

参考文献

[1]狄增如.一门崭新的交叉科学:网络科学[J].物理学进展, 2010, 4 (3) :45-46.

[2]汤新鸿.高校计算机校园网络拓扑结构模式研究[J].贵阳学院学报, 2010, 8 (1) :82-83.

结构计算及分析 篇5

随着我国经济的快速发展，钢筋混凝土结构和钢结构都是建筑领域常用的结构型式，都具有各自的优缺点。钢筋混凝土结构是以混凝土承受压力、钢筋承受拉力，能充分合理地利用混凝土和钢筋这两种材料的力学特性的结构。对于一般工程结构，经济指标优于钢结构，技术经济效益显著，具有合理用材，耐久性好，耐火性好，可模性好，整体性好，易于就地取材等优点。但钢筋混凝土自重偏大，抗裂性差，施工复杂，工序多，新老混凝土不易形成整体。

钢结构具有高强度，高韧性，抗震性能好，自重轻，施工速度快，易于安装拆卸，环保效果好，设计灵活、满足大跨度设计需求等优点。尤其是自重轻、可拆卸、环保等优势，是传统的钢筋混凝土结构所无法企及的。但钢结构建筑也有一些不足和缺陷: 耐火性差，脆性断裂。针对上述问题，本文提出了分别采用钢、钢筋混凝土和钢―钢筋混凝土材料的三种方案，并用有限元分析软件ANSYS 对其进行了计算分析，在满足强度、刚度和稳定性要求的前提下，重点对三种方案的最大位移、最大应力进行了比较，并综合讨论了三种方案在受力性能、施工工艺等方面的优缺点。

1、工程概况及方案介绍

该连廊位于河南省某地区两幢办公楼之间，全长33m，总宽6. 5m，高7. 5m，层数为2 层，底层层高4. 5m，顶层为3m。主体为4 跨、中间有起坡的长方体结构体系。

钢结构主梁统一采用Q345 矩形管，截面规格为400 × 600 × 20 ×20mm，次梁采用Q345 矩形管，截面规格为200 × 300 × 10 × 10mm; 除了树状柱上部的4 根分叉杆件采用截面规格为200 × 10mm 的Q345 无缝圆管外，底层柱均采用截面规格为300 × 10mm 的Q345 无缝圆管，顶层柱均采用截面规格为400 × 600 × 20mm 的Q345 矩形管，单元类型选用压弯和拉弯构件，所有节点类型均为刚接。

钢筋混凝土结构采用截面为主梁，次梁采用截面为200 × 300mm的C30 钢筋混凝土; 树状柱采用截面规格为300 × 10mm 的Q345 无缝圆管，上部4 根分叉杆件采用截面规格为200 × 10mm 的Q345 无缝圆管，顶层柱均采用400 × 600mm 的C30 钢筋混凝土，底层柱均采用截面规格为300 × 10mm 的Q345 无缝圆管，单元类型选用压弯和拉弯构件，所有节点类型均为刚接。

钢―钢筋混凝土结构采用截面为主梁，次梁采用截面为200 ×300mm 的C30 钢筋混凝土; 树状柱采用截面规格为300 × 10mm 的Q345 无缝圆管，上部杆件采用截面规格为200 × 10mm 的Q345 无缝圆管，其余的柱子统一采用400 × 600mm 的C30 钢筋混凝土，单元类型选用压弯和拉弯构件，所有节点类型均为刚接。

底层柱采用固定约束，施加在每层节点上的水平集中荷载为10kN，施加在顶层梁上竖向线荷载为10kN /m，然后对三种方案进行满应力设计和静力分析，使其达到设计要求后，运用ANSYS 有限元分析软件对其进行内力计算。

2、对比分析

从三种方案的结构位移计算结果中，我们可以得知钢结构的.最大位移为0. 085744m，依次是钢―钢筋混凝土为0. 083506m，钢筋混凝土的位移最小，为0. 026251m，与钢―钢筋混凝土和钢筋混凝土结构相比，钢结构的最大位移分别比它们大2. 68% 和226. 63%。三种结构方案的最大位移规律有，从竖直方向来看都是从底部向顶层逐渐增大，从水平方向看都是从左侧突出的部分向右侧逐渐增大。钢结构和钢―钢筋混凝土结构的最大位移都发生在右侧柱顶端，而钢筋混凝土结构的最大位移却发生在树状分叉节点处。

从三种方案的结构应力计算结果中，我们可以得知钢结构的最大应力为339. 358MPa，而钢―钢筋混凝土的最大应力为330. 535MPa，钢筋混凝土的应力最小，为143. 517MPa，与钢―钢筋混凝土和钢筋混凝土结构相比，钢结构的最大应力分别比它们高2. 67% 和136. 46%。三种方案的最大应力发生的位置比较相似，都发生在树状分叉节点处。三种结构方案中，无论是从控制结构位移变形角度，还是从控制结构应力方面来分析，钢筋混凝土结构都要比其它两种结构好，但钢结构具有施工方便，外形美观等优点，单从建筑效果方面来看的话，钢结构要比钢筋混凝土和钢―钢筋混凝土结构理想。而钢―钢筋混凝土结构属于中间类型，最大位移和最大应力都与钢结构比较接近。

3、结语

( 1) 从建筑效果方面来看，钢筋混凝土形式单一，而钢―钢筋混凝土结构，处于中间类型，既没有钢结构般灵活，又没有钢筋混凝土优良的力学性能，故不建议采用。

结构计算及分析 篇6

关键词：钢渣滚筒；基本结构；应力；变形计算；钢渣处理技术 文献标识码：A

中图分类号：TU333 文章编号：1009-2374（2016）15-0062-03 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.15.029

技术在变，社会在变，我们所处的时代也在变。互联网的到来就像一场革命，改变了一切，它让这个世界相互联结、包容开放，促使着一代又一代人的创新。在这样的一个时代，越来越多的人习惯于借助网络这个媒介进行双方相互之间的交流、开店、购物、购票等一系列的活动，其中网上购票就是诸多网络活动中与人们的日常出行息息相关的一种。网上铁路售票系统的出现和应用极大地丰富了铁路客运的营销手段，提供了良好的人机交互页面，打破了传统面对面的经营方式。随着网络技术的高速发展，我国的铁路售票系统也逐渐走向

世界。

1 网上铁路售票系统的特点

与传统方式的火车售票相比，网上售票无需更多的排队等待时间。由于互联网的快速发展，网络技术的不断进步，人们可以不用再去售票窗口排着长队等着买票，他们只需要在电脑或是手机上打开这个系统，就可以随时随地地了解火车车次的详细信息，并予以购买，这不仅方便了乘客，同时也在一定的程度上缓解了售票窗口的拥挤状况，提高了售票的效率，节省了时间。此外，现在的网上售票系统还提供了“自取”或“送票上门”的服务，对于那些忙于工作或是其他事情而没有时间自取的乘客，“送票上门”的服务在很大的程度上为他们解决了取票的烦恼，这样他们只需要等着车票送上门，乘车时直接到达检票窗口即可。另外，该系统通过使用网络连接技术将车票信息直接与乘客身份证相系。乘客们去乘车时可以不用再兑换纸质票，只需要携带好他们的身份证，检票时直接刷二代身份证便可，这种方式不仅实现了一对一的实名制，还节约了纸质票的使用，创造了社会效益等。然而任何事情都不可能十全十美，火车网上售票系统也不例外。它就像“潘多拉的魔盒”一样，有好的一面，也有令人困扰的一面。因为在网上售票的时候存在着一些细小的漏洞或纰漏，而这些问题恰恰恰会影响人们的购票，大则是人们无法买到自己心仪的票，小则是人们无法了解具体的班次信息，诸多问题都累积到一起，不仅会给乘客造成损失，一定程度上也可能会威胁到社会的效益。

2 火车网上售票系统存在的问题

根据现今人们对火车售票系统的异议以及结合我们自身网络购票的实际经历，火车网上售票系统主要有五个方面的问题：第一，目前升级版的网络售票系统为了提高网站的安全性，设置了难识别的购票验证码。据统计网站购票的验证码共581种，然而这些验证码有的却并不容易识别，每输错一次验证码，就意味着当次购票成功率下降80%左右，越来越多的乘客表示面对验证码不知所措。也正是由于这样的原因，许多乘客可能就买不到心仪的票，更严重的可能就会因为买不到票而给乘客带来损失；第二，居民身份证强制使用，影响乘客的乘车，造成不便。由于网上购票是与用户的身份证相联系，乘客乘车必须要携带身份证，只有使用身份证乘客才能取票坐车或是刷身份证才能过安检坐车，若是乘客忘带身份证或者身份证遗失了，他们就不能坐车，这给乘客们带来了极大的不便；第三，网上售票系统对安装并使用该系统的用户开通提前数天就能上网购票的权限，引发不公。我国虽然人口众多，但是会使用网络的网民却不及总人口的一半，而会安装该系统且能够顺利购票的人更不及网民总数的一半，这样对于那些不会上网或者是不会使用该系统平台的人存在着明显的不公平；第四，网上售票系统不稳定，购票混乱。目前我国的网络技术已经有很大的提高，网上售票系统也相对可靠，但是由于假期购票人数太多，该系统也出现不稳定的情况，具体的就是乘客在购票高峰期间系统刷新的缓慢，可能前一秒看到的票用户想购买，可是因为系统的反应过缓，下一秒用户就错过了该班次的票；第五，最重要的方面是钓鱼网站众多，用户易陷。中国现今已处在“互联网+”的时代，在网络高速发展的今天，各种网络技术也被人们开发出来，有些人为了搞破坏又或是为了赚钱，运用网络技术开发出各种软件及网站等。而钓鱼网站正是这其中最具代表性的一种，对于那些第一次在网上购票或者一票难求的乘客来说，他们是这种网站深深的受害者。这样不仅会导致用户对火车网上售票系统的不信任，今后减少在网上购票，甚至还会导致铁路部门因此引发巨大的损失，减少社会效益。

3 对售票系统存在问题的分析与对策

当今的网络时代带给我们的既是机遇更是挑战。网上火车售票系统在这样一个大的背景下难免或多或少地会出现一些问题，而这些问题对我们的出行可能也会造成影响，社会的效益价值也会因此大打折扣。我们针对目前国内外的现状结合自身的购票经历对存在的问题提出意见：第一，售票系统网站上的验证码的种类可以稍微减少且验证码图片的清晰度稍微提高，这样人们就可以减少因验证码的识别错误，从而提高火车票班次准确购买的效率。同时售票系统设计部门也可以设计一些提高系统的安全性的加密软件嵌入在网站的网页设计中，这样不仅可以更加方便用户车票的购买，节省验证码的识别时间，而且有利于网站的管理与维护。第二，由于目前二代身份证在办理的时候都需要录入个人的指纹，对此铁路部门可以利用这一优势，建立一个指纹识别的系统并将其与现有的网络售票系统相连，这样人们在出行的时候可以再也不用为不带身份证无法坐车这个问题而困扰了，只需按一下指纹一切问题都迎刃而解了。第三，网络的发展带来了各种网上联络工具、支付工具等的出现，如QQ、微信、微博、支付宝、财付通等，由于人们也越来越多地使用这些软件，铁路部门可以与这些运营商合作，共同进行网络售票，这样对于那些不是网站的注册用户可以不用再登录专门的售票网站而能轻松购票，缓解了网站购票高峰的状况。第四，针对售票高峰期网站上售票的不稳定，铁路部门可以在网站首页上多开通几个售票的入口，用户们可以多一些买票的机会，降低因买不到票的风险，尽量减少用户的损失。第五，网络技术的发展所带来的钓鱼网站问题不可避免，但是可以加大网站的宣传力度，让人们更多地了解正确的网上售票系统的登录方式，提高用户的网络安全意识。或者在浏览器上安装检测钓鱼网站的识别软件，降低用户误入钓鱼网站的风险，减少用户因误入钓鱼网站的损失。

4 结语

21世纪是互联网快速发展的时代，它已快速地融入各行各业，在李克强总理提出了“互联网+”这个新概念后，更是每天引来上百万网民的点赞。可以说，“互联网+”在中国的迅猛发展带动了互联网产业的高速发展，提升了一个又一个传统行业的层次。网上火车售票系统就是在这样的背景下逐渐成熟乃至面向世界，成为了我国外交的一个重要的方面，同时它在我们日常出行中也是必不可少的。虽然网上售票在整个铁路运营过程中看起来只是一个简单的业务，但是它却包含着网络运营、铁路运营调度、客户管理、人力资源安排等诸多方面，而且它还可以缓解传统窗口排队售票的高峰，对人们外出时间的安排也有一定的帮助。所以在原来的网络售票系统上加以改进是非常有必要的，这样既可以打击黄牛党，也可以让乘客们买到自己心仪的票，总体上保证铁路运营效益得到提高。

随着网络技术不断的创新发展，网上售票系统是可靠的、切实可行的，可以给社会带来巨大的效益。

参考文献

[1] 何万敏，杨永安.高级程序设计语言教学改革的探讨

[J].电脑知识与技术，2005，（10）.

[2] 冯军.电影院计算机售票及业务管理系统的应用与发

展[J].影视技术，2005，（4）.

[3] 孙涌.现代软件工程[M].北京：北京希望电子出版

社，2003.

基金项目：江苏省高等学校大学生创新创业训练计划项目（创意类）（项目编号：201513986014X）。

作者简介：裔乐（1994-），女，江苏镇江人，江苏大学京江学院学生，研究方向：市场营销（网络商务）；孙瑗梅（1993-），女，江苏南通人，江苏大学京江学院学生，研究方向：市场营销（网络商务）。

结构计算及分析 篇7

计算机网络发展速度是有目共睹的, 几十年间从无到有, 从简单到复杂, 且对社会和企业的贡献是比较大的, 尤其是以计算机网络为主体的网络互连格局, 其优势是全球分布较广、开放集成, 承载量较大, 对世界各国的政治、经济、科技和文化等方面都有重要的影响。但是随着互联网商业化进程的加快、网络技术的层出不穷、互联网应用的快速发展及新的应用需求的不断提高, 正在运行的互联网和其体系结构存在的问题也日益凸显出来。这种情况下, 有必要对互联网和互联网体系结构存在的问题进行分析并解决。

2 计算机网络演变及发展趋势

近年来, 越来越多的国内外专家投身于网络体系结构和探索研究中, 经过反复的研究和实践, 得出未来互联网研究与发展的趋势:

2.1 计算机网络演变过程

最初的传统互联网核心功能相对简单, 需要适当的进行加强。分组交换技术的出现并在互联网上运用, 改变了互联网核心单一的局面, 奠定分组交换技术在互联网中作用同时, 也为TCP/IP协议设计的成功、实现和边缘智能化体系结构格局的变化奠定了坚实的基础。特别是二十世纪八十年代初期, “端到端原则”的提出, 不仅在原来基础上强化了/互联网核心保持简单的原则, 而且实现了端系统复杂处理观念。然而, 从二十世纪九十年代以来多种网络应用和服务的快速发展, 传统互联网核心功能简单的缺点逐渐被人们所认识, 并针对该问题展开一系列研究, 接满足所有上层需求的方法在长期实践中证明其是不可行的, 毕竟应用的需求形式多样, 所以网络中的“one-size-fit-all”的技术几乎是不可能存在的。

2.2 计算机网络发展趋势

从目前服务趋势来看, 新一代网络将会给互联网带来前所未有的契机, 特别是分布计算领域的深入研究和与之相关支持技术的逐渐成熟, 网络科技人员网络端系统着手为强化互联网服务提供了新的思路, 并拓宽了研究范围和研究方法, 相关的研究工作几乎涵盖了最近几年计算机网络领域大部分热点, 其中包括覆盖网。而Web Ser vices与之不同的是其比较侧重于互联网服务的本质, 主要研究的是利用标准网络协议与数据格式来描述、发布、定位和调用网络服务等。从上面的研究中可以看出, 现代化计算机网络研究的关键是利用通信服务来跃迁, 基于服务角度来探索未来一代网络目前已经是互联网时代新的契机。

3 基于新角度全方位认识网络计算机体系内涵

从对计算机网络发展现状和相关研究来看, 是传统网络体系结构的延伸, 但与现代化网络体系结构相比较, 还有明显的区别, 是对原有网络体系结构不足之处的补充, 且与原有网络体系结构应用环境之间的矛盾日益激烈和激化。主要表现在现在的计算机网络面临严峻的考验, 这要求与计算机相关的人员必须对计算机网络结构的本质和概念有明确的了解和深刻的认识, 以便为研究和探索新一代网络发展需求的网络体系结构提供有利依据。但是在这里需要注意的是即便网络体系结构在计算机网络和与之相关的领域出现的词汇出现的很多, 但是并不被大多数人所熟悉的定义。根据人们不同的需求, 以及不同的研究目的和表述需求, 将名词“网络体系结构、抽象、具体、理性、感性、宽泛、窄化”等名词普遍用于计算机网络不同场合。如何将网络体系结构系统全面、完整的进行定义, 便于人们理解和认识就显得十分重要。从现在国内外网络体系结构系统现状开看, Tanenbaum对网络体系的分析研究结果被多数计算机网络专业人员所赞同。原因之一是OSI/RM的设计思想和TCP/IP参考模型协议的实现, 对计算机网络专业人员的影响相对较深, 原因之二是现在的分层和协议的概念知道的人相对较多, 较容易被大家所接受, 但是最新研究发现, 若将网络体系结构作为分层和协议的结合来分析理解, 可能让人被繁琐的细节所扰乱, 结果也只能见树木, 却难以看到森林。也不能仅仅单纯的运用较为严格的结构分层原则而带来的一系列弊端来认识一些事物, 换句话来说结构分层原则只是在原有网络体系结构基础上进行的设计, 且自身也面临着众多的争议。所以, 不应该对结构分层原则不加修改就运用到新网络体系结构设计之中, 这样不仅会影响网络体系结构设计进程, 也会影响其效果。综上所述, 只有全面、系统的对计算机网络的发展史和现状进行分析, 并在此基础上对计算机网络体系结构进行完善。从多年对计算机网络结构系统的分析研究来看, 对“网络体系结构”这一名词进行全面的了解和把握, 对计算机互联网的运用有重要的意义。为了将计算机网络体系结构更好的运用于互联网, 对网络体系结构进行如下的定义:一, 网络系统结构对计算机网络研究有统领性和普适性;二, 对某一特定计算机网络具有特指性的;三, 与网络其他技术相比较, 尤其是实现技术的抽象性方面有明显的区别;四, 网络体系结构从最初由需求到实践是具有连贯的过程性的;五, 网络系统结构是随着时代的发展而不断变化的;六, 网络体系结构是含义丰富且具外延性的系统。

4 结语

上文通过对基于互联网的计算机网络当前所面临的现状进行简要的分析, 及近年来对传统网络体系结构和新型网络体系结构的探索研究, 总结和概括了近年来计算机网络的变化和发展趋势。但是不可置否的是当前人们对网络体系结构概念的认识还不够全面, 甚至处于含糊不清状态。为此, 上文着重网络体系结构方面的内容进行综合全面的分析, 至于其他方面的研究, 还需要与之相关的学者和专家继续进行互联网网络体系结构的探索, 在不久的将来, 通过对网络体系结构的不断研究, 能将互联网的优势充分全面的展现出来。

摘要：随着互联网不断的发展和演化, 传统的网络体系结构因自身的缺陷不足已经无法满足新时期互联网的需求。这种情况下, 有必要分析一下计算机互联网发展现状和了解网络体系结构概念, 并在此基础上研究新一代网络体系结构, 以便为互联网事业创造有利的条件。为了更好的了解计算机现状及网络体系结构, 下文对基于互联网的计算机网络现状和几年来网络变化和发展的趋势进行简要的分析。

关键词：计算机网络,互联网,网络体系结构,网络体系

参考文献

[1]杨鹏, 刘业.互联网体系结构剖析.计算机科学, 2006, 33 (6) :15-20.

[2]Clark D, Wroclawski J, Sollins D, etal.Tussle in Cyb erspace:definingtomorrow.s Internet.In:Proc.of ACMS IGCOMM.02.2002.

结构计算及分析 篇8

1 计算机网络的发展现状

计算机在经历了第一代电子管计算机时代、第二代晶体管计算机时代、第三代中小型集成电路计算机时代和第四代大中型集成电路计算机时代的发展之后, 已逐渐形成了一个较为完善的计算机网络结构。随着PC个人电脑的推广, 计算机网络已经成为人们工作生活中的重要工具。计算机网络是全球覆盖范围最广、运行效果最好的现实网络, 所以本文所涉及的网络发展现状主要针对互联网, 对其他一些有代表性的网络体系结构也有一定的涉猎。计算机网络的成功不仅与其在重大决策方面的准确性有关, 还离不开其网络体系结构的支撑。但在互联网高速发展的过程中, 其体系结构所存在的缺陷和不足也逐渐凸显出来, 现总结如下。

1.1 缺乏有效的网络控制能力

早在20世纪70年代, 互联网体系结构就已经建立。互联网体系主要采用了统计复用和分组交换技术, 网络只用来进行数据传输, 因为设计人员在对现有的计算机网络进行设计时, 对网络资源的控制和管理方面没有足够的重视, 所以计算机网络在资源和信息的处理能力方面较弱, 无法对全网范围内的资源进行有效控制。随着计算机技术的不断进步, 视频会议, 在线点播等功能的被越来越多的用户青睐, 互联网逐渐不能适应用户增长的需求。互联网对网络的控制能力不足, 意味着网络信息安全问题以及用户管理问题不能得到解决, 尽管研究人员对网络安全检测等技术进行了研究开发, 但还不足以解决目前泛滥的网络病毒及垃圾邮件等网络安全问题, 这一情况严重影响了用户对互联网的信任。

1.2 缺乏有效的用户管理能力

互联网的早期用户多为受过高等教育的知识分子, 在使用网络和保证网络安全上有一定的专业素质, 管理相对容易, 所以互联网企业并未设计针对互联网用户管理以及安全管理的方案。随着互联网的飞速发展, 网络用户越来越多, 使用人员的构成也越来越复杂, 导致用户的综合素质参差不齐, 甚至大部分用户完全不具备网络安全意识, 再加上网络的有效控制管理策略的缺乏, 在出现较为复杂的多媒体问题时无法及时有效地制定方法进行解决, 这就容易给网络用户造成难以挽回的直接或间接经济损失。例如2007年1月流行的“熊猫烧香”病毒, 因为缺乏及时应对能力, 造成了各个国家的巨大损失。除了网络病毒之外, 还有很多网络不良信息、垃圾邮件等问题威胁着互联网的正常运行。要想解决这些问题, 就需要建立一个完整的网络安全体系, 加强对互联网用户的管理能力。

1.3 缺乏全面的用户服务能力

互联网在早期仅仅提供通信与数据传输的服务, 随着互联网的商业化和民用化, 网络在人们的生产生活中占据的比重越来越大, 人们为了生产生活的便利对互联网提出的要求也越来越多。这就造成了互联网实际提供的服务功能和人们的实际需求脱节, 满足不了用户多样化的服务需求。虽然目前已经开展了新型网络的研究, 但这些问题还没有得到很好的解决。

2 计算机网络结构体系涵义的分析

为了解决互联网目前在网络控制、用户管理和用户服务等方面存在的不足, 科研人员开始研究一些新型网络体系结构, 以期改变传统网络结构, 解决传统网络结构存在的缺陷。计算机网络是按照高精度结构化设计方法设计, 采用功能分层原理, 由多个结点相互连接所组成, 各个结点之间能够不间断地交换数据和控制信息, 且每个结点都需要遵守一整套合理严谨的结构化体系管理规定, 以此实现其信息的安全传输功能。目前对计算机网络体系结构涵义尚无统一严格的定义, 本文结合计算机网络的发展现状, 对计算机网络体系结构涵义进行了较为具体的分析。

2.1 计算机网络体系结构具有独特性

不同应用环境对网络体系结构的要求也不同, 网络体系结构的差异导致了其适用范围的差异, 这就使网络体系结构具有独特性。对于具体网络系统的网络结构来说, 如何将普适的理论与方法应用于不同需求的具体网络系统中, 形成并发展成具有对应特色的网络体系结构, 是其目前的主要研究方向。

2.2 计算机网络体系系统具有普适性

网络体系从功能上划分为层次型、面向对象型、基于角色型等, 不同类型的网络体系, 设计开发的侧重点也不相同。但其设计开发的主要目的都是为了实现网络通信和资源共享, 所以各类计算机在网络方面存在许多共同特征, 即网络体系结构的普适性。计算机网络系统的普适性主要体现在各类网络系统都会涉及到路由技术、网络管理、信息传输以及网络层次结构划分上。网络系统的普适性要求对网络体系构成、命名以及性能和资源管理控制等方面都具有很大影响[1]。

2.3 计算机网络体系结构具有抽象性

网络体系结构是对多网络系统的研究和总体概况的一个总结, 与具体的网络实现技术的对比, 网络体系结构具有抽象性。如OSI网络体系结构中采用的模型和一些抽象概念都属于网络体系结构的一部分, 且已广泛应用于众多的网络算法和操作系统的设计开发中。

2.4 计算机网络体系结构具有过程性

计算机网络体系结构的相关规程制定需要经历一个漫长的过程, 在特定背景下经过一步一步的实验和研究才能得到[2]。人们通常习惯把很多已经制定的技术规范所组成的集合与某些网络体系结构等同。实际上, 特定网络体系结构的规范标准制定与实施都需要以某一特定背景条件和需求为基础, 根据具体的设计原则和标准逐步实现, 所以网络体系结构的形成具有过程性, 这一特性对其可持续发展有着至关重要的作用。

2.5 计算机网络体系结构具有发展性

因为网络体系结构的建立是一个过程, 所以网络体系结构的建立必然具有发展性。随着人类的发展, 社会经济与科技进步相互推动, 网络体系结构也在不断的发展[3]。与此同时, 用户对网络的要求也促进着网络体系为了满足用户而完善自身, 成为其推动自身发展的动力, 因此网络体系结构应当具有发展性。

2.6 计算机网络体系结构具有延展性

有发展就会有延伸, 因此网络体系结构应该具有延展性[4]。计算机网络涉及多种学科知识, 随着其在信息社会的应用越来越广泛, 计算机网络也涉及到的学科知识也随之增多。所以, 为了满足社会的发展和用户的需求, 计算机网络体系结构需要具有延展性。

3 结语

计算机网络体系结构的发展直接影响着计算机网络的发展, 对计算机网络体系结构涵义进行分析, 以计算机网络发展现状为切入点, 发现计算机网络发展过程中存在的问题, 并寻找解决方案, 从而促进计算机网络的发展, 对计算机网络的可持续发展具有重要意义。

参考文献

[1]王鹏, 姚远.计算机网络的发展现状及网络体系结构研究[J].电子制作, 2014 (11) :159-160.

[2]张倩楠.计算机网络体系结构的分析和思考[J].内蒙古科技与经济, 2014 (06) :66-68.

[3]叶林兵.计算机网络技术的发展现状和趋势分析[J].计算机光盘软件与应用, 2012 (04) :94.

结构计算及分析 篇9

周转轮系传动有两类。

第一类:差动轮系。如图1 (a) , 它由OH轴输入, 经行星架H带动行星轮Z2, 传输至齿圈Z3及太阳轮Z1, 通过轴O1及O3输出, 它输出时, 有两个自由度:齿圈Z3及太阳轮Z1的转动。

第二类:行星轮系, 如图1 (b) , 它由OH输入, 经行星架H带动行星轮Z2, 传输至齿圈Z3及太阳轮Z1, 此时, 齿圈是固定不动的, 所以, 只有太阳轮通过O1输出, 输出只有一个自由度。

现在所接触的是一种行星轮系传动的减速器, 它是工程机械系列中的挖掘机的部件, 安装在履带链轮上传递动力, 带动挖掘机前进或后退。根据具体实物测绘的零件而组装起的装配图如图2所示。

其传动原理是:由花键轴1 输入动力, 另端内花键与一级太阳轮齿轴2 (Z1=10齿) 连接在一起, 带动一级行星架组件的三个行星齿轮3 (Z2=35 齿) 转动, 一级行星架4 绕着大齿圈7 (Z3=80齿) 滚动;行星架一端的内齿 (齿数18齿) 直接连接二级太阳轮5 (Z4=18 齿) , 二级太阳轮带动四个行星轮6 (Z5=31齿) 转动。如果从行星轮系传动原理来分析, 四个行星轮转动的同时, 带动二级行星架8 (支承座) 绕大齿圈7滚动。但本减速器是固定二级行星架8, 大齿圈7 连接履带链轮, 所以, 二级行星轮系传动已转变成定轴轮系传动。它通过四个二级行星轮6 的转动, 带动大齿圈7转动, 大齿圈7通过相连接的链轮带动履带传动, 实现减速大扭矩传动的要求。

2 传动速比的计算

从上面所述的传动关系, 可得知本行星轮系是两级传动。为了便于计算, 先画出传动原理图, 如图3所示。

(1) 一级轮系传动比计算

从一级轮系传动来看, 从Z1传动到Z3及行星架H1, 输出两个自由度, 属差动轮系传动, 但从实际应用来看, 一级传动的扭矩还无法带动大齿圈转动, 所以, 可把一级传动认定为行星轮系传动, 大齿圈固定, 根据行星轮系速比计算公式有

(2) 二级传动比计算

从一级行星架H1传至Z4, 二级传动因为H2行星架固定, 转变成定轴轮系传动, 由Z4传至Z5, 再传至Z3, 根据定轴轮系传动比计算公式,

得i43= (-1) 1· (Z5·Z3) / (Z4·Z5) =n4/n3=-80/18。

因n4=n H1,

得i13=n1/n3=-40, 负号说明从Z1传至Z3方向相反, Z1转40圈Z3反方向转1圈。

3 验算行星轮系应满足的四个条件

(1) 验算一级行星轮系

1) 传动比条件:这个条件在上面速比计算中, 已经给出, 这里不再赘述。

2) 同心条件:即两中心轮的齿数差应为2的整数倍, 根据公式有Z2= (Z3-Z1) /2=35, 满足条件。

3) 装配条件:两中心轮的齿数和应为行星轮数目 (k=3) 的整数陪, 根据公式q= (Z1+Z3) /k=30, 满足条件。

4) 邻接条件: 根据公式Z1:Z2:Z3:q=Z1:Z1· (i1H-2) /2:Z1· (i1H-1) : Z1·i1H/k

由上面计算出i1H=n1/nH1=9, k=3 ( 行星轮数目) , q= (Z1+Z3) /k=30代入上式,

得Z1:Z2:Z3:q=10:35:80:30, 实际测绘得Z1=10齿, Z2=35齿, Z3=80齿, 能满足条件。

(2) 验算二级行星轮系

1) 传动比条件:根据上面所述, 二级行星轮系因为行星架的固定, 转化为定轴轮系, 其传动比已计算出, 这里不再赘述。

2) 同心条件:即两中心轮的齿数差应为2的整数倍, 根据公式有Z5= (Z3-Z4) /2=31, 满足条件。

3) 装配条件:两中心轮的齿数和应为行星轮数目 (k=4) 的整数陪, 根据公式q= (Z3+Z4) /k=24.5, 不能满足条件。

从装配条件看, 已不能满足安装要求, 即四个行星轮中有装不进的, 或者四个行星轮先装, 太阳轮装不进, 那么二级行星轮系设计是错误的。但因为是测绘的产品, 在现实中能完成安装, 说明其设计是可行的。为什么它能安装呢?在现今计算机比较普遍应用的时代, 可借助计算机模拟作图去还原行星轮及太阳轮的安装关系。

4 模拟作图

(1) 大齿圈的模拟作图

1) 作出齿廓一端的渐开线

已知测绘出齿轮参数:齿数Z=80, 模数m=2.75, 压力角α=27°, 跨棒距Mq=215.85。

根据渐开线函数公式:

其中:r——齿轮基圆半径;

φ——基圆任一点与x轴的夹角。

根据基圆半径公式:r= (mzcosα) /2得r=196.02。

这里借助国产绘图软件CAXA来作齿廓一端渐开线:应用工具【公式曲线】, 在其中设置直角坐标系, 输入渐开线函数公式, 把r=196.02代入, 可取φ=π (弧度) , 模拟出压力角α=27°一端齿廓。

2) 作出另端齿廓

要作出另端齿廓, 需计算出内齿的弧齿槽宽, 然后, 再借助计算机作出。

已知测绘出齿顶圆da=217.2, 齿根圆df=229.2, 跨棒距Mq=215.85, 量珠棒dp=5。

由公式Mq=mzcosα/cosαM-dp,

得cosαM=0.887 6。

由公式invαM=invα-dp/mzcosα+π/2z+2xtanα/z

得变位系数x=0.618 4。

由内齿齿槽宽公式e=m (π/2+2xtanα)

得e=6.053。

根据计算出的齿槽宽, 可算出齿槽宽在分度圆上的夹角=360°·e/πd=3.153°。

算出一齿槽在分度圆上的夹角, 便可以通过CAXA软件的镜像工具作出另端齿廓, 通过剪切工具, 作出一齿, 然后, 通过阵列工具作出所有的齿, 这样, 一个内齿圈便模拟出来。

(2) 二级太阳轮的模拟作图

已知测得数据:齿数Z=18, 模数m=2.75, 压力角α=27°, 公法线W3=21.7。

根据公法线计算公式W=mcosα[ (k-0.5) π +2xtanα+z·invα]

得变位系数x=0.3071。

由变位齿轮弧齿厚公式s=m (π/2+2xtanα) ,

得齿厚s=5.18。

按上面的方法, 可作出模拟的二级太阳轮。

(3) 四星齿轮的模拟作图

已知测得的数据:齿数Z=31, 模数m=2.75, 压力角α=27°, 公法线W5=37.53。

根据公法线计算公式W=mcosα[ (k-0.5) π +2xtanα+z·invα]

可求出变位系数x=-0.008 37, 绝对值非常小, 可看作x=0, 即为标准齿轮。

根据标准齿轮弧齿厚计算公式s=mπ/2, 代入参数, 得x=4.3, 然后按上面的方法, 模拟作出行星齿轮。

从装配图 (图2) 可知四个行星齿轮安装在二级行星架的四个轴上, 根据已测出的四轴中心距R68.5 及四轴之间的距离98.55×95.168 (mm×mm) , 在大齿圈及太阳轮之间模拟安装四个行星齿轮。模拟安装图如图4所示。

从模拟安装图可看出:其中两个行星齿轮与大齿圈及太阳轮均成180° 排列, 大齿圈与行星齿轮单边侧隙达0.24, 太阳轮与行星齿轮的单边侧隙为0.17, 可容易地装进;另两个行星齿轮之间虽然也成180° 排列, 但与大齿圈及太阳轮并未成180° 排列, 它们与大齿圈的单边侧隙为0.08, 与太阳轮单边侧隙为0.06, 也可装进。

从模拟安装也验证了四个行星齿轮安装的可行性, 但从模拟图中测得两个行星齿轮如此大的侧隙, 而另两个行星齿的侧隙却较小, 而且四个行星齿轮并不是均匀的互成90° 排列。可见, 因为一、二级行星齿轮传动共用大齿圈, 而使二级行星轮系设计作出结构的拼凑, 不得不牺牲配合齿的侧隙。这对传动效率是有一定的影响的, 对运行的平稳性也是有影响的。但从其安装使用考虑, 可能是值得的。这样可使减速器结构相当的紧凑。对挖掘机来说, 受到安装空间的影响, 就变得很可取。

5 变位系数的复核及疑问

从上面计算中, 已算出二级轮系的各齿轮的变位系数。这里通过测得的各传动齿轮的中心距计算、复核变位系数。

(1) 验算大齿圈变位系数

已知大齿圈与四星齿轮中心距a′=68.5,

它们之间标准中心距a=m (Z3-Z5) /2=67.375,

根据公式cosα′=a·cosα/a′,

得啮合角α′=28.79°。

求总变位系数:

因四星齿轮为标准齿轮, x5=0, 所以x3=0.421 75。

而根据跨棒距求出的大齿圈变位系数x3=0.618 4, 结果不一致。

(2) 验算太阳轮的的变位系数

已知太阳轮与四星齿轮中心距a′=68.5

它们之间标准中心距a=m (Z4+Z5) /2=67.375,

根据公式cosα′=a·cosα/a′,

得啮合角α′=28.79°。

求总变位系数:

因四星齿轮为标准齿轮, x5=0, 所以x4=0.421 75。

而根据公法线求出的太阳轮变位系数x4=0.307 1, 结果不一致。

这种现象应如何理解呢?哪个值是正确的?

由跨棒距、公法线求出的变位系数其原理是根据标准齿条与产品作纯滚动, 通过展成运动, 滚切出产品 (齿轮) , 产品与齿条之间无侧隙, 当标准齿条的中线与产品 (齿轮) 分度圆不相切时, 便切出变位齿轮。据此滚切出的齿厚与变位系数是一一对应的关系, 也就是说, 跨棒距、公法线跟变位系数也是一一对应的, 而根据中心距算出的变位系数其原理也是两相互啮合的齿轮作无侧隙的纯滚动时推算出的, 是总变位系数。而在设计过程中, 两相啮合的齿轮间是有间隙的, 正如上面模拟图中, 大齿圈与行星轮侧隙0.24, 行星轮与太阳轮侧隙0.17, 因为齿侧间隙, 造成公法线、跨棒距的变化, 而算出的变位系数也跟着变化;而根据中心距算出的总变位系数, 仍然是根据无侧隙的啮合运动推算出。所以, 这就造成两者之间的结果不一致。据此, 根据公法线、跨棒距算出的变位系数对应的是额外增加了侧隙的设计齿厚 (根据实际应用, 或大或小) ;而根据中心距算出的变位系数是无侧隙啮合运动的理论值。所以, 在计算齿顶圆、齿根圆时, 应该用根据中心距算出的理论变位系数。

6 根据推算出的理论变位系数复核齿轮外形尺寸

(1) 大齿圈

中心距变动系数y= (a′-a) /m=0.41

齿高变动系数Δy=xΣ-y=0.012

齿顶高ha= (ha*-x + Δy) m, 因ha* =1, x=0.421 75, 得ha=1.623。

齿顶圆da=d-2ha, 因d=mz=220, 得da=216.76。

齿根高hf= (ha*+c*+x) m, 因c*=0.25, 得hf=4.6。

齿根高df=d+2hf =229.2。

齿槽宽e=m (π/2+2x·tanα) , 将已知数代入, 得e=5.5。

由公式invαM=invα-dp/mzcosα+π/2z+2xtanα/z

珠棒dp=5 得invαM=0.037 79 查表, 得αM=26.88°。

跨棒距Mq=mzcosα/cosαM-dp=214.766。

(2) 四星齿轮

齿顶高ha= (ha*+x+Δy) m=2.78,

齿顶圆da=d+2ha=90.815,

齿根高hf= (ha*+c*-x) m=3.438,

齿根圆df=d-2hf=78.375,

公法线W=mcosα[ (k-0.5) π+2xtanα+z·invα] 跨齿数k=5 , 得W5=37.55。

(3) 二级太阳轮

齿顶高ha= (ha*+x-Δy) m=3.877,

齿顶圆da=d+2ha=57.255,

齿根高hf= (ha*+c*-x) m=2.28,

齿根圆df=d-2hf=44.95,

公法线W=mcosα[ (k-0.5) π+2xtanα+z·invα] 跨齿数k=3 , 得W3=21.986。

(4) 大齿圈与四星齿轮中心距

a′= (d3-d5) /2+ ym, 已知d3=220, d5=85.25, y=0.41, 得a′=68.5。

(5) 太阳轮与四星齿轮中心距

a′= (d4+d5) /2+ym, 已知d4=49.5, d5=85.25, y=0.41, 得a′=68.5。

根据所测数据与计算值对比如表1所示。

从对比可知, 计算值与测绘值的差异。如果能从测绘出的相关参数去计算齿轮的外形尺寸, 跨棒距、公法线。再根据使用条件, 重新确定侧隙, 而不是一味的就测绘而测绘, 会显得更科学些。

7 结语

以上根据测绘数据到复核计算, 对理解设计行星齿轮传动是非常有帮助的。可从直观的结构认知, 加深对齿轮传动的认识及理论计算。从而, 可根据自己的思路去设计类似的产品。如果单从原理图去搞设计, 没有借鉴对比, 要设计出可行的结构来, 恐怕比较艰难, 而且需花大量的时间, 设计出的产品也不一定合理, 有时, 还要经过多次修改。而通过测绘, 去研究别人的可行的结构, 在理解吸收中, 按自己的思路去设计, 这就可以大大提升研发能力, 达到从模仿到设计的转变, 这方法是行之有效的。

参考文献

[1]马永林, 何元庚, 汤茜茜, 等.机械原理[M].北京:高等教育出版社, 1993.

[2]闻邦春.机械设计手册:第五版[M].北京:机械工业出版社, 2010.

结构计算及分析 篇10

贵州某水库工程任务为城镇供水。水库坝址以上流域集水面积为19.13km2, 主河道长为6.89km, 主河道坡降为46.9‰。多年平均径流量981.0万m3, 水库正常蓄水位610.0m, 校核洪水位613.33m, 正常蓄水位以下库容372万m3, 兴利调节库容360.2万m3。根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》 (SL252-2000) 第2.1.1款的规定, 水库总库容447万m3, 属于0.01~0.1亿m3范畴, 本工程等别为Ⅳ等, 工程规模属小 (1) 型。工程静态总投资16785.99万元, 工程总工期25月。

2 工程区地形地质概况

库盆河谷基本为峡谷型, 坝址正常蓄水位610m时抬高水头最大约50m。坝址河谷基本为横向谷, 横断面呈窄“V”型, 岸坡地形坡度45~55°。河床高程558~565m, 宽3~10m, 正常蓄水位高程608m处对应河谷宽75~80m, 宽高比为1.5~1.9。地质勘探结果表明:大坝开挖至建基面, 坝基整体处于弱风化带上, 岩体完整性较好, 有利于大坝的施工建设。

3 碾压混凝土重力坝首部枢纽优化布置

为了获得技术上可行, 经济上优越的首部枢纽方案, 结合地质和水文分析资料, 综合考虑施工技术、筑坝材料等方面的因素, 推荐采用混凝土重力坝方案[1], 其首部枢纽布置设计方案为:混凝土重力坝+坝顶泄洪表孔+右坝身放空底孔+左坝身取水管+左岸导流隧洞。

3.1 混凝土重力坝方案设计

大坝为混凝土重力坝, 重力坝建基面座落在寒武系上统炉山组白云岩弱风化中下部~弱风化中上部。坝顶高程614.00m, 坝底高程547.00m, 最大坝高67m, 坝顶宽度5m, 最大坝底宽度52.62m, 坝顶全长134.94m, 分为左、右岸非溢流坝段和河床溢流坝段。左岸非溢流坝段57.15m, 右岸非溢流坝段长58.188m, 河床溢流坝段长19.60m。坝体基本断面为:坝体上游面585.00m以上铅直, 585.00m以下坝坡为1:0.2;下游起坡点高程为608.33m, 坝坡为1:0.75。为加强坝基稳定条件, 在重力坝溢流坝段上游设置齿墙, 齿墙底高程542.00m, 齿墙宽度10.0m, 齿墙下游按1:1放坡与坝基相交。大坝共分为9个坝段, 共设置8条横缝。坝体内基础灌浆廊道断面尺寸3.0×3.5m, 采用C25钢筋砼预制。

3.2 坝顶开敞式溢洪道

敞式溢洪道设置在大坝中部, 坝身共设2个表孔, 单孔净宽8m, 顶部为5m宽的交通桥以解决坝顶交通。泄洪方式为表孔自由溢流, 堰顶高程与正常蓄水位相同。下游消能方式采用挑流消能, 溢流面坡度1:0.75。溢流面后接反弧段, 反弧半径R=12m, 挑角20°。溢流坝段下游设置短护坦, 护坦底板基底高程554.00m, 消力池护坦顶板高程555.00m, 护坦厚1.0m, 护坦采用C25钢筋混凝土。

3.3 取水兼放空管

取水兼放空管设置在大坝中部, 其中心桩号为坝0+121.15, 为坝内埋管暗敷方式。本工程设计放空、取水兼生态放水三管合一布置在左坝段坝横0+057.60处。具体布置如下:坝横0+057.60m设置检修闸门井, 检修闸门井后为10m长坝内钢筋砼管, 钢筋砼管后接DN800放空兼取水钢管, 放空兼取水钢管在坝后设闸阀室, 室内设置闸阀。

4 重力坝结构优化计算分析

4.1 荷载组合

为确保大坝结构稳定及应力安全, 按照基本组合和特殊组合两种组合方式进行大坝抗滑稳定性及应力计算分析[2]。

基本荷载组合:工况1:正常蓄水位610.00m及相应尾水位 (无) +大坝自重+正常温降低;工况2:设计洪水位612.43m与相应尾水位+大坝自重+正常温升。

特殊荷载组合:工况3:校核洪水位613.33m与相应尾水位+大坝自重+正常温升。

4.2 计算成果分析

根据《混凝土重力坝设计规范》中的相关技术要求, 砼重力坝坝体抗滑稳定性按照推荐的抗剪断强度公式进行计算;而坝体结构应力则采用《混凝土重力坝设计规范》附录[C]公式分析计算。经计算, 大坝抗滑稳定性和结构应力计算值与规范要求值的对比见表1。

从表1可知, 基本组合工况1~工况2条件下, 大坝抗剪断安全系数K'均大于3.0;特殊组合工况3下抗剪断安全系数K'大于2.5, 大坝整体抗滑稳定性满足《混凝土重力坝设计规范》中的相关允许限值。坝体上、下游面正应力均为压应力, 小于地基允许承载力2.0MPa, 且小于坝体材料允许压应力, 满足规范及坝基要求。

5 结束语

优选技术上可行、经济上优越的大坝枢纽布置方案, 是水库工程规划立项和施工建设的重要技术保障。文章结合贵州某Ⅳ等小 (1) 型水库实际案例, 对水库大坝枢纽布置方案和坝体稳定性及结构应力优化计算进行了详细的分析, 推荐采用整体布置方案合理、工程量小、施工便捷的砼重力坝方案, 为工程安全可靠、节能经济的高效优质施工建设提供了重要的技术指导。

参考文献

[1]李晶, 贾金生, 汪洋, 等.关于混凝土重力坝断面设计的探讨[J].水利水电技术, 2013, 44 (7) :34-38.