第五章5-5物理结构设计

钢结构混泥土课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解钢结构与混凝土结构结合的原理，掌握其基本设计方法。

2. 学生能够描述钢结构与混凝土结构各自的优势，并说明结合使用的意义。

3. 学生能够列举出至少三种常见的结合方式，并解释它们在建筑中的应用。

技能目标：1. 学生能够运用所学的知识，分析并解决实际工程中钢结构混凝土结合的问题。

2. 学生通过课程学习，能够设计出一个简单的钢结构混凝土结合方案，并进行合理性分析。

3. 学生能够运用专业软件或手工绘图方式，准确表达出钢结构混凝土结合的细节设计。

情感态度价值观目标：1. 学生通过学习，培养对建筑结构工程的兴趣，增强对工程质量的重视。

2. 学生能够在团队协作中发挥个人优势，培养合作精神和解决问题的能力。

3. 学生能够认识到工程结构设计在环境保护、资源节约等方面的重要性，培养社会责任感。

课程性质：本课程为专业实践课，强调理论联系实际，注重培养学生的动手能力和解决问题的能力。

学生特点：高二年级学生，具备一定的物理和数学基础，对建筑结构有初步了解，对实践活动有较高的兴趣。

教学要求：结合学生特点，采用案例教学、小组合作、实践操作等教学方法，使学生在实践中掌握知识，提升技能，培养正确的情感态度价值观。

通过具体的学习成果分解，为教学设计和评估提供明确依据。

二、教学内容1. 钢结构与混凝土结构结合原理- 钢结构与混凝土结构各自特点- 钢结构与混凝土结构结合的优势- 结合原理及力学性能分析2. 常见结合方式及其应用- 钢筋混凝土结构- 钢骨混凝土结构- 钢筋焊钉连接的钢结构3. 钢结构混凝土结合设计方法- 设计规范与标准- 结构计算方法- 连接节点设计4. 实践操作与案例分析- 简单钢结构混凝土结合方案设计- 设计合理性分析- 实际工程案例解析5. 设计软件及应用- 专业设计软件介绍- 软件操作与实际应用- 设计成果表达教学内容安排与进度：第一周：结合原理及力学性能分析第二周：常见结合方式及其应用第三周：设计方法与规范学习第四周：实践操作与案例分析第五周：设计软件及应用教材章节关联：《建筑结构与材料》第四章 钢结构《建筑结构与材料》第五章 混凝土结构《建筑结构设计》第三章 结构设计方法《建筑结构设计案例解析》相关案例教学内容确保科学性和系统性，结合教学大纲，使学生能够逐步掌握钢结构混凝土结合的知识与技能。

常州大学储罐课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能够理解并掌握储罐的基础知识，包括储罐的分类、结构、工作原理及应用场景。

2. 学生能够了解储罐相关的安全知识，如防火、防爆、防泄漏等。

3. 学生能够掌握储罐的设计原则和计算方法，并运用到实际案例中。

技能目标：1. 学生能够运用所学知识分析和解决储罐在实际工程中的应用问题。

2. 学生能够运用计算软件进行储罐相关参数的计算和优化。

3. 学生能够通过小组合作和讨论，提出创新性的储罐设计方案。

情感态度价值观目标：1. 学生能够认识到储罐在我国化工、石油等行业的的重要性，增强专业认同感。

2. 学生能够培养良好的团队合作精神，积极参与小组讨论和实践活动。

3. 学生能够关注储罐行业的最新动态，树立环保、安全意识。

课程性质：本课程为专业选修课，旨在帮助学生掌握储罐相关知识，提高解决实际问题的能力。

学生特点：学生具备一定的化学、物理基础知识，对储罐有一定的了解，但缺乏系统学习和实践经验。

教学要求：结合学生特点和课程性质，注重理论与实践相结合，采用案例教学、小组讨论、实验操作等多种教学方式，提高学生的综合能力。

通过分解课程目标为具体的学习成果，为后续教学设计和评估提供依据。

二、教学内容本课程教学内容主要包括以下几部分：1. 储罐基础知识：介绍储罐的分类、结构、工作原理及主要性能参数，对应教材第一章。

2. 储罐设计原则：讲解储罐设计的基本原则、相关标准和规范，对应教材第二章。

3. 储罐计算方法：阐述储罐壁厚、容量、载荷等计算方法，对应教材第三章。

4. 储罐安全知识：分析储罐的安全隐患、防护措施及应急预案，对应教材第四章。

5. 储罐应用案例：分析典型储罐工程案例，让学生了解储罐在实际工程中的应用，对应教材第五章。

6. 储罐设计实践：组织学生进行储罐设计实践，培养解决实际问题的能力。

教学大纲安排如下：1. 第1-2周：储罐基础知识学习。

2. 第3-4周：储罐设计原则学习。

直角坐标机器人结构设计摘要随着现代工业的不断发展，不但使传统工业的生产发生了根本性的变化，而且也对人类社会的生产产生了重大的影响。

机器人作为现代工业生产的一种工具，不仅大大的提高了生产力，而且把人从各种生产环境中解放出来。

目前，许多国家的工业机器人技术得到很好的发展，我国也在进行深入的研究和开发。

本文主要是设计一个搬运工件的直角坐标机器人，它可以应用在自动化生产线上与人工相比具有速度快、定位精度准确的特点，具有很强的实用性能。

作为直角坐标机器人结构设计，本文用了第二、三、四章详细阐述了设计过程，第五章简要介绍了机器人的控制部分，第六对机器人进行了效果分析，并总结了直角坐标机器人的特点。

设计不拘泥于常规，使产品具有更广阔的发展空间，必将成为机器人的发展趋势。

Cartesian Robot DesignAbstractWith the continuous development of modern industry,not only the production of traditional industries has undergone a fundamental change, but also the production of human society has had a major impact. Robot as a tool of modern industrial production, not only greatly increase the productivity and the production environment from a variety of liberation. Currently, many countries have very good industrial robot technology development, China is also in-depth research and development. Porters of this paper is to design a piece of the Cartesian coordinate robot, which can be used in automated production lines and artificial compared to fast, accurate positioning accuracy characteristics,with strong practical performance.As the design of the right-angle coordinate robot,the text uses the second the third and the forth chapters to say the process of the design.The five chapter briefly describes some of the robot's control. The sixth chapters carried out effectiveness analysis and summarizes the characteristics of a Cartesian coordinate robot.The design makes the products have much more development,which must be the current of robot's development.Key words: Straight line Cartesian coordinate Structure目录摘要 (I)ABSTRACT (II)一绪论 01.1直角坐标机器人概念 01.2直角坐标机器人的应用及分类 (2)1.3当前机器人技术的发展 (2)1.3.1机器人发展的概况 (2)1.3.2直角坐标机器人的发展情况 (5)1.4设计基本步骤 (5)1.5本文研究的主要内容 (6)二直角坐标机器人的工作原理 (7)2.1实现三个自由度运动的基本原理 (7)2.2末端执行器抓取工件的基本原理 (7)2.2.1概述 (7)2.2.2手指式手部的工作原理 (8)三直角坐标机器人结构设计 (10)3.1直角坐标机器人外形方案的确定 (10)3.2直角坐标机器人传动及驱动方式的选择 (10)3.2.1直角坐标机器人传动方式的选择 (10)3.2.2直角坐标机器人驱动方式的选择 (11)3.3直角坐标机器人外形尺寸的确定 (11)3.4传动部件、驱动部件类型及主要参数的选择 (12)3.4.1传动部件参数的选择 (12)3.4.2驱动部件的选择 (19)3.5其它辅助部件的设计 (22)3.5.1直线导轨的选择 (22)3.5.2滚动轴承的选择 (23)3.5.3机器人拖链的选择 (24)3.5.4其它部件的设计 (24)3.6机械手结构设计 (24)3.6.1机械手的结构特点 (24)3.6.2机械手的手部尺寸及抓取范围 (25)3.6.3机械手传动装置的设计 (25)3.6.4机械手驱动装置的选择 (27)3.6.5机械手其它部件的选择 (27)四机器人的校核及结构的可靠性分析 (28)4.1轴承的校核 (28)4.2各主要功能部件的可靠性分析 (28)4.3各自由度间连接件的可靠性分析 (29)4.4轴的校核计算 (30)五机器人的控制 (32)5.1步进电机的概况 (32)5.2步进电机的工作原理 (32)5.3步进电机的控制 (33)六直角坐标机器人的效果分析及技术评价 (34)6.1直角坐标机器人的效果分析 (34)6.1.1直角坐标机器人与人工操作的比较 (34)6.1.2采用机器人工作带来的问题 (34)6.2直角坐标机器人结构的技术评价 (34)6.2.1整体结构技术评价 (34)6.2.2零件的技术分析 (35)参考文献 (37)一绪论1.1直角坐标机器人概念直角坐标机器人概念：工业应用中，能够实现自动控制的、可重复编程的、多功能的、多自由度的、运动自由度建成空间直角关系、多用途的操作机。

第一章绪论1、不论设计任何结构都要经过正确的计算，才能达到安全、经济和合乎使用要求的目的。

2、活动铰支座、铰支座、固定支座和定向支座3、杆件结构的结点，通长可分为铰结点、刚结点、组合结点三种。

4、铰结点上的铰结端可以自由相对转动，因此，受荷载作用时：铰结点上个杆间夹角可以改变，与受荷前的夹角不同；各杆的铰结端不产生弯矩。

铰结点：被连接的杆件在连接处不能相对移动，但可以相对转动，可以传递力，但不能传递力矩。

木屋架的结点比较接近与铰结点。

5、刚结点上各杆的刚结端不能相对转动，即认为刚结点是一个刚体，各杆均刚结与此刚体上，因此，受荷后：刚结点上各杆间的夹角不变，各杆的刚结端旋转同一个角度；各杆的刚结端一般产生弯矩。

刚结点：被链接的杆件在连接处既不能相对移动，又不能相对转动，既可以传递力也可以传递力矩。

现浇混凝土结点通常属于这类情形。

6、若在同一个结点上，某些杆间相互刚结，而另一些杆间相互铰结，则称为组合结点或半铰结点。

7、铰结点上的铰称为完全铰或全铰。

组合结点上的铰则称为非完全铰或半铰。

8、实际结构情况复杂，往往不能考虑所有因素去做严格计算，而需去掉次要因素，以简化图式来代替，这种用以计算的简化图式，叫做结构的计算简图或计算模型。

9、确定计算简图的原则是：保证设计上需要的足够精度；使计算尽可能简单。

10、常见杆件结构类型梁（多跨静定梁、连续梁）、拱、桁架、钢架第二章平面体系的几何组成分析1、在不考虑材料应变的条件下，几何形状和位置都不能改变的体系称为几何不变体系。

在原来位置上可以运动，而发生微量位移后不能继续运动的体系，叫做瞬变体系。

可以发生非微量位移的体系称为常变体系。

常变体系和瞬变体系统称为可变体系，均不能作为建筑结构，只有几何不变体系才能用作建筑结构。

由于瞬变体系能产生很大的内力，所以不能用作建筑结构。

2、自由度：是体系运动时可以独立改变的几何参数的数目。

即确定体系位置所需的独立坐标的数目。

3、点的自由度：在平面内点的自由度等于2.4、刚片：几何不变的平面物体叫刚片。

第一章设计涵义1、广义的设计是一种人类对秩序和规律的渴望和冲动。

补充：广义的设计，是蕴含宇宙万物之中的一种追求平衡与有序的力量，是人类试图统一和支配一切冲动和需要而设计,即design一词，有其语源学上的历史含义。

2、现代设计的一般涵义:指的是一种计划、设想、规划、问题解决的方法，通过视觉的方式传达出来的活动过程。

3、现代设计的核心内容:①计划，构思的形成；②视觉的传达方式，即把计划、构想、设想、解决问题的方法，通过视觉的方式传达出来的活动过程;③计划通过传达之后的具体应用。

补充：现代设计的计划、构思受到市场营销，一般的心理学和消费心理、人机工程学、技术美学、现代科学技术等因素影响和制约而形成的；传达这种计划和构思的方式,可以从简单的、传统的手工绘图（预想图）、模型到复杂的电脑设计预想虚拟呈现，因具体的设计要求而不同；而设计应用，与具体涉及所涉及的生产方式的技术条件和应用的现代社会密切相关。

4、现代设计的基本形态:现代环境设计（包括城市规划设计、建筑设计、室内设计和环境设计）、现代产品设计(工业设计)、视觉传达设计（包括广告设计、包装设计、书籍装帧设计，以及企业形象及标志设计）、染织服装设计（包括时装设计与成衣设计、染织品设计等)、非物质设计（包括各类数字多媒体设计等)。

第二章设计元素1、动线:空间的组织把空间的连续性排列和时间的先后顺序有机地统一起来，形成一个空间动态的主线。

2、主轴线：按照一定意义进行主题空间的排布，并寻求相同或相似的媒介形态来限定，形成整体造型主导整个空间形态，并形成的造型路线成为主轴线。

3、序列:为了展现空间的总体势或者突出空间的主题而创造的空间先后次序组合关系。

4、线条在设计中的作用：①线传达情绪和感觉;②定义形状。

5、三维立体空间的类型：方体空间；锥型空间；柱形空间；球形空间;三角形空间;环形、弧形或螺旋形空间6、二维平面幻想空间的营造方法：①重叠②大小③垂直定位④透视⑤错视空间7、线条的类型和特性：从性质上，线条可以分为实际、隐藏和精神的线。

第五章林分结构的设计本章着重说明有关人工林结构的设计问题，在主要造林树种确定以后，人工林结构主要决定于密度、配置、组成等因素。

林木群体结构――指林木群体的各组成成分的空间和时间分布格式。

下面逐项介绍林分结构设计的主要项目：林分密度、种植点配置、树种组成第一节林分密度一、概念和意义林分密度――指单位面积林地上的林木的数量。

林分密度是所能控制的主要因子，也是形成一定林分水平结构的数量基础，对林产品的质量、数量和林分的稳定性都有深刻的影响，探索合理密度是森林培育研究及生产的中心课题之一。

由于密度在森林一生中不断变化，就冠以不同名称来称之。

将森林起源时形成的密度称之“初始密度”，它是森林生长发育各个时期的密度变化的基础，而将其它时期的密度称为“经营密度”。

人工林的初始密度称为造林密度――是指单位面积造林地上栽植株数或（穴）数。

如：杉100~300株/亩；油茶3~5粒/穴；油桐2~3粒/穴，70~80穴/亩。

二、造林密度的作用规律造林密度以及由它发展成的后期林分密度在人工林整个成林成材过程中起着巨大的作用，了解和掌握这些作用规律，将有助于确定合理的造林密度。

密度对林木的作用，从幼林接近郁闭时开始出现，一直延续到成熟收获期，尤以在干材林阶段及中龄阶段最为突出。

（根据密度作用规律，说明密度与树冠、胸径、树高的关系，并说明其原因）1. 密度与树冠的关系随密度增加，树冠减小，密度与树冠呈反比。

说明密度大小明显影响树冠的发育即冠幅CW、冠长、树冠表面积或体积。

原因：随着密度增加，林分郁闭提前，树冠之间的矛盾就来得早，相互之间抑制也早，因此，冠幅就越小。

2. 密度与直径生长的关系密度对直径生长具有明显的限制作用，即密度越大，直径生长越小，密度与直径呈反比关系。

密度倒数式：D－1＝A＋BN（密度效应曲线）原因：随着密度增加，树冠减小，叶面积指数减小，制造的光合产物减少。

对一个树种来说，一定的胸径与一定的密度相对应，而与年龄和立地无关。

钢结构基本原理第一章概述1、钢结构设计是怎样确保结构安全、可靠、经济的？钢结构设计的主要目的是要保证所建造的结构安全适用，能够在设计使用年限内满足各项功能要求并且经济合理。

我国《建筑结构设计统一标准》规定，建筑结构必须满足安全性、适用性和耐久性的要求。

为使建筑物设计符合技术先进、经济合理、安全适用，确保质量的要求，建筑结构方案设计，包括结构选型设计占有重要的地位。

建筑结构方案设计和选型的构思是一项很细致的工作，其有充分考虑各种影响因素并进行全面综合分析，才能做出优化的方案选择。

结构选型应综合考虑建筑对使用空间的要求、结构的合理几何体型、建筑结构材料的种类、结构设计理论的差异、经挤因素等多种影响因素。

4、钢材脆性破坏和塑性破坏的原因、现象及后果是什么?原因：塑性破坏是由于变形过大，超过了材料或构件可能的应变能力而产生的，而且仅在构件的应力达到钢材的抗拉强度后才发生，破坏前构件产生较大的塑性变形；脆性破坏前塑性变形很小，甚至没有塑性变形，计算应力可能小于钢材的屈服点，断裂从应力集中处开始。

现象：塑性破坏加载后有较大变形，因此破坏前有预兆，断裂时断口呈纤维状，色泽发暗。

脆性破坏加载后，无明显变形，因此破坏前无预兆，断裂时断口平齐，呈有光泽的晶粒状。

后果：脆性破坏危险性大。

塑性破坏可以及时采取措施予以补救，危险性相对于脆性破坏稍小。

7、钢材为什么会发生疲劳破坏？如何验算疲劳强度？钢材的疲劳断裂是微观裂纹在连续重复荷载循环下不断扩展至断裂的脆性破坏。

第二章钢结构的连接1、钢结构有哪些连接方法？各有什么特点？答：钢结构常用的连接方法有：焊缝连接、螺栓连接、铆接；焊缝连接：属刚接（可以承受弯矩），除了直接承受动力荷载的结构中、超低温状态下，均可采用焊缝连接。

螺栓连接：属铰接（弯矩为零）一般情况下均可使用；特点是现场作业快，容易拆除，维修方便；铆接：当结构受力较小的情况下使用；2、焊缝的连接形式有哪些？简述各种连接形式的适用范围。

第五章详细设计1.详细设计的基本任务是什么？有哪几种描述方法？详细设计的基本任务：(1)为每个模块进行详细的算法设计。

(2)为每个模块内的数据结构进行设计。

(3)对数据库进行设计，即确定数据库的物理结构。

(4)其他设计：a.代码设计b.输入/输出格式设计。

c.人机对话设计。

(5)编写详细设计说明书。

(6)评审。

描述方法（三种）：a.程序流程图b.PAD图 C.过程设计语言2.结构化程序设计基本要求要点是什么？a.采用自顶向下、逐步求精的程序设计方法b.使用三种基本程序控制结构构造程序1).用顺序方式对过程分解，确定各部分的执行顺序。

2).用选择方式对过程分解，确定某个部分的执行条件。

3).用循环方式对过程分解，确定某个部分重复的开始和结束的条件。

c.主程序员组的组织形式。

3.简述Jackson 方法的设计步骤。

Jsp 方法一般通过以下5个步骤来完成设计：a.分析并确定输入/出数据的逻辑结构，并用Jackson 结构图表示这些数据结构。

b.找出输入数据结构和输出数据结构中有对应关系的数据单元。

c.按一定的规则由输入、输出的数据结构导出程序结构。

d.列出基本操作与条件，并把它们分配到程序结构图的适当位置。

e.用伪码写出程序。

4.请使用流程图、PAD图各PDL语言描述下列程序的算法。

(1)在数据A（1）-A（10）中求最大数和次大数。

(2)输入三个正整数作为边长、判断该三条边构成的三角形是等边、等腰或一般三角形。

答：(1)1）流程图：2）PAD图3）PDL语言定义n1=n2=0输入A(1).......A(10)n1=n2=A(1)while i>10if A(i)>=n1n2=n1n1=A(i)end while5.用PAD图描述下面问题的控制结构。

有一个表A(1)、A(2)、........A(n),按递增顺序排列。

给定一个Keyw值，在表中用折半查找。

若找到将表位置i送入x,否则将零送到x,同时将Key值插入表中。