底盘结构（共12篇）
底盘结构 篇1
当前的电子技术以及线控技术在不断的发展, 这就使得电动汽车以及42V电气的研究以及信息技术达到了电子化集成化信息化和智能化的技术程度, 随着这些先进技术的发展, 现在的汽车也即将成为移动的办公室。轿车底盘悬挂摆臂结构非常重要, 在汽车车体中扮演非常重要的角色, 对轿车底盘悬挂摆臂结构进行对比, 研究摆臂设计对重量级价格的影响很有研究必要。下文将展开具体探讨。
1 摆臂的结构设计以及功能
1.1 关于传递的载荷
当下, 轿车的设计一般都是采用独立式的悬挂系统, 我们能够按照其结构的不同, 将其细化为横臂式和纵臂式以及多连杆式和麦弗逊式等。我们说的多连杆就是横臂和纵臂的二力杆式结构, 其同时有两个相互连接的结构点。这两个二力杆在一定的角度上就能够配装调节, 形成三角形的结构。而麦弗逊式就是典型的前悬挂式的三点式摆臂, 同时拥有三个连接点, 这就可以形成稳定的三角形结构, 能够在多个方向上承受外力。
二力杆的摆臂结构是相当简单的, 是根据每个公司不同的专业以及加工方式的特长来确定的, 例如, 冲压钣金的结构, 其设计的结构就是无焊接单片形的钢板, 横向多为是工字型, 钣金型的焊接结构, 一般是焊接钢板, 其结构多是口字型的, 或者是可以采用局部的钣金加强焊接工艺。钢锻切削的加工结构则是将结构性作为实心, 要求外形是要同钢锻相类似的。钢管结构是一种结构相对简单且其结构是圆环型的结构。
根据平常的整个车间的要求结构, 三点式的摆臂结构是相对复杂的, 这就要看到, 模拟的分析中摆臂是不能同其他的任何零件发生干涉的, 而且要有一定的距离。如, 冲压钣金的结构一般是同钣金的焊接一起产生的, 而且传感器的线束孔以及稳定杆是会影响到摆臂的设计的。在结构上仍然采取口字型的工艺, 使其能够承受的载荷优于不封闭的结构。关于锻件的金属切削, 其结构一般是工字型的, 这就有着抗压以及抗弯的特性, 铸件的切削加工, 使得外形同结构型腔要依据铸造的特点, 加强减重口。在钣金焊接以及锻件的组合中, 就要依据整个车的底盘空间以及布置的要求, 将球接头集成在锻件之重, 使得锻件能够同钣金重新连接, 并且铸锻的切削工艺, 是能够提供优于锻件的利用率以及生产率的, 这就能够同时加强铸件的材料的强度, 是现实新工艺的需求和应用。
1.2 关于减弱震动的问题
因为现在的汽车的行驶过程一般是路面不会绝对的平坦, 这就使得路面对于车轮的垂直力是有一定的冲击性的, 特别是在颠簸的路面上行驶。这样的冲击就会影响驾驶员的身体, 我们为了能够舒缓这样的冲击力, 就在悬挂的系统中增加了有弹性的元件, 就能够使得刚性的连接转换成为弹性, 这样在受到冲击时, 就能够产生振动, 使得减少振幅。
1.3 关于摆臂的连接点元件的结构
在行驶过程中的, 路面不平坦引起的车身的上下颠簸, 以及当时的车轮转向是要求车轮的运动符合一定的轨迹要求, 摆臂以及转向多是通过球铰链来完成的, 摆臂的球铰链是能够提供±18°的角度摆动的, 并且有360°的旋转的角度, 能够全方位的满足车轮的跳动以及转向的要求, 同时球铰链要满足整车的两年或者是六万公里或者是三年以及八万公里的质量保证的。
我们能够根据现在的摆臂同球铰链之间的连接的不同, 分为螺栓以及铆钉连接方式, 球铰链加法兰;压入过盈式连接, 球铰链无法兰;以及集成一体的, 摆臂同球铰链合为一体。摆臂通常是为单片的钣金结构以及多片的钣金相联合的, 一般是前两种的应用较多, 摆臂是钢锻以及铝锻和铸铁的是应用后一种。
球铰链能够达到载荷条件下应用的磨损耐力, 这就需要衬套有着能加大幅度的工作角度以及更高的寿命, 同时要求球铰链的设计的组成结构, 摆动的润滑以及对于润滑要足够得防尘防水。来自于德国的采埃孚伦福德这样的公司就有着完善的能力, 良好的实现了球铰链在设计以及润滑防护的要求。
2 摆臂的设计对于重量和价格的涉及
2.1 关于重量要达到最轻
悬架的刚度以及悬架的支撑的质量, 是能够决定车身的固有的频率的, 这也就是指影响汽车在平稳的行驶过程中要测试的悬挂系统的重要的性能之一。我们人体的习惯的垂直振动的频率是步行时身体上下的频率, 一般是一到一点六赫兹, 而车身的固有的频率应当尽可能的接近这样的范围。悬挂的系统刚度一定, 质量越小, 悬架的垂直结构的变形越小, 固有的频率越高。当我们的垂直载荷是一定的时候, 悬挂的刚度趋向小, 汽车的固有频率就会越低, 这样在行驶的过程中上下的车轮跳动的空间就要越大。同时, 在道路条件以及车速条件相同的时候, 质量越小, 就会有着越小的冲击力。
在一般的情况下, 是铝摆臂的质量最轻, 同时铸铁的摆臂最重。因为一个车套的摆臂一般都是在十公斤之下的, 这样对于整车一吨的车重, 摆臂的质量对于整体的耗油是不明显的。
2.2 设计决定价格
2.2.1 成本同要求呈正相关
摆臂的结构强度以及刚度能够满足要求这一前提之下, 制造时候的要求公差高低以及制造工艺的难易, 还有材料的种类以及稀缺的程度, 都会直接的影响到最后的价格因素。例如, 我们能够看到的是, 防腐蚀电镀层, 经过表面的一定的钝化的处理, 就会做到整体的144H的耐腐蚀程度。而表面上有着阴极的电泳漆镀层就会经过手段的处理而达到240H。随着要求的防腐蚀的程度的高低, 其成本也在不同程度的增加。
2.2.2 成本同摆臂结构之间的关系
我们都知道的是, 硬点的不同布置是提供了不一样的行驶性能的, 尤其是要看到的是, 一样的硬点成本, 如果辅以不一样的连接点的设计, 还是会产生不一样的成本。球接头与构件的连接是有三种的, 一种是通过标准件来连接形成配合连接式, 过盈的配合连接是同标准件的连接减少零件的种类, 例如螺钉螺母等, 还有就是, 集成一体式相比于过盈的配合连接, 是减少了零件的球铰链头。结构件同弹性的原件在连接的方式上是有着两种形式的, 分别是, 前后弹性原件的轴向型平行以及垂直。不一样的方式, 也就决定了不一样的配装的工艺, 例如, 衬套压装的方式是同向垂直于摆臂体的, 是可以采用单工位的双头压机, 并且在压装时, 前后的两个衬套能够省人省力, 衬套如果压装的方向不一样的话, 就要采用单工位的双头压机, 这就能分别压装, 省人力以及省设备, 衬套的设计如若是从内侧压入的话, 就要两个工位来完成先后的压装。
摘要：本文首先从轿车底盘悬挂摆臂研究的相关背景入手, 然后阐述了摆臂的功能与结构, 最后详细的分析了摆臂设计对重量及价格的影响。
关键词：轿车,底盘,悬挂摆臂
参考文献
[1]秦贵和.汽车网络技术.汽车工程, 2003.
[2]边立舰, 刘昭度.汽车主动安全电子技术的发展.汽车电子, 2004.
底盘结构 篇2
某地工程四个塔楼及裙楼构成，编号为1、2、3、4。我们从地下到地上依次介绍，地下有两层，地上塔楼共有二十八层，裙楼部分没有那么高，只有五层。塔楼的建筑主体总高度是96.80米，裙楼的高度亦是很低，是23.7米。建筑物的整体结构的整体特点是东西向有87米宽，南北向有180.3米长。
2 结构建筑体系的设计与常见问题的处理
我们先了解下大底盘多塔楼建筑结构体系的特点，然后根据具体特点处理常见问题。我们要知道什么是大底盘，在独立的高层建筑底部有一个练成整体的大群房。我们还要注意底盘上塔楼数目增加时，结构就变得复杂了，结构设计时就要全方位的考虑其影响因素。总得设计方法分为两种：(1)那些住宅区并且有地下停车场的建筑群落，其设计特点是可以把底盘结构顶层楼板作为嵌固端。(2)另一种就是不能把底盘结构作为上面多塔楼的嵌固端的设计原则。这种设计主要是用于大型的应用较趋于综合性较强的商场或商务楼，也可以大型服务类建筑。
下面我们介绍下结构设计的原则及要注意的问题。第一个问题就是基地的稳定性问题，因为地面建筑较多，对地下的压力就会相应的加大，当建筑基地小于其他部位的时候，地基容易不稳。处理措施有以下几个：(1)主楼基础加强，相应的减弱裙房基础。(2)在接壤位置设计沉降缝，主要是去除由主楼与裙房之间的不均匀引起的沉降差。第二个问题是结构计算方法的选择。第三是加强薄弱部位，对其分析并加强抗震的措施。
3 施工过程中布置问题
施工布置的最重要的部分是让每个施工公司都有相对独立的工作环境，同时还要满足施工公司的需求，这个主要涉及到的有划分施工场地、工作区域的确定、施工机械的选择和分配、施工材料的选择和放置位置、工作路线的确定。由于建筑工作量很大，我们要适当的划分施工量，这个划分标准也要清晰明了。不能因为有施工需要就强行把施工打断几部分分别进行施工。这样不利于整体组织施工安排，因为我们要合理利用人力、物力、经济支持和每个施工队的特点。
4 工作顺序的确定及遇到的问题
不论是什么工作，都要有一施工的先后顺序，只有这样才能使工作进行的井井有条，工作场面不至于混乱，影响了施工进度的同时，还会降低整个工程的质量。这个过程中必然会造成人员涣散，甚至于有的人忙的不可开交，而有些人则是轻松简单，最重要的是人力资源的浪费。我们要严格按照施工图纸的设计进行工作，先干的工作就不要延期，后干的工作也不要自作主张提前完成。每个施工区内又会分为很多更小的工作区，在小的施工区也不要忽略其工作的先后顺序。
5 基础放线和定位
工程最基础的工作便是工作区间的确定，每一个建筑物的所在位置都要准确无误。要是最基础的工作出现问题，那施工的`整个过程会接连不断的出现问题，最后导致整个工程质量的不合格。底下的基地及防护层完成后，必须要进行全区的放线定区工作。先做控制桩的确定，只有桩点确定才能进行边界控制线的定位，其次是筏板的施工工作，最后是检验工作。主要是检验施工段是否水平，控制网是否有偏差，桩点的高度是否一致等。
6 材料的分配利用问题
因为施工量比较大，而且施工队伍之间又是相对独立的，所以如何能有效合理的利用材料很重要。这里介绍下钢筋的使用问题，我们在施工前要和其他施工队伍进行商讨，首先确定的是工作顺序，然后把具体每个工作区域的工作范围计算出来，还有所需材料的使用尺寸及种类和用量都要算出来。为了以后施工的方便和资源的合理利用。能涉及到钢筋的有顶板、筏板、顶梁板、剪力墙等。钢筋的绑扎问题也很重要，如果出现接头接不上的问题，间距不准确的问题，受力混乱。结果为了工程施工的顺利进行，就要采取截断钢筋的方法，这样就造成了钢筋的浪费。
7 各个接口模版的问题
由于前期工作量比较大，投入的工作材料也较多。为了，满足工作要求，模板的设置和各个部分模版数量的分配问题变得更重要了。至于具体的安排要在进行经济分析之后来确定。在上节中提到的桩点高度一致的情况下，在保证安全的前提下把已经施工的部位和没有施工的地方对接上。如果工期提前或是为了赶进度，减少混凝浇筑次数的同时进行整体一次性浇筑的工作方法。对于本工程来说，1号、2号、3号的塔楼核心结构不进行分段施工工作，因为施工的工期比较短。而4号工程的工期相对比较长，就不能一次性完成，这时候利用施工裂缝把他分成俩部分进行一层层的就浇筑。
8 沉降差问题
由于压力引起的沉降问题是不可避免的，必须要有一详细周密的处理措施。对于本工程来说采用的处理方法是桩点和沉降后浇筑的方法来解决问题。裙楼的材料要用混凝土灌注桩，桩的长度要30米左右，塔楼和他的区别是桩的长度的不同，比裙楼长6米。大底板的作用是支持多塔楼各个结构的不同的负荷作用产生的压力，由于塔楼之间各个部分之间不设有沉降缝，为了使一些结构得到普遍的应用，为了在施工时不对它进行破坏，要均匀的加载负荷，是底盘均匀受力，这样就不会产生变形从而破坏了底盘。最终就达到了减少沉降量的目的。整个过程中要严格按照图纸进行施工，从最底层开始沉降观察，每次浇筑完成一就进行一次观察进行校准。
9 后浇带的处理
后浇带能解决的问题是多塔楼的多种结构对大底盘的负载作用产生的压力而引起的不均衡沉降还有温度应力引起的问题。为了满足工程的需求，通常对大底盘不设置裂缝，这样的施工方式显然是对施工工程带来了很多麻烦。
10 大底盘结构施工的改进措施
对于上述的施工过程中比较容易出现的一些问题，提出一些需要注意的事项和改进措施。为以后的施工提供一个典型，给施工者做参考。施工之前需要的是进行施工安排，并且交由设计单位经审核校正。目的是在施工通道内采用钢筋时进行相应的设计，我们可以把浇带设计的宽度作为参考进行预留2米。
车库施工通道的设计要强化顶梁板的抗压强度，为了防止在后续的施工过程中遇到超载车辆的时候对顶梁板结构产生安全隐患，甚至对人身安全产生威胁。
在没有对混凝土进行浇筑前，要对预留的钢筋采取保护措施，还要检查钢筋是否有腐蚀现象，若出项腐蚀现象的处理措施分情况讨论，可以进行直接打磨，受损严重的要进行补强措施。
在施工过程中的交界处出现临时边坡的现象，施工前要仔细核对勘探资料，在设置监测点的时候绝对不能出现附加载现象，产生很大的安全隐患。
11 结语
底盘结构 篇3
关键词：履带式移动机器人；结构设计；翻越
中图分类号：TP242 文献标识码：A 文章编号：1674-7712 （2014） 16-0000-01
移动机器人越来越广泛的被应用在社会的各个方面，但其仍然存在着体积庞大、承载能力比较差、对环境的适应力弱等缺点，在其实际应用中会大大影响使用的范围，而且直接影响测量结果等等。因此，研究设计一种自主装卸运输的粉状物料机器人尤为重要。
一、履带式移动机器人底盘机械结构设计总体方案确定
（一）履带式移动机器人底盘设计指标。为了实现在复杂环境下作业，履带式移动机器人涉及得满足以下指标：
移动速度：0.01-0.5m/s 电源：电池供电 负重：≥20kg
（二）履带式移动机器人运动机构的比较。1.坦克履带式机械机构。一般来说，大家认为前导轮中心线与水平面的高度也就是翻越障碍物的最大高度值，这就够需要左右两套电机驱动，机械结构较为简单，但其翻越障碍能力决定于前导轮中心线的高度，但是，假如想要机器人翻越更高的目标障碍，则需要增加水平面到前导轮的高度，因此整个机器的整体高度就会变得很大，不利于穿过诸如管道等类似的狭小的区域。一般的中型机器人采用这种结构，如防暴，消防和救援机器人等。2.前轮带摆臂机械机构。前摆臂驱动轮与履带的主驱动轮有重叠结构，并且摆臂关节与水平面的夹角可以调整，因此可以在不增加机械整体高度的前提下提升爬升高度，只要提高前导轮的高度，使之具备相同的越障能力。这种结构既的驱动方式可以采用两个电机分别进行控制，也可以采用一个电机通过传动结构来带动整体车身进行行走。
二、机械部分主要构件设计计算
（一）电机的类型及参数核算。机器人的驱动方式大致分为三类：电机、液压和气动驱动。根据计算机器人在平地运动式的伺服电机的最大负载力矩为0.099Nm，电机最大转速为4180r/min，电机所需的功率p=70W。机器人在30度斜坡上运动时，电机所受的最大负载力矩为0.16-0.19（由于摩擦系数不同），电机所需的功率在113w-134w之间。
（二）同步带的设计。同步带主要有梯形和圆形同步带两种，此次机器人设计采用梯形双面齿同步带，我在此设计基础上设计了两种同步带，一种是安装在前摆臂上的同步带，另一种是安装在前后驱动轮上的同步带。
由1.2的计算结果得到的点击的最大功率为P=134w，电机的额定转速为4920r/min；减速比为60：1，通过减速箱，最终得到的实际输出转速为70.3r/min，也就是主动轮的转速。考虑到设计箱体的尺寸等因素，同步带的中心距为520mm，主动轮节圆直径为DP=160mm，DP1=80mm，查阅机械设计手册知，选定H型梯形齿同步带，代号为DA 850 H200 GB/T96标准节距为Pb=12.7mm，带宽51mm（有挡圈），摆臂履带代号为DA850H050 GB/T96，标准节为Pb=10.8，带宽为36mm（有挡圈），根据以上已知量，可以得出其他的设计量，结果如下：
主行走带带齿轮数： Z1=Z2= =40
主行走带齿轮啮合齿数：ZM= =18
主行走带的带速： V= =0.48m/s
作用在轴上的载荷： FZ= =140N
（三）主动轴的可靠性分析。在本次履帶式机器人设计中，主动轴和从动轴是最为重要的零部件。对于履带式机器人主动轴的可靠性分析，首先得从主动轴的危险截面开始验证，并计算所受到的合成弯矩值，以此来确定轴的直径和材料。当摆臂的摆臂角度变化时会影响弯矩值，设α为摆臂轮轴轴线与水平方向的夹角，则α范围在[0°，30°]之间（不考虑α为负值情况），摆角的变化就会使轴向弯矩变化，进而影响总弯矩。根据计算结果设计满足条件的主动轴，在危险截面处直径取d=13mm。
（四）机器人底盘的质心位置。在整个履带式移动机器人结构的设计过程中，特别是在履带式机器人翻越障碍时，整个机构的质心位置是一个很重要的因素。因此，要先计算出机器人底盘的质心位置。对于一个不规则的刚性机构的重心位置求解方法主要是采用分割法将刚性机构分割成一个个部分，然后分别求出这些各个小部分的重心位置，以及重力的作用情况，然后再通过合力矩定理，就能将重心的位置求出。
（五）直齿轮校核。箱体内的齿轮可以选择相同的齿轮，现根据齿轮齿条的计算选择齿轮大小。参见《机械设计（第八版）》。设传动比u=1.5。根据计算在传动比1.5的齿轮传动下，在转速不变的情况下，可以增加电机的扭矩，增加传递到轮子上的力。
三、轴承的选择
深沟球轴承的内外圈滚道一般都呈圆弧状深沟，沟道半径一般都略大于球半径。主要用于承受径向载荷，也可承受一定的轴向载荷。与尺寸相同的其他类型轴承比较，深沟球轴承存在摩擦系数小，振动与噪声也比较较低等优点，是用户选型时首选的轴承类型。但是，该类深沟球轴承不耐冲击，所以不太适应承受较重载荷。广泛应用于电机、化工、农业机械、纺织机械等诸多工业领域。
四、其他零件的选择与设计
（一）侧面板的设计。在本次设计中要用到一些非标准件，主要是进行主要是进行安装于定位用。侧面板主要是将主动轴进行定位，将电机进行安装固定装，根据实际主动轴的距离为520mm，故将侧面板的尺寸为700*187*16mm，在板上打孔进行安装零件。
（二）轴承基座。轴承基座主要是用来将电机固定，不能使其在空中悬着，基座的壁厚可以不用太厚，在6mm左右就可以，利用电机减速器上的螺丝孔来将其固定，尺寸在80*57的L型铁板。
参考文献：
[1]罗均，谢少荣，翟宇毅.特种机器人[M].北京：化学工业出版社，2006.
大底盘多塔结构的隔震设计 篇4
1工程概况
本课题基于唐山某医院项目,该项目位于唐山市风景区南湖西片区内,紧邻万科南湖别墅住宅区,总用地面积58824.06 m2,包含医疗综合大楼、传染楼、制剂楼、后勤楼、液氧站五个子项,总建筑面积为147572 m2,其中地下为31469 m2,地上为116103m2。本次采用隔震设计的建筑为医疗综合大楼,隔震层设置在地下一层与首层之间,其总建筑面积为138888 m2,设有两层地下室(部分设有一层地下室),各栋楼地下部分连为一体,地上部分在各楼之间设置防震缝互相脱开。
2隔震技术的优势
2.1抗震设防的必要性
根据《唐山市防震减灾管理条例》规定,2011年3月后,当地的医院和学校地震作用均按9度计算,故本项目地震作用按照9度计算,且根据地勘报告显示,本项目场地土类别为Ⅲ类场地,按照以上抗震设防的有关参数,混凝土常规结构体系已无法满足本工程抗震设防要求,经过综合比较,医疗综合大楼采用隔震方案。
2.2建筑功能使用上的必要性
采用传统的抗震结构体系(框架剪力墙结构或钢结构)很难实现上述设防目标。即使采用传统抗震结构加强抗震措施勉强达到上述目标,其结构构件的大小及布置也会严重影响建筑功能的布局,降低建筑面积的使用率,影响整体外立面效果。
3隔震计算
本工程采用MidasG EN8.0进行非隔震模型时程分析与隔震模型时程分析,采用PKPM2012进行隔震后结构设计计算。其中A1,A3,A4,B1,B3,B5区域采用框架结构,A2,B2,B4,B6区域采用框架-剪力墙结构。
3.1大底盘隔震模型
医疗综合楼首层以上以抗震缝分割为十个结构单体,若十个结构单体从首层断开各自独立采取隔震设计,则两相邻隔震单体之间须预留足够大的水平隔震缝D(D≥相邻隔震单体水平位移之和、且不小于400 mm),而医疗综合大楼从建筑使用功能上为一个独立的综合大楼,若以D值将十个单体逐个分离,同时保证整个大楼的连通性,势必会严重影响建筑方案,故本次隔震设计结构采用以首层楼板为大底盘,首层以上设置抗震缝划分十个单塔的隔振计算模型。
3.2隔震层位置
目前隔震设计分基础隔震和层间隔震两种方案。基础隔震是将隔震支座放置于基础之上,有效利用基础刚度大的优点,将结构整体隔震,且结构体系中竖向交通核(混凝土核心筒)的构造处理极为方便,但为了形成隔离缝,须沿地下室外墙周边再设置挡土墙,由此会大幅提高工程造价,严重削弱因隔震设计带来的整体经济效益。本工程含两层地下室,若采取此种方法,本部分工程造价更会大幅提高。
层间隔震一般在首层以下设置隔震夹层,即首层及以上结构按照隔震设计,首层以下按照非隔震设计。隔震夹层在建筑功能上起到设备夹层的作用,且隔离缝仅需要在隔震夹层处设置,大大减小了挡土墙的工程量,故本工程的隔震设计采用层间隔震。
综上所述,本工程的隔震计算模型是以首层楼板为大底盘的多塔隔震计算、采用在0.00~(-2.30)m设置隔震支座的层间隔震且局部结合基础隔震(仅A2,B2,B4,B6区)。
3.3水平向减震系数计算
(1)隔震支座选择,本工程为重点设防类建筑,根据《建筑抗震设计规范》GB50011-201012.2.3条,橡胶隔震支座在重力荷载代表值下竖向压应力不应超过按12 MPa。
(2)水平向减震系数计算原则,整体模型:按照时程分析方法,以设计基本地震加速度分别计算隔震与非隔震各层层间剪力的最大比值、隔震与非隔震各层倾覆力矩的最大比值,取以上两者的最大值。
(3)单体模型,将单体模型分为单体高层模型和单体多层模型。首先将各单体按照体型、结构体系及T1一致的原则进行分组,每组选择代表单体进行计算。对于单体高层模型,按照时程分析方法以设计基本地震加速度计算,比较各单体隔震与非隔震各层层间剪力的最大比值和隔震与非隔震各层倾覆力矩的最大比值,取以上两者的最大值。对于单体多层模型,按照时程分析方法以设计基本地震加速度计算,比较各单体隔震与非隔震各层层间剪力的最大比值。
4大底盘多塔结构
4.1首层楼板的分析
本次隔震设计结构采用以首层楼板为大底盘,首层以上设置抗震缝划分十个单塔的隔振计算模型,因需要协调地上多个单塔的位移变形,故对首层的刚度要求很高,本工程首层采用主梁加厚板结构体系,楼板350 mm,主梁500 mm×900 mm,并以场地波JY-1进行罕遇地震下的时程分析计算,分析得知,首层楼板的平面内轴向拉应力基本在1.0~2.30 MPa之间,常规现浇混凝土楼板无法满足此轴向拉应力,故首层结构做预应力结构,控制楼板可承受的轴向拉应力大于等于3.0 MPa。
4.2核心筒基础隔震与层间隔震的协调变形
对这部分内容的分析模型全楼采用弹性板假定,保证基础隔震的核心筒在-2.30 m~隔震支座上节点整个高度上剪力墙变形的一致性,取同一投影位置的三个点,分析这三个节点在JY-1地震波罕遇地震(9度0.62 g)作用下的位移函数。分析结果表明在绝大部分时间内变形是充分一致的,整个核心筒的抗侧刚度完全可以满足上述位移差的要求。
5结语
本文对大底盘多塔楼隔震建筑结构体系进行了系统的整理,对该结构体系进行了系统分析,并结合唐山某医疗项目详细介绍了大底盘多塔隔震建筑的设计流程与设计要点,得到了对工程具有参考价值的结论。
(1)隔震结构在高烈度区重要建筑的设计中可以更好的使建筑物达到设防目标,提高建筑的使用要求和外观效果。
(2)对于地下部分相连,地上分为较多单体的大底盘隔震建筑,可根据地下室的具体情况,选择采用基础隔震或层间隔震的设计方法,以节约成本。
(3)大底盘多塔隔震建筑对首层刚度有很高的要求,在设计中应选择较大的楼板厚度与主梁截面,并应进行罕遇地震下的时程分析计算,保证结构安全。
摘要：以唐山市某医疗项目为例,介绍了采用大底盘隔震技术建筑的设计方法,为隔震技术在医疗建筑设计中的运用积累了宝贵经验。通过分析比较,阐明了隔震技术在高烈度区医疗建筑的设计中具有保证结构安全,提高建筑使用功能,降低建设成本等明显优势。
关键词：隔震技术,大底盘,设计,计算
参考文献
[1]卫晓峰.浅谈大底盘多塔楼高层建筑结构的设计分析[J].城市建设,2010,(2).
[2]王曙光.高层建筑结构隔震设计关键问题[J].南京工业大学学报(自然科学版),2009,31(1).
汽车底盘总结 篇5
1.万向传动装置的功用:在轴线相交且相对位置经常变化的两转轴间传递动力。(即链接变
速器输出轴和驱动桥输入轴）⊙﹏⊙b汗
2,万向传动装置的组成:万向节
传动轴
(当传动轴比较长时，还要加中间支承。)3.万向传动装置在汽车上的应用 :1）变速器与驱动桥之间。2）变速器与分动器之间、分
动器与驱动桥之间。3）应用于驱动桥与驱动轮之间
4.万向节分类：刚性万向节 挠性万向节.刚性万向节又分为:不等速万向节（如十字轴式
万向节）、准等速万向节（如双联式、三销轴式等)等速万向节（如球叉式、球笼式等）。5.十字轴式万向节传动的等速条件:（1）采用双万向节传动。（2）第一万向节两轴间的夹
角与第二万向节两轴间的夹角相等。（3）第一万向节的从动叉与第二万向节的主动叉在同
一平面内。两轴夹角最大只能是20度!一般为15-20度！哼(ˉ(∞)ˉ)唧
6.传动轴功用：传动轴是万向传动装置中的主要传力部件。通常用来连接变速器(或分动器)和驱动桥，在转向驱动桥和断开式驱动桥中，则用来连接差速器和驱动车轮。
7.中间支承功用：传动轴分段时需加中间支承，中间支承通常装在车架横梁上，能补偿传
动轴轴向和角度方向的安装误差，以及汽车行驶过程中因发动机窜动或车架变形等引起的
位移。
8.万向传动装置的装配：不等速度万向传动装置的装配与试验（1）保证动力输出轴与输入
轴等速传动。①安装传动轴伸缩节时、必须使传动轴两端万向节叉位于同一平面内（如有
箭头记号应使箭头相对）误差允许限度为±1°。② 在机械总装时，应尽量保持传动轴两
端分别与变速器输出轴、主传动器输入轴所形成的夹角相等,其夹角一般不得比原厂规定的
角度大3°～5°。（2）保证传动轴的平衡。①保证传动轴各零件本身回转质量的平衡。
②保证回转质量中心与传动轴旋转轴线的重合。
9.万向传动装置的故障诊断：1）万向节、传动轴花键松旷2）传动轴转动不平衡3）中
间支承轴承损坏或安装不当。4 球叉式等速万向节损伤。o(︶︿︶)o唉 第六章
1.驱动桥的功用：（1）将万向传动装置输入的动力降速增扭.（2）改变传动方向，然后分
配给左右驱动轮.（3）使左右驱动轮以不同转速旋转，实现转向、不同路面行驶。
2.组成:桥壳——是主减速器、差速器等传动装置的安装基础。主减速器——降低转速、增
加扭矩、改变扭矩的传递方向。差速器——使两侧车轮不等速旋转，适应转向和不同路面
。半轴——将扭矩从差速器传给车轮。(^o^)/ 3.驱动桥分类：1）整体式驱动桥(非断开式)2）断开式驱动桥。
4.主减速器的功用：将输入的转矩增大并相应降低转速，以及当发动机纵置时还具有改变
转矩旋转方向的作用。o(>﹏<)o不要啊
5.主减速器分类：1）按照传动出轮副的数目分类：单级主减速器，双级主减速器。2）按
主减速器传动比档数分类：单速式，双速式。3）按齿轮副结构形式分：圆柱齿轮式、螺
旋锥齿轮式、准双曲面齿轮式。
6.齿轮啮合的调整：包括齿轮啮合印痕和啮合间隙的调整。X﹏X 7.啮合印迹检查及调整：在主动锥齿轮上相隔140°的三处用红丹油在齿的正反面各涂2～3
个齿，再用手对从动锥齿轮稍施加阻力并正、反向各转动主动齿轮数圈。观察从动锥齿轮
上的啮合印迹。正确的啮合印迹：在从动锥齿轮上啮合印迹位于齿高的中间偏小端，并占
齿宽60%以上。调整方法：移动主动锥齿轮，增加调整垫片厚度，使主动锥齿轮前移，反之
后移。(╯﹏╰）
8.啮合间隙的调整：从动锥齿轮远离主动锥齿轮时，间隙变大，反之侧变小.移动从动锥齿
轮的方法是将一侧的轴承调整螺母旋入，另一侧旋出。(⊙_⊙?)9.差速器的功用：1）使左右车轮可以不同的车速进行纯滚动或直线行驶。保证各驱动轮在
各种运动条件下的动力传递，避免轮胎与地面间打滑。2）将主减速器传来的扭矩平均分
给两半轴，使两侧的车轮驱动力相等。(^o^)/同意 10.差速器分类：1）普通差速器2）防滑差速器。
11.行星齿轮差速器工作原理：主减速器传来的动力带动差速器壳（转速为n0）转动，经过
行星齿轮轴、行星齿轮、半轴齿轮、半轴（转速分别为n1和n2），最后传给两侧驱动车轮
。直线行驶时：（两侧驱动轮阻力相同）n1=n2=nk n1+ n2 =2nk转弯行驶时：n1 = n0+ △
n n2 = n0-△n n1+ n2 =2nk 12.防滑差速器分类：1）强制锁住式差速器2）摩擦片自锁式差速器3）托森差速器 13.半轴支撑分类：全浮式半轴支承（受扭矩，不受弯矩），2）半浮式半轴支承（受扭矩，外端受弯矩）。
14.桥壳分类：整体式桥壳，分段式桥壳。↖(^ω^)↗ 15.驱动桥的故障诊断：驱动桥异响，主减速器异响，差速器异响，轴承异响，驱动桥过热，驱动桥漏油。第七章
1.汽车行驶系的功用：汽车行驶系统主要用来将发动机的转矩经传动系统传递到驱动轮产
生驱动力，使汽车行驶。同时传递并承受路面作用于车轮上的各向反力及其所形成的力矩
；缓和不平路面对车身造成的冲击，并衰减其振动，以保证汽车行驶平顺性；并与汽车转
向系统协调地配合工作，实现汽车行驶方向的正确控制，以保证其操纵稳定性。2.汽车行驶系的组成：轮式汽车行驶系统一般由车架、车桥、车轮和悬架组成。第八章
1.车架功用：一是支承、连接汽车各零部件、总成；二是承受车内、外各种载荷的作用。2.车架要求：(1)满足汽车总体布置的要求。(2)具有足够的强度和刚度，且其质量应尽可
能小。(3)要求车架结构尽可能简单，并有利于降低汽车质心和大的转向角。3.车架的类型：边梁式、中梁式、综合式和无梁式车架。o(≧v≦)o~~好棒
4.车桥的分类：根据悬架结构的不同，车桥分为整体式和断开式两种。根据车桥的功用，车桥又可分为转向桥、驱动桥、转向驱动桥和支持桥4种。(^o^)/~ 5.汽车非独立悬架转向桥主要由：前梁、转向节、转向主销等几部分组成。6.前轮定位参数有四个：主销后倾角、主销内倾角、前轮外倾角和前轮前束。
7.主销后倾角：1）定义：主销安装在前轴上，其上端略向后倾斜，这种现象称为主销后倾
。当汽车水平停放时，在汽车的纵向垂面内，主销上部向后倾斜一个角度r,称为主销后倾
角。2）作用：主销后倾的功用是形成回正力矩，保证汽车直线行驶的稳定性，并使汽车转
向后回正操纵轻便。（即在动态下车轮有自动回正作用，且车速越高，回正作用越大）。
(⊙o⊙)8.主销内倾：1）定义：主销安装在前轴上，其上端略向内侧倾斜，这种现象称为主销内倾
。在垂直于汽车支承平面的横向平面内，主销轴线与汽车支承平面垂线之间的夹角β称为
主销内倾角，作用：主销内倾的功用是使转向轮自动回正，并使转向操纵轻便。
o(╯□
╰)o 9.前轮外倾：1）定义：在汽车的横向平面内，前轮中心平面向外倾斜一个角度α，称为前
轮外倾角。作用：①防止车轮出现内倾。②减少轮毂外侧小轴承的受力，防止轮胎向外滑
脱。10.前轮前束：1）定义：从俯视图看，两侧前轮最前端的距离B小于后端的距离A，（A-B）
称为前轮前束。2）作用：消除前轮外倾造成的前轮向外滚开趋势，减轻轮胎磨损。11.后轮定位参数：1.后轮外倾角 2.后轮前束。(@﹏@)~
12.车桥常见故障现象诊断与排除：1）.转向沉重2）.低速摆头3）高速摆振4）.行驶跑偏
。第九章
1.车轮与轮胎功用：是支承整车、缓和由路面传来的冲击力，通过轮胎同路面间存在的附
着作用来产生驱动力和制动力；汽车转弯行驶时产生平衡离心力的侧抗力，在保证汽车正
常转向行驶的同时，通过车轮产生的自动回正力矩，使汽车保持直线行驶方向；起到承担
越障和提高通过性的作用等.2.车轮组成：轮毂、轮辋和轮辐。{{{(>_<)}}} 3.车轮的类型：辐板式和辐条式。O(∩_∩)O哈哈~ 4.轮辋的常见形式：1.深槽轮辋（深槽轮辋主要用于轿车及越野车，结构简单，刚度大，质量较轻，对于小尺寸弹性较大的轮胎最适宜，而尺寸较大的、较硬的轮胎则不适宜装进
这种整体轮辋内）。2）.平式轮辋（平式轮辋主要用于货车，适用于尺寸较大而弹性较小 的轮胎）。3）.对开式轮辋（对开式轮辋多用于越野车，拆卸轮胎时相对方便）
5.轮胎功用：1)支承汽车的质量，承受路面传来的各种载荷的作用。2)和汽车悬架共同来
缓和汽车行驶中所受到的冲击，并衰减由此而产生的振动，以保证汽车有良好的乘坐舒适
性和行驶平顺性。3)保证车轮和路面有良好的附着性，以提高汽车的动力性、制动性和通
过性。
6.轮胎的分类：(1)按轮胎内空气压力的大小:高压胎（0.5~0.7MPa):低压胎（0.2~0.5MPa）超低压胎（0.2MPa以下）(2)按轮胎有无内胎:有内胎轮胎,无内胎轮胎（俗称真空胎）
(3)按胎体帘布层结构的不同:斜交轮胎,子午线轮胎.7.轮胎的换位:一般推荐8000～10000km应将轮胎换位一次.轮胎换位方法常用的有:交叉换
位法、循环换位法和单边换位法。8.a)
循环换位法b)交叉换位法
a)交叉换位：斜交胎b)单边换位
：子午线胎 第十章
1.悬架是车架（或承载式车身）与车桥（或车轮）之间的一切传力装置的总称。2.悬架功用：是把路面作用于车轮上的垂直反力（支承力）、纵向反力（驱动力和制动力）和侧向反力以及这些反力所造成的力矩传递到车架（或承载式车身）上，以保证汽车的
正常行驶。
3.悬架一般都由弹性元件、减振器和导向机构组成。
4.悬架的类型：独立悬架和非独立悬架。~(≧▽≦)/~啦啦啦
5.弹性元件：钢板弹簧，螺旋弹簧，气体弹簧，橡胶弹簧，扭杆弹簧。
6.减振器基本原理：当车架或车身与车桥间受振动出现相对运动时，减振器内活塞上下移
动，减振器内的油液便反复地从一个腔经过不同的孔隙流人另一个腔内。通过孔壁与油液
间地摩擦和油液分子间地内摩擦消耗了振动的能量，对振动形成阻尼力，使汽车振动能量
转化为油液热能，再由减振器吸收散发到大气中。阻尼力同车架与车桥之间的相对运动速
度的增减而变化，并与油液粘度、孔道的多少及孔道的大小等因素有关。O(∩_∩)O好的 7.要求：(1)在悬架压缩行程中，减振器阻尼力较小，以便充分发挥弹性元件的弹性作用，缓和冲击。这时，弹性元件起主要作用。2)悬架伸张行程中，减振器阻尼力应较大，以迅
速减振。此时，减振器起主要作用。3)当车架或车身与车桥间的相对运动速度过大时，要
求减振器能自动加大液流量，使阻尼力始终保持在一定的限度内，以避免车架或车身承受
过大的冲击载荷。(^_^)不错嘛
8.双向作用筒式减振器工作原理：在压缩行程时，指汽车车轮移近车身，减振器受压缩，此时减振器内活塞3向下移动。活塞下腔室的容积减少，油压升高，油液流经流通阀8流到
活塞上面的腔室（上腔）。由于上腔被活塞杆1占去了一部分空间，因而上腔增加的容积小
于下腔减小的容积，一部分油液于是就推开压缩阀6，流回贮油缸5。这些阀对油的节流形 成悬架受压缩运动的阻尼力。减振器在伸张行程时，车轮相当于远离车身，减振器受拉伸
。这时减振器的活塞向上移动。活塞上腔油压升高，流通阀8关闭，上腔内的油液推开伸张
阀4流入下腔。由于活塞杆的存在，自上腔流来的油液不足以充满下腔增加的容积，使下腔
产生一真空度，这时储油缸中的油液推开补偿阀7流进下腔进行补充。由于这些阀的节流作
用对悬架在伸张运动时起到阻尼作用。
9.独立悬架的结构类型很多，一般可按车轮的运动方式分为四类：(1)横臂式独立悬架：
车轮在汽车横向平面内摆动的悬架，2)纵臂式独立悬架：车轮在汽车纵向平面内摆动的悬
架，3)车轮沿主销移动的独立悬架，包括烛式悬架和麦弗逊式悬架。4）单斜臂式独立悬
架。(^_^)/~~拜拜
10.电子控制悬架概述？？？？？，，第十一章
1.转向系统的功用:是将驾驶员加在转向盘上的力矩放大，并降低速度，然后传给转向传动
机构，改变和保持汽车的行驶方向。
2.转向系统的类型及组成:机械式转向系统和动力式转向系统,组成：转向操纵机构，转向
器，转向传动机构。
3.转向角传动比：转向盘的转角与安装在转向盘同侧的转向车轮偏转角的比值。(ˇ?ˇ）
想～
4.转向器的功用：增大由转向盘传到转向节的力，并改变力的传递方向。
5.转向器的种类：蜗杆曲柄指销式、循环球式和齿轮齿条式等几种。(=@__@=)哪里？ 6.转向器的传动效率：转向器的输出功率与输入功率之比称为转向器传动效率。
7.机械式转向操纵机构的组成：一般由方向盘、转向轴、转向柱管、万向节及转向传动轴
等组合。主要作用是操纵转向器和转向传动机构，使转向轮偏转。
8.转向传动机构功用：将转向器输出的力传给转向轮，且使二转向轮偏转角按一定的关系
变化，实现汽车顺利转向。(^_^)/~~拜拜
9.动力（助力）转向系功用：是利用一定的动力助力方式，对转向器施加作用力以减少驾
驶员转动转向盘的操纵力、减轻驾驶疲劳的转向系统。我靠(‵o′)凸 10.动力转向系分类：气压式、液压式和电动式三类。(#‵′)靠
11.液压式动力转向系的组成：转向储油罐、转向油泵、转向控制阀、转向动力缸等。12.转向油泵作用：转向油泵是动力转向装置的动力源，其功用是将发动机的机械能变为驱
动转向动力缸工作的液压能，再由转向动力缸输出的转向力，驱动转向车轮转向。~~o
(>_<)o ~~ 13.电控液压助力转向系统：1.）旁通流量式2.）电动泵式。
14.转向系统的失效形式及故障分析： 1）.行驶跑偏2）.转向沉重3）.左、右转向轻重不
一致。
15.转向系统的检查：1）.方向盘游动量的检查2）.转向柱的检查3）.液压转向泵压力的检
测4）.液压转向泵传动带的检查与调整。第十二章
1.制动系的功用：是使行驶中的汽车减速甚至停车，或者使已经停下来的汽车保持不动。2.制动系按功能的不同可以分为：1)行车制动装置：使行驶中的汽车减速甚至停下。2)驻
车制动装置：使停驶的汽车保持不动。3)应急制动系统：为了确保在行车制动系统失效的
情况下汽车仍能减速直至停车，汽车上增设应急制动系统。4)辅助制动装置——使下坡行
驶的汽车车速保持。
3.汽车制动系统一般由制动器和制动操纵机构两部分组成。哼(ˉ(∞)ˉ)唧
4.对制动系统的要求：1）具有足够的制动效能2）制动效能的稳定性好3）制动时的操纵稳
定性好4）工作可靠5）操纵方便、舒适6）能全天候使用7）环保。5.车轮制动器可分为：鼓式制动器和盘式制动器。(+﹏+)~狂晕
6.鼓式车轮制动器： 由旋转部分、固定部分、促动装置和定位调整机构组成。7.凡制动鼓所受来自两蹄的法向力不能互相平衡的制动器称为非平衡式制动器。8.制动器间隙调整：摩擦制动蹄片与制动鼓应保留合适的间隙，0.25～0.5mm。
9.轮缸式制动器结构：1）领从蹄式制动器 2）双领蹄式制动器3）双向双领蹄式制动器 4）双从蹄式制动器5）单向自增力式制动器6）双向自增力式制动器
10.钳盘式车轮制动器分为：定钳盘式车轮制动器和浮钳盘式车轮制动器。~(≧▽≦)/~ 11.盘式式车轮制动器的特点：优点：1）一般无摩擦助势作用，因而制动器效能受摩擦系
数影响较小，效能稳定。2）浸水后效能降低少，一般经一两次制动即可恢复正常。3）在
输出制动力矩相同的情况下，尺寸质量一般较小。4）制动盘沿厚度方向的热膨胀量极小，鼓式的热膨胀明显，引起制动踏板行程过大。5）较易实现间隙自动调整，其他保养作业简
单。缺点：是效能较低，故用于液压制动系所需的促动管路压力较高，一般要安装伺服装
置。(*^__^*)嘻嘻……
12.驻车制动器的功用：在汽车停驶后，防止汽车滑溜；便于在坡道上平稳起步；行车制动
器失效后临时使用或配合行车制动器进行紧急制动。13.驻车制动器分为：中央制动器和复合式制动器两种。(⊙ o ⊙)啊！
14.液压制动传动装置的基本组成：制动踏板、主缸推杆、制动主缸、储液罐、制动轮缸、油管、制动灯开关、指示灯、比例阀等组成。╮(╯_╰)╭
15.双管路液压制动传动装置的类型：前后独立式和交叉式（对角线式）两种形式。
16.液压制动系统的排气：连续踩几下制动踏板，对缸内空气加压，然后踩住制动踏板不放，将放气阀旋出少许，空气即随制动液一起排出，若排出的制动液有泡沫，旋紧放气阀，续踩几下制动踏板继续上述操作，直到排出的制动液没有泡沫，旋紧放气阀。
17.制动踏板自由行程一般为5～20mm。o(︶︿︶)o唉
18.辅助制动装置作用：是在不使用或少使用行车制动系的条件下，使车辆速度降低或保持
稳定，但不能将车辆紧急制停，这种作用称为缓速作用。常见的有：发动机排气缓速器，液力缓速器，电涡流缓速器。
19.制动力分配调节装置： 1）限压阀串联在制动主缸与后轮制动器的管路之间，其作用是
当前、后促动管路压力P1和P2由零同步增长到一定值后，即自动将P2限定在该值不变。2）
比例阀 也串联在制动主缸与后轮制动器的管路之间，其作用是当前后促动管路压力P1与P2
同步增长到一定值PS后，即自动对P2加以节制，使P2的增量小于P1的增量。3）感载阀 感
载阀的特点是特性曲线随整车载荷的变化而变化。4）惯性阀 作用是使限压点液压值PS取
决于汽车制动时作用在汽车重心上的惯性力。即PS不仅与汽车的实际质量有关，还与汽车
制动减速度有关。
~~~^_^~~~
20.车轮防抱死制动系统ABS：ABS组成1-轮速传感器；2-制动压力调节器；3-ABS电控单元
；4-ABS警告灯；5-制动灯开关；6-制动主缸；7-制动轮缸；8-蓄电池；9-点火开关 21.ABS布置示意图⊙﹏⊙b汗 1-控制通道；2-轮速传感器
四通道ABSa、b所示o(>﹏<)o不要啊 三通道ABSc、d、e所示。
双通道ABS f所示
单通道ABS h所示
22.制动系统的维修：1）制动踏板自由行程是否符合规范。2）制动器摩擦片与鼓壁间隙是
否正常。3）气压或液压是否在原厂规定范围。4）左右制动器间隙调整是否一致。5）制动 系其他部位调整是否符合标准。
23.液压制动传动装置常见故障：1．制动不灵2．制动失效3．制动拖滞4．制动跑偏。24.ABS的组成：ABS由传感器、电子控制元件（ECU）和执行器三部分组成。25.控制通道：是指能够独立进行制动压力调节的制动管路。o(≧v≦)o~~好棒
26.滑移率的定义：制动时，车速与轮速之间产生一个速度差，此时，轮胎与路面之间产生
相对滑移现象，其滑移程度用滑称率表示。滑移率是指车轮在制动过程中滑移成分在车轮
纵向运动中所占的比例。
27.ABS的优点：缩短制动距离，改善了轮胎的磨损状况，提高了汽车制动时稳定性，使用
方便、工作可靠。
28.ABS电子控制单元（ECU）：接收轮速传感器及其他传感器输入的信号，对这些输入信号
进行测量、比较、分析、放大和判别处理，通过精确计算，得出制动时车轮的滑移率、车
轮的加速度和减速度，以判断车轮是否有抱死趋势。（ˉ﹃ˉ）口水
29.制动压力调节器功用：在制动时根据ABS电子控制单元（ECU）的控制指令，自动调节
制动轮缸的制动压力的大小，使车轮不被抱死，并处于理想滑移率的状态。
30.循环式制动压力调节器：常规制动过程，保压制动过程，减压制动过程，增压制动过程，31.可变容积式制动压力调节器
↖(^ω^)↗
↖(^ω^)↗ 二〇一
谈谈汽车底盘的养护 篇6
要及时检查各重要总成的润滑情况 这些总成包括变速器、制动系统、动力转身系统等。一方面，要严格按照说明书上的规定时间，定期到特约维修服务站补充或更换润滑油。另一方面，驾驶员要经常检查各总成运行状态，查看各个储液罐的润滑油面是否处于上、下刻度线之间，如果低于下刻度线就要及时补充；如果油面下降较快，说明系统有渗漏，需及时检查出渗漏部位，及时修复。更要注意的一点是，添加的润滑油一定要与和原有润滑油的规格牌号相一致，避免不同的润滑油混合在一起引起化学反应，使润滑油变质、失效，从而增加非正常磨损。
要注意制动盘和离合器片的磨损情况 制动盘和离合器片都是消耗品，使用一段时间后就会损耗，丧失原有功能。如不及时更换或检修，就易酿成事故。虽然现代汽车都有相应的警告指示灯，会及时发生警告信号，提醒用户掌握更换时机，但驾驶员却不能完全依赖于警告灯，而要做到以经常检查来保证无患。例如在大客车上，制动摩擦片是用铆钉铆到钢背上的，驾驶员制动时，我们常会听到其发生尖锐刺耳的声音，那就是警告驾驶员制动摩擦片已经磨损到了极限，必须立即更换。可是现在多数汽车已经改用胶粘的方法把摩擦片联接到钢背上，直到摩擦片磨尽，金属与金属直接接触才会发出声响，这时才更换摩擦片就已晚矣。所以现代汽车大都装有电子信号传感器，在摩擦片大约还剩下1.5毫米厚时，仪表板上的制动指示灯就会亮起，提醒驾驶员要更换摩擦片了。顺便提醒一句，在阴雨、潮湿的天气，摩擦片吸收水分，造成摩擦力显著降低，因此，汽车行驶初期，要先轻踩几下制动踏板和离合器踏板，利用摩擦产生的热量将摩擦片上的水分蒸发掉，然后再正常行车。
四轮定位非常重要 一般看来，汽车上的4个车轮端端正正地直立在地面上，其实不然，如果采用仪器来测量，就会发现它们在X、Y、Z等3个平面上偏转了一个角度，只是数值很小，一般只有0.5°～2°，肉眼较难发现。可别小看这3个小小的偏转角度，它直接影响汽车的行驶平顺性。所以在操纵转向盘时如果感到有异样，就应到正规的汽修厂或专业的四轮定位检查站检查，并作相应的调整。
水源热泵多联机底盘结构优化设计 篇7
底盘是水源热泵多联机的重要支撑部件, 它的可靠性直接关系到产品的整体性能, 因此, 底盘一方面要有足够的强度, 承受装配件的重量;另一方面要有足够的刚度, 抵抗受力变形过大[1]
本文针对水源热泵多联机底盘结构的现有方案刚度不足的问题, 首先采用NASTRAN有限元软件, 对现有方案进行了刚度分析, 并根据分析结果对底盘结构进行了优化设计;然后利用DYNAFORM板料成形软件对优化方案进行仿真模拟, 并根据成形极限图、厚度分布图及厚度减薄率3个方面进行了可行性论证和分析;最后通过实物进行了试验验证。
2 底盘结构刚度优化设计
2.1 底盘结构现有方案仿真分析
图1是水源热泵多联机几何模型, 底盘上主要承载压缩机、气液分离器、套管、电控盒等。
考虑到底盘主要承载部件重量对底盘施加的重力载荷及安全系数, 通过计算, 底盘的4个支撑平均每个支撑承载的力为500N。并选择单元类型为壳单元, 厚度为1.2mm进行网格划分, 建立有限元模型[2] (如图2) 。
通过NASTRAN有限元软件进行静力学求解, 得到底盘在压缩机等重力载荷作用下产生的变形, 如图3, 从中可以分析出压缩机安装位置的变形位移量最大, 为0.6061mm, 表明底盘局部刚度不足, 需进行结构优化。
2.2 底盘结构优化方案仿真分析
分析图3可知, 现有方案底盘结构变形位移量最大位置的加强措施不足, 导致该位置在重力作用下刚度不足, 因此, 在底盘结构优化过程中, 主要考虑变形位移量最大位置, 并进行加强筋补强, 即通过增加加强筋把整条加强筋连接起来, 同时相关联部分进行调整, 从而增加了底盘的刚度。运用同样的方法, 在同等加载条件下得到优化方案的变形图, 如图4, 从中可知最大变形位移量为0.3459mm, 减小了42.9%, 表明刚度提高明显。
3 底盘优化方案成形仿真分析
水源热泵多联机底盘是通过冲压成形批量生产出来的, 但在冲压生产中, 易出现起皱现象, 尤其是结构设计不合理的底盘, 更会出现明显的起皱, 甚至会出现局部拉裂等现象, 所以有必要利用DYNAFORM板料成形软件对优化方案进行冲压成形仿真分析[3]。
3.1 冲压成形极限分析
图5是水源热泵多联机底盘结构优化方案冲压成形极限图, 从中可以看出板料有效使用区域基本是绿色, 并且各加强筋区域没有出现起皱和拉裂等现象, 表面板料处于安全状态, 成形质量很好。
3.2 冲压成形厚度分析
图6是水源热泵多联机底盘结构优化方案冲压成形厚度分布图, 从中可知, 冲压成形后厚度最薄的地方出现在底盘加强筋圆角处, 为0.845mm, 而底盘绝大部分区域的厚度分布在1.0至1.18之间, 表明厚度分布合理, 有利于冲压成形的稳定性。
3.3 厚度减薄率分析
图7是水源热泵多联机底盘结构优化方案冲压成形厚度减薄率, 从中可以看出, 冲压成形后板料减薄率最大值的出现在加强筋圆角处, 为29.5%, 根据材料许用拉伸极限应力要求[4], 板料的拉伸减薄率要满足小于30%, 可见, 该优化方案满足要求。
4 试验验证
图8是水源热泵多联机底盘结构优化方案的试验图, 从中可以看到底盘结构优化方案成形效果很理想, 没有出现起皱和拉裂现象, 在安装上压缩机、气液分离器等后, 再承受一个人的重量没有出现明显的变形, 表明方案优化后, 底盘得到了明显改善, 且可实施性强。
5 结论
(1) 采用NASTRAN有限元软件, 对水源热泵多联机底盘结构的刚度进行了优化, 优化后的底盘变形位移量减小了42.9%, 刚度明显得到提高。
(2) 利用DYNAFORM板料成形软件对优化方案进行了冲压成形仿真分析, 并通过了试验验证, 结果表明, 优化方案不仅满足各项性能指标, 而且冲压成形质量好, 稳定性强, 具有很强的可实施性。
参考文献
[1]刘鸿文.材料力学[M].北京:高等教育出版社, 2010.
[2]张峰.NX Nastran基础分析指南[M].北京:清华大学出版社, 2005.
[3]苏春建, 于涛.金属板材成形CAE分析及应用[M].北京:国防工业出版社, 2011.
某大底盘双塔的超限高层结构设计 篇8
关键词：结构设计,计算,分析,抗震性能
1 工程概况
本项目位于潍坊市城市中心区,整个项目约15万m2,其中地上80 787 m2,覆土建筑9 882 m2,地下60 147 m2。整个项目地下室连为一体,地面以下为2层,局部带一个夹层;地面以上分为东、西两个塔楼,其中东塔楼的建筑功能为酒店公寓,西塔楼的功能为五星级酒店,东西两个塔楼在地面以上2层处连为一个整体,形成一个大底盘多塔楼结构;其中东塔楼地面以上为29层(含一个夹层),标准层层高为3.2 m,建筑高度为99.9 m(从室外地坪到建筑主体屋面),建筑最高点高度为110.4 m,西塔楼(五星级酒店)地面以上为26层(含两个夹层),标准层层高为3.6 m,建筑高度为99.9 m(从室外地坪到建筑屋面),建筑最高点高度为110.4 m。连接两个塔楼的大底盘外包尺寸约为167 m×110 m。东西两个塔楼平面均为框架核心筒结构布局,中间为核心筒,外围为框架柱,虚线内部分为5层以上的塔楼标准层部分,如图1,图2所示。
此工程地震抗震设防烈度为7度,设计基本地震加速度为0.15g,地震设计分组为第二组,Ⅱ类场地土,地震影响系数特征周期为0.40 s,根据JGJ 3-2010高层建筑混凝土结构技术规程,此工程为大底盘双塔结构,体型特殊,受力较复杂,属于复杂高层建筑结构,且其中存在扭转不规则、尺寸突变、局部穿层柱以及塔楼偏置等超限部分,该工程进行了超限高层建筑抗震设防专项审查,按照JGJ 3-2010的结构抗震性能设计要求分别进行了小震、中震、大震状态下的计算分析。
2 结构选型及布置
1)结构布置。
塔楼:两个塔楼的外轮廓和核心筒的基本形状为矩形,长宽比均为1.15,高宽比均为3.04,根据建筑高度和建筑平面的特点,选取了钢筋混凝土框架—核心筒结构为结构体系:以钢筋混凝土核心筒作为主要抗侧力构件,承担大部分的水平力,外框架以承担竖向荷载为主并提供部分抗侧刚度。
裙房:本工程的两个塔楼中,裙房的平面大于塔楼较多,且塔楼均布置在角部,这种体量的偏心导致地震作用下裙房部分存在明显的扭转效应,故在裙房的周边结合楼梯间及电梯间增设了部分抗扭转剪力墙,有效的减小了裙房部分的扭转。
2)主要结构构件。
框架柱在1层采用1 000×1 000,到标准层逐渐变化到800×800,剪力墙核心筒外墙在底层为500 mm厚,到顶部变为400 mm厚,内隔墙上下均为300 mm厚,为提高墙体的极限承载力和延性,剪力墙在每层楼面处均设置了700高的暗梁。混凝土强度等级逐渐由底层的C60变化到顶层的C35。楼盖结构采用了普通混凝土现浇梁板体系,梁板混凝土强度等级采用C30。
3 结构计算与分析
1)上部结构多遇地震计算分析。
本工程属于超限高层建筑,根据JGJ 3-2010高层建筑混凝土结构技术规程和超限高层结构布置建筑工程抗震设防专项审查技术要点(建质[2010]109号)有关规定,应采用两个不同力学模型的三维空间分析软件进行多遇地震作用下的内力和变形分析。本工程弹性分析选用中国建筑科学研究院编制的SATWE软件(简化墙元模型)和PMSAP软件(广义协调墙元模型)进行计算,考虑偶然偏心地震作用、双向地震作用、扭转耦联以及施工模拟加载的影响,地震作用计算方法采用振型分解反应谱法和多遇地震下的时程分析补充计算。
根据JGJ 3-2010高层建筑混凝土结构技术规程,对多塔楼结构宜按整体模型和各塔楼分开的模型分别计算,分别验算整体结构和各塔楼结构扭转为主的第一周期与平动为主的第一周期的比值,并采用较不利的结果进行结构设计。本工程按照上述原则将结构模型分为东塔模型、西塔模型及整体模型进行了计算分析,分别进行了小震、中震、大震状态下的计算分析。
地震作用按如下原则取值:小震:采用规范地震动参数进行小震弹性分析,特征周期按照0.40取值;中震:采用规范地震动参数进行中震下重要构件的性能目标验算,特征周期采用0.40;大震:采用规范地震动参数进行结构不倒的性能目标验算,特征周期提高到0.45。
由表1,表2对比结果表明,SATWE与PMSAP的总体计算结果相近,这说明计算结果合理、有效,计算模型符合结构的实际工作状况;单塔和多塔的对比分析可以看出,单塔计算得出的前3振型与双塔计算结果一一对应,但周期比双塔计算模型略长,塔楼底部的地震剪力比双塔计算结果稍有差异,本工程按双塔模型进行整体指标控制和构件设计,以单塔计算结果作为辅助模型包络设计。
2)大底盘楼板拉力分析。
本工程两个塔楼高度相同,但塔楼强弱轴方向不同,带来塔楼间震动的不同步性。连接两塔楼的裙房是协调两塔楼共同震动的关键,为了保证结构在地震作用下的整体性,大底盘楼板设定了中震弹性的性能目标。中震状态下地震作用影响系数αmax=0.34;中震作用下的楼板应力分析采用PMSAP进行有限元分析,将两层地下室及大底盘连接板均设成弹性膜进行计算,大底盘连接板(L1层)应力分析结果如图3所示。
计算结果表明,B2,B1这两层两个塔楼之间相连的楼板拉应力非常小,均不超过0.5 MPa,楼板及其配筋足以抵抗该拉力,无需对楼板进行加强。L1层是自上而下连接两个塔楼的第一个楼层,也是最关键受力最大的一层。在X向及Y向中震作用下,L1层连接两个塔楼的楼板拉应力大部分处于1.8 MPa以内,个别应力集中部位楼板拉应力最大值达到2.7 MPa。根据计算结果,采用增加薄弱部位及周边区域的楼板厚度达250 mm,应力集中部位附近附加双层双向16@150,即可抵抗该拉应力,实现设定的中震弹性的性能目标。
3)结构性能设计。
针对本工程的超限项目,采取了结构抗震性能优化设计的措施。结构抗震性能目标按照JGJ 3-2010高层建筑混凝土结构技术规程第3.11节规定执行。根据建筑高度以及体型,设定结构抗震性能目标为C级,设定结构各关键部位构件性能目标如表3所示。
根据设定的性能目标进行小震、中震、大震状态下的计算,计算的配筋结果很大,仅采取常规的配筋形式已难以满足设计要求,故采取了在剪力墙暗柱内及框架柱内加设型钢的配筋方式,如图4所示,这种处理不仅满足了结构的性能设计的要求,同时还有效的提高了剪力墙核心筒及框架柱的延性。
4 结语
本工程虽然结构体型较为复杂,存在多项不规则类型,但在设计中采用概念设计方法,根据抗震原则及建筑特点,首先对整体结构体系及布置进行仔细的考虑并进行优化,使之具有良好的结构性能。抗震设计中采用性能化设计方法,除保证结构在小震下完全处于弹性阶段外,还进行了主要构件在中震、大震作用下的性能设计,计算结果表明,多项指标均表现得较为良好,基本满足规范的有关要求,使超规范限制的不规则程度得到基本有效控制。
参考文献
[1]GB5011-2011,建筑抗震设计规范[S].
[2]JGJ3-2010,高层建筑混凝土结构技术规程[S].
大底盘多塔楼高层建筑结构的设计 篇9
随着人们对建筑功能要求提升, 高层建筑逐渐向多元化方向发展, 大底盘多塔楼高层应运而生。大底盘多塔楼高层建筑通过将两个或多个建筑相连, 该设计方式可提升建筑物的使用空间, 满足人们对建筑物商业空间和共享空间的要求, 获得占地面积小、容积率高的经济效益。但是当大底盘数量较多, 多塔楼结构也更加复杂, 建筑容易产生较大的扭转振动力。因此, 大底盘多塔楼高层建筑结构设计形式及其相关理论成为国内外专家和设计人员研究的重点。本文结合某大底盘多塔楼高层建筑结构设计, 分析了大底盘多塔楼高层建筑的设计方法。
1 工程概况
该大底盘多塔楼高层建筑属于某工程二期, 建筑包括综合楼 ( 11 层, 35 m) 、住宅楼各1 栋 ( 32 层, 94. 5 m) , 地下车库1 个 ( 主体双层, 局部3 层, 层高3. 5 m) 。该建筑东西和南北方向长度分别为120 m, 116 m, 总面积约59 400 m2, 车库尺寸97 m × 93 m, 一期车库已建成, 并与二期车库相同。住宅底部预建甲类核6 级人防地下室。建筑位于低丘岗地形, 地势变化大, 最大落差9 m, 地势沿西南—东北逐渐降低。建筑抗震防裂等级为6 度, 设计地震分组为第一组, 基本地震加速度为0. 05g, 基本风压0. 35 k N/m2, 抗浮水位绝对标高47 m。高层建筑总平面图见图1。
2 大底盘多塔楼高层建筑设计方案分析
2. 1 设计方案
该工程结构具有一定特殊性, 一是该建筑属于二期工程, 建筑结构设计应符合一期工程设计, 并且一期和二期工程分别先后设计施工, 因而设计前应首先明确地下室与一期设缝断开。二是已建车库需要与二期车库相通, 但是已建车库西侧和北侧分别高于和低于二期车库3. 6 m, 并且已建车库的一侧属于临空面, 二期车库底层周边形成可靠嵌固的难度大, 因而二期车库嵌固位置必须设置在最低标高区域。根据二期工程的特点及大底盘多塔楼高层建筑结构设计相关内容, 高层建筑结构总体嵌固部位设置于绝对标高为44. 8 m的底层。同时考虑地下室嵌固作用, 对南北方向塔楼的结构进行包络分析, 并对嵌固部位进行多模型对比, 计算不利值。由于塔楼的结构、受力计算复杂, 塔楼及车库底盘的间距远远低于底盘相应边长, 但是塔楼的层高、刚度和质量差异造成结构扭转效应变大。车库底盘结构超长, 因而还需要考虑温度效应产生的影响, 并通过增加抗裂钢筋以及完善构造削弱扭转效应[1]。该设计的优势在于建筑物的三个平面不均匀土产生的压力可由大底盘和塔楼承受, 虽然地势落差较大, 但是底盘尺寸大, 倾斜幅度小, 倾斜角对底盘和塔楼的不利作用被削弱, 地势落差增加地震作用。大底盘存在土体压力形成的摩擦力和被动土压, 桩基础承担侧力减弱, 还能保证车库的完整性, 满足对车位数量的需求。通过对该大底盘多塔楼高层建筑结构分析可以看到, 该设计方案虽然使建筑的结构和受力更加复杂, 但是适当调整后, 设计方案可使建筑设计符合各项标准, 且建筑的稳定性更好[2]。即使构造成本有所上升, 但是无需设置室外挡土结构及其他结构, 未导致建筑总体成本大幅度上升, 总体造价仍处于合理范围。
2. 2 高层建筑结构及参数分析
根据结构设计方案, 建筑结构总体高度为98. 7 m, 墙体采用剪力墙结构, 车库顶部绝对标高52 m以上采用两个凸型设计的造型, 以适应车库超长及不规则平面。凸型电梯和楼梯连接位置采用拉结加厚板和拉梁, 提高抗震性能; 剪力墙抗震等级三级。综合楼高度43. 2 m, 车库以上采用框架结构, 框架抗震、抗震墙抗震等级均为三级。竖向承重构件混凝土采用C45 ~ C30, 车库范围内柱体、剪力墙等结构均为C45, 梁和板混凝土、塔楼加强层楼面混凝土采用标号C35 设计, 其余楼面混凝土使用C30。综合楼车库顶板位置, 高层竖向构件混凝土等级应更高, 才能满足刚度和受剪承载力要求, 因而使用C50 混凝土。
2. 3 建筑结构设计应对措施
1) 本高层建筑工程包含综合楼和住宅楼各1 栋, 2 栋楼的质量和刚度存在较大差距, 计算结果显示综合和底盘的质心距超出标准范围, 且偏心距X轴和Y轴方向边长均小于20% , 因而该建筑车库周边设置剪力墙, 提高车库抗扭刚度, 减少扭转位移比, 提升大底盘和塔楼的整体性, 削弱扭转力增大对建筑整体性产生的不利影响。
2) 本高层建筑周边存在土层侧压力不均匀问题, 因而住宅塔楼相关范围内增加适量剪力墙, 形成高刚度的底盘, 保证主体抗侧结构传递和承受水平力性能。本建筑高度为98. 7 m, 基础深3 m, 根据住宅楼高度和基础深度对建筑单侧承受土压力和单塔的受力分析显示, 基础的整体稳定性符合标准, 基础未出现受拉问题。而地质勘察显示车库底部存在残积粉质粘土层, 因而需要提高桩的直径和承台深度, 并采用原槽浇灌方式浇筑承台, 使承台可靠传力。另外, 在进行回填周边土体操作前, 需要完成塔楼主体和车库整体结构, 并根据从高到低方式回填土, 控制回填土的质量[3]。回填土后进行分层压实, 保证压实系数高于0. 94。
3) 提高振型数, 根据计算结果, 振型数应为84 可充分反映高振型下结构内力影响, 减少扭转效应增大带来的影响。
4) 为保证底盘和塔楼的性能符合要求, 还需要采取以下五点措施: 一是提高塔楼及塔楼范围内竖向构件的抗震等级, 如将塔楼底部加强区、综合楼楼面0. 1 m标高下范围的抗震等级提升至二级; 二是增加底盘车库两层、底部两层楼面板的厚度, 并适当增加配筋构造。刚性底盘范围内车库板厚度应高于其他位置厚度, 本建筑刚性底盘范围内车库板厚度及其他位置厚度分别为200 mm和180 mm; 控制车库两层拉通配筋率, 配筋率应不低于0. 25% ;三是提高车库塔楼连体屋面梁截面, 增强连体屋梁的钢筋构造, 重点做好范围内相连梁的截面和构造设计[4]; 四是提升塔楼与车库相连范围内各构造的截面和配筋, 加大配筋率; 五是提高车库周边剪力墙配筋率。
5) 由于车库以上11 层框架结构存在刚度突变危险, 因而提高框架结构弹塑性变形能力, 弹塑性层间位移角符合规定要求, 并提高一层柱混凝土等级配筋构造。调整塔楼外围局部跨楼板标高、毗邻梁截面, 保证水平力有效传递, 预防错层[5]。
6) 低东北侧部分结构外露跨梯考虑结构温差, 并使用PMSAP计算温度应力, 增加钢筋数量, 其他部位纵向超长结构增加构造钢筋。
7) 该基础设计为甲级。根据地质勘察数据, 建筑物采用人工挖桩基础, 减少负荷差异引起的沉降变化。该处理方式作用还体现在增强孔桩的抗侧能力。车库部位基础采用全风化泥质砂岩, 可降低工程造价, 还能缩短桩的长度。
3 结构计算分析
使用设计软件结构受力情况进行分析和整体验算, 增加对综合楼抗震弹塑性变形验算, 并对各塔楼车库地板嵌固位置和车库顶板标高位置的整体倾覆进行验算, 保证结构力学设计的科学性[6]。地震作用采用整塔模型和切分多塔模型分析计算, 并按照双向水平地震作用计算扭耦联效应。模型计算结果用于优化结构的钢重比、受剪承载力、剪重比等。分塔模型结果用于控制塔结构周期、周期比和位移比。共进行两次模型计算, 取最不利值为设计依据。
除裙楼外竖向构件层最大水平位移和层间平均位移的平均值为1. 2 倍外, 其余均小于1. 2 倍, 符合设计要求。最大位移比位于西北角, 并与一期地下车库相连。综合楼塔楼的地震弹塑性变形层间位移角为1 /290, 变形实验显示梁端为产生塑性铰的主要位置。
4 结语
当建筑两侧水平高度差异较大情况下, 可利用“斜地平线”理念设计, 科学计算并做好加强工程的方法, 或者设计独立的支护结果作为支撑。虽然相关文件规定建筑应重点考虑地震的影响, 但是本建筑自身还发挥支挡作用, 受到土压力和传递建筑两侧不同标高地震运动引起的作用, 因而本研究取值的合理性还需深入分析。在具有一定坡度场地建设大底盘多塔结构, 需要提升底盘抗侧刚度和楼板水平刚度; 对于塔楼质量和刚度分布不均大底盘多塔结构设计, 还需要重点做好扭转效应控制措施, 特殊情况下可增加振型数计算, 满足抗震性要求。
摘要：以某大底盘多塔楼高层建筑结构设计为例, 在全面分析建筑结构的基础上, 制定了合理的设计方案与流程, 设置了结构的主要设计参数, 并分析了建筑结构设计中存在的问题, 总结了具体的应对措施, 提升了建筑物的整体性能。
关键词：大底盘多塔楼,建筑结构,设计方案,应对措施
参考文献
[1]胡广良.大底盘双塔楼超限高层结构设计及抗震分析[J].建筑技术, 2013 (5) :456-460.
[2]卢富永.大底盘多塔建筑的结构设计有关问题的探讨[J].建筑技术开发, 2012 (9) :10-11, 29.
[3]杨学林, 祝文畏.复杂体型高层建筑结构稳定性验算[J].土木工程学报, 2015 (11) :16-26.
[4]赵楠, 马凯, 李婷, 等.大底盘多塔高层隔震结构的地震响应[J].土木工程学报, 2010 (S1) :255-258.
[5]JGJ 3—2010, 高层建筑混凝土结构设计规程[S].
大底盘多塔楼超高层结构设计分析 篇10
某大型商业中心, 总建筑面积25万m2。其中, 底部裙房6层, 高度33.6 m, 塔楼为写字楼, 总高度143 m, 共24层;地下室4层, 深度23.1 m, 建筑立面如图1所示。结构设计使用年限为50年, 建筑结构安全等级为二级, 抗震设防烈度为7度, 50年重现期基本风压W0=0.75 k N/m2;裙房抗震设防分类为乙类, 裙房以上塔楼部分的抗震设防分类为丙类。混凝土结构的环境类别为:地下室临水面和露天混凝土结构为二类a组, 其余均为一类;建筑结构防火等级为一级;地基基础的设计等级为甲级。
2 结构选型
该工程裙房部分用途为商业, 百货、餐饮和电影院等, 共5层 (局部6层) , 首层层高5 m, 其余楼层5.75 m, 总高度33.6 m (局部37 m) , 裙房楼层平面如图2所示。裙房部分采用钢筋混凝土框架-剪力墙结构体系;两栋塔楼裙房以上为办公楼, 标准层层高4.1 m, 避难层为4.3 m, 总高为142.0 m, 已超过A级高度130 m, 但未达到B级高度180 m。根据塔楼建筑风格及平面布置, 两栋塔楼结构均采用钢筋混凝土框架-核心筒结构体系, 为了控制轴压比和提高外框柱的延性, 15层以下外框柱可采用钢骨混凝土柱, 15层以上外框柱可采用钢筋混凝土柱, 核心筒采用钢筋混凝土核心筒, 塔楼部分采用现浇钢筋混凝土楼板, 楼盖采用梁板式结构, 塔楼与裙房的相对关系以及塔楼结构平面布置如图2~3所示。
3 结构弹性计算与分析
该工程弹性分析选用中国建研院SATWE软件 (简化墙元模型) 进行计算, 考虑偶然偏心地震作用、双向地震作用、扭转耦联以及施工模拟加载的影响, 并增加一层结构层模拟幕墙增加的风力。
3.1 单塔模型弹性的计算
小震作用下单塔模型可考虑裙房两跨进行计算, 结构单塔计算见表1。由表1并结合规范要求及结构抗震理念设计理论, 能得出: (1) 结构两个方向的周期和振动特性较为接近, 第1扭转周期与第1平动周期之比小于0.850; (2) 多遇地震与风荷载作用下的层间位移角满足《高程建筑混凝土结构技术规程》 (以下简称《高规》) 中第3.7.3条的要求; (3) X、Y向楼层剪重比不能满足《高规》4.3.12的限值要求, 各楼层地震剪力已按照规范要求进行放大; (4) 按《高规》第3.4.5条, 在偶然偏心地震作用规定水平力下, X向最大扭转位移比为1.32 (相应楼层的位移角1/2 716) , Y向最大扭转位移比为1.21 (相应楼层的位移角1/2 680) , 超过《高规》中第3.4.5条“A级高度建筑不宜大于该楼层平均值1.2倍”的要求, 属于扭转不规则的结构。但扭转位移比超过1.2的楼层均出现在首层裙房, 且首层层间位移角均小于层间位移角限值的40%, 该楼层的扭转位移比要求可以适当放宽; (5) 按《高规》中第3.5.2条, 塔楼各楼层侧向刚度均大于上一层的90%, 6层层高为7 m, 也大于相邻上一层层高 (4.1 m) 的1.5倍, 6层侧向刚度大于上一层的110%, 首层 (嵌固层) 侧向刚度亦大于上一层的150%, 结构没有软弱层, 不属于抗侧刚度不规则; (6) 由于塔楼15层的层高较大 (为5.8 m, 其上一层为4.1 m) , 故该层X、Y向受剪承载力分别为上一层的75%和85%, X向受剪承载力小于《高规》中第3.5.3条的80%的限值要求, 15层X向存在楼层承载力突变情况, 设计中将特别提高15层的剪力墙分布筋配筋率, 以提高其抗剪承载力。因此, 综合计算表明, 结构周期和位移符合规范要求, 且剪重比适中, 轴压比很接近规范限值要求, 构件截面取值合理, 结构体系选择合适。
3.2 单塔模型弹性时程分析
根据《高规》中4.3.4, 4.3.5条, 对塔楼结构采用了常遇地震下的弹性时程分析。选取Ⅲ类场地上2组实际。
强震记录 (TH1TG035、TH2TG035) 和1组人工模拟的场地波 (RH3TG035) 进行分析。主方向地震波加速度峰值取0.35 m/s2, 主、次方向的峰值加速度比值为1∶0.85, 地震波持时20 s, 计算结果见图4~6所示。
时程分析结果均满足平均底部剪力≮振型分解反应谱法结果的80%, 每条地震波底部剪力≮反应谱法结果的65%的条件, 所选地震波满足规范要求;规范反应谱计算得出的X、Y向倾覆弯矩、楼层位移均>弹性时程分析包络值的1.2和1.3倍, 结构顶部3层的X、Y向楼层剪力约为时程分析包络值的0.95倍, 设计时将对按规范反应谱得出的地震力适当放大, 塔楼顶部3层X、Y向地震力放大1.2和1.3倍;楼层位移曲线光滑无突变, 反映结构侧向刚度较均匀。
3.3 整体模型弹性计算
该工程整体模型见图7, 弹性计算结果如表2所示, 可见采用多塔模型计算得出的各塔楼主要振型与按单塔模型计算的振型能一一对应, 说明大底盘未改变各塔楼的自振特性。多塔模型计算得出的各塔周期比单塔模型略小, 反映出大底盘裙房对塔楼带来的约束效应, 具有刚度贡献作用, 大底盘与各塔楼连接良好, 使裙房刚度贡献效应真正发挥作用。
由于多塔模型计算周期比较短, 故模型计算得出的楼层剪力和层间位移角大于单塔计算结果, 但都满足规范中要求。多塔模型计算得到的扭转位移比与单塔模型计算结果相比明显减小, 大底盘的裙房区域扭转位移比小于1.2, 塔楼区域的扭转位移比最大为1.21, 说明大底盘裙房对塔楼的扭转位移具有较好的约束作用。通过对单塔模型及整体模型计算指标及计算内力和配筋比较, 由于大底盘裙房对塔楼有约束影响, 塔楼部分计算的配筋均<单塔模型计算时的结果;而整体模型计算裙房配筋结果<单塔模型计算相关范围内裙房部分的计算结果, 表明塔楼对裙房部分的内力有放大效应。
由于多塔模型计算周期比较短, 故模型计算的楼层剪力和层间位移角>单塔计算结果, 但均满足规范要求。多塔模型计算得到的扭转位移比与单塔模型计算结果相比明显减小, 大底盘的裙房区域扭转位移比小于1.2, 塔楼区域的扭转位移比最大为1.21, 说明大底盘裙房对塔楼的扭转位移具有较好的约束作用。
4 结束语
通过对单塔模型及整体模型计算指标和计算内力、配筋比较, 由于大底盘裙房对塔楼的约束影响, 塔楼部分计算的配筋均小于单塔模型计算时的结果, 而整体模型计算裙房配筋结果小于单塔模型计算相关范围内裙房部分的计算结果, 说明塔楼对裙房部分的内力具有放大效应。
[ID:001122]
摘要：通过对某大底盘双塔超高层结构进行分析, 采用计算机软件分别对整体模型和单塔模型进行了弹性计算及时程分析, 并对计算结果的详细分析, 可为该工程的塔楼和裙房的构件配筋提供了依据。
汽车底盘轻量化及应用 篇11
摘 要：随着环境问题日益突出及汽车行业发展越来越迅速，轻量化问题已越来越被世人所关注，本文阐述了当前国内轻量化发展现状及瓶颈问题，结构、材料以及工艺是当前实现轻量化的主要方式。我们会向先进国家及企业进行学习，坚持不懈，不断去超越自我，为民族汽车工业发展贡献一份力量。
关键词：汽车；底盘；轻量化；应用
中图分类号： U46 文献标识码： A 文章编号： 1673-1069（2016）17-174-2
1 概述
随着当前环境问题日益严峻，雾霾、全球变暖等问题日益突出，环境保护问题再一次被拿到聚光灯下。随着汽车数量不断增多，汽车行业与环境保护之间矛盾不断加剧，此问题如不加以控制，终将成为汽车行业实现可持续发展的最大掣肘。那么如何降低车辆油耗，促进节能减排成为降低环境污染的重要途径之一，也是促进汽车行业发展的有力手段。
汽车油耗的决定因素主要分以下几个部分：汽车总质量、发动机排量、变速箱、轮胎以及驾驶习惯等。研究表明，汽车整车重量每降低10%，燃油效率可提高6%～8%；汽车每减重100kg，百公里油耗会降低0.3～0.6L，CO2排放量也会减少5 g/km；燃油消耗每减少1L，CO2排放量也会减少2.45kg[1]。因此，在保证汽车性能的前提下，降低汽车自重成为降低汽车油耗的有效手段之一。另外，轻量化不仅有利于降低油耗，还有利于提高加速性能、降低噪声以及改善振动；由于质量降低，当发生碰撞时，车辆自身的惯性也会相应减小，能够有效减短制动距离，提升安全性能，因此汽车轻量化正逐步成为行业发展的一个趋势。
2 轻量化现状及发展
目前，受到轻量化需求的影响，轻量化材料在国内也在经历一次次破茧成蝶般的蜕变，车用高性能钢板、铝合金等已在汽车行业受到广泛应用。如汽车变速器壳体目前多采用锻造铝合金，锻铝摆臂、控制臂乃至转向节等也屡见不鲜。我们有幸见证国内轻量化技术的一次次腾飞，但不可否认的是，在技术、材料等关键环节，我们与欧美国家还存在很多难以跨越的鸿沟：
①任何一个研究机构想要独立去开展项目并做出卓越成果都是非常困难的，轻量化技术涉及到多个学科的研究领域，需要各相关领域能够相互交叉、融合，只有能够实现各方面的互补，才能发挥出1+1>2的效果，然而现实与理想往往是存在差异的，在目前的研发体系下，各研发机构往往是独自作战，大家只关注单个技术的研发，很少去开展各技术间的交叉与融合，导致不能发挥出相互推动的作用。
②群龙无首则难成气候，汽车轻量化技术涉及到众多的共性技术和前沿技术，其核心技术的突破不可能由单个企业或科研机构独立完成，必须要由国家级的研究机构对其关键、重大问题进行战略性和前瞻性的部署，而目前我国还没有此类机构的建立，轻量化发展之路尚需不断开拓。
③只有把生产、学习、研究紧密结合起来，做到明确定位、合理分工，才能将轻量化技术做大做强。但我国目前基础研究和技术开发研究不能做到有机结合，国内企业规模小而分散，造成轻量化技术开发能力薄弱，研发人才短缺，工艺水平落后。
3 轻量化技术及应用
轻量化不是指单纯降低汽车重量，更不能为了所谓的轻量化而置安全于不顾，任何以牺牲安全性能为代价做到的轻量化都是失败的，也是必须要杜绝的。轻量化应该是在确保汽车综合性能指标的前提下，采用现代设计方法和有效手段对汽车结构进行优化设计，或使用新材料、新工艺，尽可能减轻汽车产品自重，以达成减重、节能减排、提升安全性能的综合指标。因此，轻量化应该是新结构、新材料、新工艺在满足性能要求的前提下的有机结合。
3.1 新结构
随着计算机技术在设计研发领域的广泛应用，结构分析不再局限于简单结构的计算与校核，CAE/SE等计算机辅助分析手段越来越成熟，为我们的结构开发与改进提供了有力的数据支撑，使我们的改进不再是雾里看花，而是有据可依的，不在是仅凭借经验对结构进行改进，我们的改进工作能够更加有效地切中目标，做到我们理想的效果。如图1所示结构，我们在设计过程中，能通过分析软件，直观了解结构强度不足位置，进行重点改进、加强。
3.2 新材料
目前，使用轻质材料是实现轻量化目标的最主要途径之一。使用材料替代实现轻量化主要分为两种情况，一种是使用密度较低的材料，比如铝合金、镁合金、钛合金、塑料或多种复合材料等；另一种是使用高强度材料，从而减少材料用量，降低重量，比如使用高强度钢材等。以铝合金为例，铁的密度为7.85g/cm3，而铝的密度仅为2.7g/cm3，约为铁密度的1/3，经优化对比，其减重效果可达到40%-50%。如图2所示，某车型摆臂焊接总成重量约为4.42kg，采用锻铝结构后摆臂重量约为2.02kg，单台用量为2，单台减重约为4.8kg；图3为某车型前转向节，原重量约为5.0kg，采用铸铝结构后重量约为3.1kg，减重约1.9kg，单台减重约为3.8kg。以上两例铝材质应用均起到明显的减重效果。
3.3 新工艺
在进行产品设计开发时，我们应在保证产品结构及性能要求的前提下，尽量使用新的技术或工艺使结构及零部件中空、复合，以降低产品重量，实现轻量化目标。目前应用最广泛的成型技术主要有激光拼焊、内高压成形技术、热压成形、液压成形、粉末冶金、发泡铝成形等技术[2]。对于特定的某一车型，在性能相同的情况下，对通过这两种方式分别生产的副车架从零件总成数量、模具费用、零件成本和零件重量等方面进行了对比，发现采用管材液压成形方式生产的副车架的零件数量为2个，小于冲压件总成的8个零件；在生产费用方面，采用管材液压成形方式生产的副车架要比冲压件减少60%，零件成本减少20%，而零件重量减少30%[3]。由此可以看出，新工艺的应用能够在保证产品性能的情况下起到轻量化的作用。
4 结论
目前，轻量化技术在汽车行业正在慢慢崛起，随着市场竞争加剧、环境保护以及能源危机等因素越来越重要，汽车行业对于轻量化的需求会越来越明显，可以说，汽车行业的发展为轻量化技术的进步提供了平台，而轻量化的进步又促进了汽车行业的腾飞。我国轻量化技术的基础及发展比国外还有一段不小的差距，我们要坚持轻量化之路并坚定不移的走下去。
参 考 文 献
[1] BENEDYK J C，Light metals in automotive applications，Light Metal Age，2000，10，34-35.
[2] 张宇，朱平，陈关龙.基于有限元法的轿车发动机罩板轻量化设计[J].上海交通大学学报，31-1466/U，
2006，40，01：143.
底盘结构 篇12
电动游览车以其节能、无尾气排放﹑噪声低、使用方便灵活等特点在很多游览区得到了广泛使用。底盘是电动游览车的主要结构,电动汽车上绝大多数零部件都要靠底盘固定和连接,它是承受载荷的主要结构,是整个电动汽车的关键部件。因此,底盘应有足够的刚度和强度,同时应有合理的动态特性以减小整车振动[1]。本文应用有限元分析软件ANSYS对电动游览车底盘结构进行静态和动态分析,分析底盘在典型工况下的强度和刚度变化,确定底盘的模态参数,为底盘结构的优化及轻量化打下基础。
1电动游览车底盘有限元模型的建立
图1为电动游览车实物图。该车底盘由主副车架组成,包括若干根横梁和纵梁,便于安装和固定其他部件;前端悬挂与减振弹簧相连,中间和后端横梁承载乘客和电池;后减振与后端横梁连接。
首先通过Pro/E 建立该车底盘三维模型,然后通过ANSYS和Pro/E的关联接口IGES文件格式将三维模型导入ANSYS系统进行有限元分析计算。在建模时,既要反映底盘的实际特征,又不能使结构太复杂,因此必须对模型进行简化[2]。底盘有限元模型如图2所示。
微型电动游览车底盘采用实体建模,所以结构分析时采用实体单元,在有限元模型进行网格划分的过程中采用了solid186单元[3],此单元是一个高阶3维20节点固体结构单元,具有二次位移模式,可以更好地模拟不同的网格,模拟精度较高。进行有限元分析时,网格的密度划分直接影响计算的精度,经过多次网格划分和计算,最终采用单元大小为6,边缘长度为0.03的六面体网格。由于自由网格划分对于单元没有特殊的限制,也没有指定的分布模式,而映射网格划分不但对单元形状有所限制,而且对单元排布模式也有要求,划分效果更好,计算精度更高。因此本文采用映射网格划分的方法,划分单元后底盘的单元数为3 729个,节点数为28 122个。
2强度与刚度计算
底盘是微型电动游览车的主要承载结构,其所受应力大,受力状况复杂,实际行驶中由于应力集中容易出现断裂,为此对该底盘进行以下两种典型工况的分析[4]。
2.1 弯曲工况
电动汽车在平坦路面上匀速行驶时,弯曲变形占主导地位,这时底盘受力近似于静力状态。
2.1.1 施加约束
约束既要满足底盘自身的变形不受影响,又要保证避免底盘结构的刚体位移,所以应在底盘前端悬挂处施加全自由度约束,在底盘后部与弹簧接触处施加垂直方向的约束。
2.1.2 施加载荷
载荷的正确处理要保证以ANSYS分析的结果和反映实际运行状态为前提,关键是要根据不同的计算工况来确定如何施加载荷。将发动机﹑控制器﹑电池等作为集中载荷,依据它们在底盘上的位置及与底盘连接的部位将载荷施加到相对应的节点上,乘客﹑座椅等的质量通过均布载荷施加到底盘上,应用惯性载荷对底盘重力进行处理。
2.1.3 计算结果分析
该底盘结构采用碳素结构钢,经ANSYS分析计算,底盘的最大变形量为0.653 mm,位于底盘前部,如图3所示。应力最大值为12 MPa,位于前悬梁与支架接触处,如图4所示,其应力满足底盘材料的屈服强度要求。
2.2 弯扭工况
电动汽车在凹凸不平的路面匀速行驶时,可能会出现一车轮瞬时悬空状态,这时扭转变形占据主导地位,底盘将承受弯曲和扭转联合载荷的作用[5]。该情况下,底盘处于满载荷状态,分析中要去掉悬空处的自由度约束,还要在此处施加车轮和悬架的质量。下面以左前轮悬空为例进行分析计算。
2.2.1 施加约束
去掉左前轮悬空处的自由度,其他约束与弯曲工况相同。
2.2.2 施加载荷
在左前轮去掉约束的位置施加悬架和车轮质量,其他载荷与弯曲工况相同。
2.2.3 计算结果分析
应用ANSYS进行分析计算,底盘的最大变形量为0.809 mm,位于底盘前部连接处,如图5所示。最大应力值为15.5 MPa,位于悬挂与支架连接处,如图6所示。底盘的最大应力满足材料屈服强度要求。
3模态分析
当微型电动游览车在凹凸不平的路面行驶时,由于路面激振力会使车体产生不同程度的振动。振动过于强烈会使电动游览车某些薄弱结构产生疲劳破坏,频率达到一定值会产生共振和噪声。通过模态分析可得到底盘的模态参数(振型和固有频率),以及微型电动游览车在实际环境行驶中外部激振频率的分布状态,以使底盘结构设计的各阶模态的频率避开共振区,防止车体发生共振。
由于底盘结构的振动特性可表述为无穷阶固有振型的数学排列组合,振型对结构的影响程度是低阶的振型比高阶的振型大,而且电动游览车一般是在路况较好的情况下行驶,因此模态分析中选用前10 阶振型进行计算分析即可反映底盘基本状况。用Lanczos 法[6]对底盘进行模态分析计算,施加约束条件与静力分析基本相同,因为振动被假定为自由振动,所以外部载荷将被忽略。分析结果见表1。
电动游览车行驶中对底盘影响较大的外部激励源主要有两方面:①由于路面不平造成的车轮不平衡激励(1 Hz～20 Hz之间);②发动机运转造成的简谐激励[7]。其中发动机运转造成的影响不大,所以道路因素对电动汽车产生的影响应首先考虑。由表1可知,底盘4阶固有频率在路面激励影响范围内,最容易发生共振。在诸多对底盘强度的影响因素中,扭转影响较大,所以必须从提高底盘的扭转刚度入手。横梁对底盘扭转刚度影响最大,可尝试改变横梁在底盘的位置和调节横梁的横截面形状和尺寸来提高其扭转刚度。
4结论
通过对电动游览车底盘结构的有限元分析,可以得到底盘结构各位置的变形和应力状态,确定底盘结构的薄弱环节。从静力分析结果来看,电动游览车底盘在两种工况下的最大应力均满足材料的屈服强度要求,该底盘的设计比较合理。在一车轮悬空时所受应力最大,应加强应力最大位置的结构强度,避免底盘结构出现断裂。从模态分析结果来看,底盘4阶的固有频率容易引起共振,应通过调整底盘结构,使各阶模态频率避开路面激励频率,防止车体发生共振。
参考文献
[1]刘明辉,于学兵.客车车身结构的有限元分析方法研究[J].湖北汽车工业学院学报,2004(12):20-21.
[2]王海亮,金先龙,林忠钦.低地板城市客车车身结构有限元分析[J].汽车工程,2002(2):30-31.
[3]博嘉科技.有限元分析软件——ANSYS融会与贯通[M].北京:中国水利水电出版社,2002.
[4]刘胜乾,顾力强,吕文汇.军用某型牵引车车架静动态特性分析[J].机械,2006(4):11-12.
[5]张荭蔚,顾力强.城市客车车身结构有限元分析[J].设计研究,2003(4):25-26.
[6]汪伟,辛勇.车架有限元建模及模态分析[J].机械设计与制造,2009(11):53-54.