联轴器和离合器课件

15.1概述

联轴器和离合器是机械传动中的常用部件，主要用于将两根轴连接在一起，使它们一起旋转，并传递转矩；

有时也可作为安全装置，即当转矩超过规定时，联轴器或离合器自行脱开或打滑，以保证机器中的主要零部件不致因过载而损坏。

联轴器用于刚性静态连接；

离合器则用于两轴之间的动态连接。

联轴器是用来连接不同机构中的两根轴使之共同旋转以传递扭矩的机械零件。

在高速重载的动力传动中，有些联轴器还有缓冲、减振和提高轴系动态性能的作用。

联轴器由两半部分组成，分别与主动轴和从动轴连接。一般动力机大都借助于联轴器与工作机相连接。

离合器主、从动部分在同轴线上传递动力或运动时，具有接合或分离功能的装置。15.2联轴器

联轴器是联接两轴使其一同回转并传递运动和转矩的部件。联轴器只能在机器停车后用拆卸的方法使两联接部分分离。联接两轴的相对偏移

相对偏移将在轴承和联轴器上引起额外的附加载荷，使轴回转时产生较大的振动，从而将降低机器传动性能，缩短机器的使用寿命。

联轴器分为刚性联轴器和挠性联轴器和安全联轴器。（1）联轴器的功用和分类1）刚性联轴器

无位移补偿能力，用在被连接两轴要求严格对中以及工作中无相对位移之处。15.2联轴器（1）联轴器的功用和分类1）刚性联轴器

刚性联轴器中应用较多的是套筒式、夹壳式、凸缘式等几种类型，而凸缘联轴器是应用最广的刚性联轴器。

凸缘联轴器是由两个带凸缘的半联轴器用一组螺栓连接而成。

为保证轴线对中:GY型用铰制孔螺栓对中；GYS型用凸肩和凹槽对中，并用普通螺栓连接；GYH型用对中环和铰制孔螺栓对中。15.2联轴器（1）联轴器的功用和分类1）刚性联轴器

凸缘联轴器虽然不具有可移性和缓冲性，但因结构简单、成本低、可传递较大转矩，通常用于转速低、振动较小、轴的刚性大、两轴能较好对中的场合。

凸缘联轴器已经标准化（GB/T5843-2003），按轴径、转矩及转速选定凸缘联轴器型号，必要时应对连接两个半联轴器的螺栓进行强度校核。15.2联轴器（1）联轴器的功用和分类2）挠性联轴器

由于制造、安装误差或工作时的变形等原因，不可能保证被连接的两轴严格对中时，宜采用挠性联轴器。

有位移补偿能力，允许两轴线在安装及运转时有一定限度的相对位移或偏斜。

挠性联轴器又可分为无弹性元件挠性联轴器、非金属元件挠性联轴器、金属弹性元件挠性联轴器和组合挠性联轴器。（A）无弹性元件挠性联轴器

无弹性元件挠性联轴器因具有挠性，故可补偿两轴的相对位移。但因无弹性元件，故不能缓冲减振。①滑块联轴器

滑块联轴器按中间滑块结构形式不同分为：十字滑块联轴器和方形滑块联轴器。15.2联轴器（1）联轴器的功用和分类2）挠性联轴器

十字滑块联轴器是由两个端面有凹槽的半联轴器l、3及一个两面带垂直凸榫的中间圆盘2组成。

中间圆盘上的凸榫与半联轴器上的凹槽相嵌合而构成动连接，从而来补偿两轴线间的径向位移和角位移。

特点：结构简单，径向尺寸小，但高速时中间圆盘的偏心将产生较大的离心力而加剧磨损，故一般用于工作平稳、有较大位移和低速（转速n小于250r/min）大转矩的情况。

为了减少滑动面间的摩擦和磨损，凹槽和凸块的工作面要淬硬，并且在凹槽和凸块的工作面间注入润滑油。15.2联轴器（1）联轴器的功用和分类2）挠性联轴器

方形滑块联轴器与十字滑块联轴器相似，不同之处在于中间十字滑块为两边不带凸牙的方形滑块，利用中间滑块在其两侧半联轴器端面的相应径向槽内滑动，以实现两半联轴器连接。

具有一定补偿两轴相对偏移量、减震和缓冲性能，且中间滑块用夹布胶木或尼龙制成，重量较轻，可用于转矩较小、转速较低、径向位移较大的两轴连接。

该联轴器噪声大，效率低，磨损快，一般尽量不选用。②万向联轴器

万向联轴器由两个叉形零件1、3，十字形元件2和销轴4、5等组成。两销轴互相垂直并分别把两个叉形零件与十字形元件连接起来构成万向铰链。15.2联轴器（1）联轴器的功用和分类2）挠性联轴器

当一轴的位置固定后，另一轴可以在任意方向偏斜，允许偏斜角

常将万向联轴器成对使用，构成双万向联轴器。

除了要求主、从动轴和中间轴应位于同一平面外，还必须使中间轴两端的叉平面共面，且两个联轴器的夹角α相等，才能保证主动轴与从动轴等速。

主要应用于轧机主传动和辅机传动，也适用于起重、矿山、工程、车辆运输、石油、船舶、造纸机械及其它重型机械行业。15.2联轴器（1）联轴器的功用和分类2）挠性联轴器③齿式联轴器

齿式联轴器由两个具有外齿的半联轴器1和用螺栓联接起来的具有内齿的壳2组成。

壳内贮有润滑油，联轴器旋转时将油甩向四周，润滑啮合轮齿，减小啮合轮齿间的摩擦和相对移动阻力，降低作用在轴和轴承上的附加载荷。

齿式联轴器工作时，依靠内外轮齿啮合来传递转矩。15.2联轴器（1）联轴器的功用和分类2）挠性联轴器

半联轴器的外齿齿顶加工成球面（球面中心应位于轴线上），且使啮合齿间具有较大的齿侧间隙，从而使它具有良好的补偿两轴作任何方向位移的能力。

如果将外齿轮修成鼓形齿，则更有利于增加联轴器的补偿综合位移的能力。

优点：同时啮合的齿多，承载能力大，并允许有较大的偏移量，安装精度要求不高；外廓尺寸较紧凑，可靠性高。缺点：结构复杂，质量较大，制造成本高。

通常在高速重载的重型机械中应用较广。15.2联轴器（1）联轴器的功用和分类2）挠性联轴器④滚子链联轴器

利用一公共滚子链（单排或双排）同时与两个轮齿数相同的并列链轮相啮合以实现两半联轴器的连接。

为了改善润滑条件并防止污染，一般都将联轴器密封在罩壳内。

结构简单，尺寸紧凑，质量小，装拆方便，维修容易并具有一定的位移补偿和缓冲能力，且在恶劣环境下（如高温、潮湿、多尘、油污等）也能工作，成本低。

但若离心力过大会加速各元件间的磨损和发热，不宜用于高速、频繁启动或立轴传动以及强烈冲击的场合。15.2联轴器（B）非金属弹性元件挠性联轴器

非金属弹性元件挠性联轴器制造方便、易获得各种结构形状且具有较高的阻尼性能。而且非金属一般采用橡胶、塑料等，因而质量小、价格便宜而且减振能力强。

连接两个半联轴器的不是普通螺栓，而是带弹性套的柱销,通过弹性套传递转矩，因此可以缓冲减振。①弹性套柱销联轴器

制造容易，装拆方便，成本较低；但弹性套容易磨损，寿命较短。适用于连接载荷平稳、常需正反转或启动频繁、传递中、小转矩的轴。

为了避免更换橡胶套时拆移机器，设计中应注意留出距离A；为了补偿轴向位移，安装时应注意留出相应大小的间隙c。（1）联轴器的功用和分类15.2联轴器②弹性柱销联轴器

利用若干非金属弹性材料制成的柱销2，置于两半联轴器1、4的凸缘孔中，通过柱销实现两半联轴器连接。

工作时转矩是通过半联轴器、柱销而传到从动轴上去的。为了防止柱销脱落，在半联轴器的外侧用螺钉固定挡板3。优点：比弹性套柱销联轴器结构简单，容易制造，装拆更换弹性元件比较方便，不用移动两联轴器，而且传递转矩的能力更大，两面对称可互换，具有一定的缓冲、耐磨、吸振等性能和一定的轴偏移补偿能力，适用于轴向窜动较大、正反转变化较多和启动频繁的场合。

缺点：弹性件工作时受剪切，工作可靠性极差，仅适用于要求很低的中速传动轴系，不适用于可靠性要求较高的工况，起重机械的提升机构的传动轴系绝对不能选用。（B）非金属弹性元件挠性联轴器（1）联轴器的功用和分类15.2联轴器②弹性柱销联轴器

不宜用于低速重载及具有强烈冲击和振动较大的传动轴系，对于径向和角向偏移较大的工况以及安装精度较低的传动轴系亦不应选用。弹性柱销联轴器轴中的柱销在工作时处于剪切和挤压状态，其强度条件就是计算弹性柱销横截面上的剪切强度和柱销与销孔壁的挤压强度。

由于尼龙柱销对温度较敏感，因此使用温度控制在-20C~+80C的范围内。

③轮胎式柱销联轴器

两半联轴器4分别用键与轴相连，1为橡胶制成的特型轮胎，用压板2及螺钉3把轮胎1紧压在左右两半联轴器上，通过轮胎传递转矩。（B）非金属弹性元件挠性联轴器（1）联轴器的功用和分类15.2联轴器③轮胎式柱销联轴器（B）非金属弹性元件挠性联轴器（1）联轴器的功用和分类

优点：是高弹性联轴器，柔性、阻尼大，具备较强的吸收冲击振动能力，而且结构简单紧凑、安装方便、使用可靠、弹性大、寿命长、不需润滑、免维护。

缺点：但径向尺寸大，附加轴向载荷大。

用于潮湿多尘、冲击载荷大、正反转多变、起动频繁、振动性冲击性机械场合。（C）金属弹性元件挠性联轴器

由于含有能产生较大弹性变形的元件，具有可移性、较好的缓冲减震性能、承载能力较大、使用寿命长、不易老化且性能稳定，适用于速度和载荷变化较大及高温或低温场合。15.2联轴器（1）联轴器的功用和分类（C）金属弹性元件挠性联轴器

①膜片联轴器

由几组膜片（不锈钢薄板）用铰制孔螺栓交错地与两半联轴器相联而成，工作时靠膜片的弹性变形补偿两轴的相对位移。优点：不用润滑、结构简单紧凑、强度高、平衡容易、质量小、使用寿命长、对环境适应性强、基本不用维修，是一种高性能的挠性联轴器。缺点：扭转弹性较低，缓冲减振性能差。

主要适于载荷比较平稳的高速、高温、有腐蚀介质的环境下工作。15.2联轴器（1）联轴器的功用和分类（C）金属弹性元件挠性联轴器

②蛇形弹簧联轴器

由一组或几组蛇形弹簧嵌在两半联轴器的齿间而成，通过弹簧和齿传递转矩。

适用于转矩变化不大的场合，多用于有严重冲击载荷的机械。

金属弹性元件的挠性还有多种形式，如簧片联轴器、定刚度的圆柱弹簧联轴器等15.2联轴器（1）联轴器的功用和分类3）安全联轴器

存在一个保险环节（如销钉可动连接等），当实际载荷超过限定的载荷时，联轴器中的连接元件折断、分离或打滑，截断运动和动力的传递，从而保护机器的其余部分不致损坏，即起安全保护作用。

分为挠性安全联轴器和刚性安全联轴器两大类。常用的有销钉式、摩擦式、钢球式、液压式及磁粉式等联轴器。（2）联轴器的选择

选用时，首先按工作条件确定类型，其次按转矩、轴颈和转速选择联轴器的型号。必要时应对联轴器的主要承载零件进行强度校核。1）选择联轴器的类型

主要考虑所需传递轴转速的高低、载荷的大小、被连接两部件的安装精度及尺寸、回转的平稳性和价格。15.2联轴器（2）联轴器的选择1）选择联轴器的类型

对低速、刚性大的短轴可选用固定式刚性联轴器；

对低速、刚性小的长轴，则宜选用可移式刚性联轴器，以补偿长轴的安装误差及轴的变形；

传递扭矩较大的重型机械（如起重机），则可选用齿式联轴器；

对高速有振动的轴，当工作过程中两轴产生较大的附加相对位移时，应选用挠性联轴器；

对于轴线相交的两轴，则宜选用万向联轴器；

对于高速传动轴，应选用平衡精度高的联轴器，如膜片联轴器等，而不宜选用存在偏心的滑块联轴器等；

对严重冲击载荷或要求消除轴系扭转振动的传动，可选用轮胎式联轴器等。15.2联轴器（2）联轴器的选择2）计算联轴器的计算转矩

引入工作情况系数KA来考虑机器起动时的动载荷以及工作时的过载现象，则其计算转矩Tca为：

Tca=KAT联轴器传递的转矩，N.m15.2联轴器（2）联轴器的选择3）确定联轴器的型号

根据已知的转速n、计算转矩Tca、轴颈d、空间尺寸和性能要求以及价格，可从标准或手册中选择使用的联轴器，所选型号必须同时满足Tca≤[T]

n≤nmax该型号联轴器的许用转矩，N.m该型号联轴器所允许的最高转速，r/min。15.2联轴器

一小型带式运输机根据工作要求选用一电动机，已知电机功率P=4kW，转速n=1440r/min，电动机轴伸直径d=28mm，试选择所需要的联轴器。解：235）定义构件属性①在绘图之前，必须先定义构件属性。以墙构件为例，单击构件工具栏的“墙定义构件属性”按钮，进入“属性管理”窗口。②选择“新建砖石墙”，默认墙编号=nq-1，墙厚=240，内/外墙=内，如图8.23所示。③在“构件做法定义”窗口，双击“项目编号”，在弹出的“项目指引”窗口选择“定额”选项卡，选择砖墙定额子目354，确认后退出。所选定额返回到“构件做法定义”窗口中，同时，双击“换算”栏可以对该项子目进行换算。重复②—③步，定义“外墙”属性qi-3，墙厚=370，内/外墙=外。2425④单击“属性管理”窗口中的“确认”按钮，退出“属性管理”窗口，这样就完成了对墙构件的属性定义。⑤其他构件的属性定义方法同上，一种构件有多个属性项目时，在“属性管理”窗口中一次性定义完成。比如柱构件，有不同截面尺寸的柱，则可定义多个柱属性：zu2，zu3，zu4，…6）绘制构件属性定义好之后，就是画图了，利用软件提供的画图工具，将构件图元绘制到轴网上。对于不同类型的构件，软件提供了不同的画法及智能布置方法。如墙，可以通过画线的方式绘制，也可以选择按轴线自动生成，以下分别说明。26（1）画墙画外墙，单击墙构件工具栏右侧的属性下拉列表框，选择“qi-3外墙”，再单击“墙画”，光标定位到轴线上的（A，1）点，单击左键，这时墙的第一个端点确定；移动光标到（A，3）坐标点，再次单击左键，墙第二点确定，同时一堵墙也显示在绘图区中。其他墙依此继续画出。外墙画完转换到内墙时，从构件工具栏的属性列表中选择“内墙”，当前墙属性为内墙，按照刚才的方法，画出全部内墙。27（2）智能布置墙智能布置是为了提高画图效率而提供的一种快速画墙的方法，系统提供了可按轴线生成、按梁线生成、按墙线生成3种方式，由于当前只有轴线，所以我们选择按轴线生成（见图8.24），选择“内墙”，单击构件工具栏“墙布”按钮，鼠标框选需要布置墙的轴线，确认后轴线上自动生成墙。2829301）新建工程①单击欢迎界面上的“新建工程”，进入新建工程界面，如图826所示。31②输入“工程名称”及工程的相关工程概况，如图827所示。32③单击图8.27中的“下一步”按钮，进入“计算规则”设定，如图8.28所示。33④单击图8.28中的“下一步”按钮，进入“楼层设置”设定，如图8.29所示。341.电路中不含互感和受控源的情况(相量法)按定义写开

Zk二、支路方程的矩阵形式2.电路中含有互感的情况设第k条、j条支路有耦合关系，编号时把它们相邻的编在一起（设两个电流都为流入同名端）：其余支路电压、电流的关系为：故回路电流方程不变，只是阻抗阵Z不再为对角阵，其非对角线元素的第k行、第j列和第j行、第k列的两个元素是两条支路的互阻抗。互阻抗前的“±”，电流流入同名端的对应取“＋”，反之取“－”。仍可统一写为3.电路中含有受控源的情况而这时含有受控源的支路阻抗Z为非对角阵，非对角线上的元素是与受控电压源的控制系数有关的元素。因支路方程的右端加上受控电压源，故支路阻抗阵变为：

Zk++－－kj取回路电流（连支电流）为未知变量。回路方程矩阵形式

支路电压与支路电流的关系代入上面方程，整理后得Zk+-+-回路矩阵方程（回路电压源相量）Zl（回路阻抗阵）三、回路电流方程的矩阵形式例：解：13.2列出图示电路矩阵形式回路电流方程的频域表达式。124356+-μU2Z3Z6

IS6+-Z2Z5Z1+-

U2US1⑴画出有向图，给支路编号，选树(1,4,6)。⑵

应用举例

⑶计算Zl和。矩阵形式回路电流方程的频域表达式为13-3列出图示电路矩阵形式回路电流方程的复频域表达式。例：解：R1C2L3L5uS4uS5**M12435⑴画出有向图，给支路编号，选树(1,4)。⑵应用举例

⑶计算Z(s)UlS(s)。矩阵形式回路电流方程的复频域表达式为。小结列写回路电流方程矩阵形式的步骤如下：(1)画有向图，给支路编号，选树。(2)写出支路阻抗矩阵Z(s)和回路矩阵Bf。按标准复合支路的规定写出支路电压列向量(4)写出矩阵形式回路电流方程的复频域表达式或(3)求出回路阻抗矩阵。思考回答

1.什么是复合支路？

2.矩阵形式回路电流方程的列写中，若电路中含有无伴电流源，将会有何问题？

13.4节点电压方程的矩阵形式一、复合支路—

元件电流—

支路电流—

受控电流—

支路的复导纳（阻抗）—

支路电压—

独立电压源—

独立电流源按复合支路的规定，电路中不允许有受控电压源，也不允许存在“纯电压源支路”。复合支路规定了一条支路可以最多包含的元件数，可以缺少某些元件，但不能缺少阻抗。Zk

(Yk)+-+-矩阵形式RuLCuS(t)+-uCiLiCuR+-+-+-LiR(4)把状态方程整理成标准形式。对于简单的网络，用直观法比较容易，列写状态方程的步骤为：(1)选择独立的电容电压和电感电流作为状态变量；(2)对只接有一个电容的节点列写KCL方程；对只包含一个电感的回路列KVL方程；(3)列写其他必要的方程，消去方程中的非状态变量；直观编写法的缺点：1)编写方程不系统，不利于计算机计算。

2)对复杂网络的非状态变量的消除很麻烦。步骤：

(1)选择一个树，也称为特有树，它包含电容和电压源，

而不包含电容和电流源。(2)对包含电容的单树支割集列写KCL方程。(3)对包含电感的单连支割集列写KVL方程。(4)列写其他必要的方程，消去非状态变量。(5)整理并写出矩阵形式。2.系统法：对于比较复杂的电路，仅靠观察法列写状态方程有时是很困难的，有必要寻求一种系统的编写方法。简单的说，系统编写法就是寻求一个适当的树，使其包含全部电容而不包含电感。对含电容的单树支割集用KCL可列写一组含有的方程。对于含电感的用KVL可列写出一组含有的方程。这些方程中含有一个导数项，若再加上其他约束方程，便可求得标准状态方程。单连支回路运13.7列写如下图所示电路的状态方程。解：例：+_1F+_+__uSiSuiLiC11对图示的两个树支，按基本割集列写KCL方程对图示的两个连支，按基本回路列KVL方程应用举例

整理得矩阵形式状态方程为检验学习结果

1.状态方程系统列写法的步骤是什么？

2.如何选取特有树？13.7应用实例——计算机辅助电路分析电路的矩阵表示用计算机程序分析电路时，应根据电路图写出这些电路数据，在程序运行时，从键盘将这些数据输入计算机，或者将这些数据先存入到某个数据文件(例如D.DAT)中，让计算机从这个文件中自动读入这些数据。⑨单击图8.33中的“下一步”按钮，进入“箍筋设置”设定，如图8.34所示。532）建立轴网①单击左侧的构件布置栏中，弹出如图835所示的直线轴网设置界面。54②选择图8.35中的分别输入轴距、跨数、起始轴号、终止轴号数据。3）点构件绘制点构件的分类如图8.36所示。（1）绘制柱①单击左侧构件布置栏中的，然后在左侧的“属性定义栏”中，对构件的类型和名称进行选择，如图8.37所示。②按照图纸，在轴网上点击柱，即可绘制柱，如图8.38所示，三维图形如图8.39所示。55②墙洞布置：单击左侧构件布置栏中的，鼠标在该界面变成“十”形，将鼠标移动至墙体上，单击鼠标左键即可完成墙洞的布置，如图8.47所示，钢筋三维图形如图8.48所示。56575812345678

(2)支路排列顺序为先连支后树支。约定:(1)回路电流的参考方向取连支电流方向。基本回路矩阵Bf选2、

4、5、8为树支，连支为1、3、6、7。17386254b1b3b6b7支路回路=[1

Bt]ElBt1.用矩阵A描述的基尔霍夫定律的矩阵形式(1)KCL的矩阵形式以节点④为参考节点Aib=111000000-111000000-1-11n-1个独立方程矩阵形式的KCL:Aib=0二、用矩阵A、Q、B表示的基尔霍夫定律的矩阵形式1234567①②③④(2)KVL的矩阵形式矩阵形式=úúúúúúúúúûùêêêêêêêêêëé---=n3n3n3n2n2n2n1n2n1uuuuuuuuu矩阵形式的KCL：矩阵形式的KCL：Qfib=0

(1)KCL的矩阵形式取（2，3，6）为树，1234567Q2Q1Q32.用矩阵Qf描述的基尔霍夫定律的矩阵形式电路中的（n-1）个树支电压可用（n-1）阶列向量表示，即(2)KVL的矩阵形式，，，

，l个独立KVL方程矩阵形式的KVL：Bfub=03.用矩阵Bf表示的基尔霍夫定律的矩阵形式1234567(1)KVL的矩阵形式(2)KCL的矩阵形式独立回路电流1234567矩阵形式的KCL：ib=BfTilQQi=0QTut=u小结：ul=

-

BtutABAi=0

BTil=iKCLKVL

ATun=uBu=013-1电路的有向图如图所示，(1)节点⑤为参考写出其关联矩阵A，(2)以实线为树枝，虚线为连支，写出其单连支回路矩阵Bf(3)写出单树支割集矩阵Qf。例：解：⑤123456789①②③④(1)以节点⑤为参考节点，其余4个节点为独立节点的关联矩阵A为应用举例

(2)以实线(1,2,3,4)为树枝，虚线(5,6,7,8,9)为连支，其单连支回路矩阵Bf为⑤123456789①②③④(3)以实线(1,2,3,4)为树枝，虚线(5,6,7,8,9)为连支，其单树支割集矩阵Qf为⑤123456789①②③④1.对于一个含有n个节点b条支路的电路，关联矩阵反映了什么关联性质？2.对于一个含有n个节点b条支路的电路，回路矩阵反映了什么关联性质？检验学习结果3.对于一个含有n个节点b条支路的电路，割集矩阵反映了什么关联性质？4.对于一个含有n个节点b条支路的电路，用矩阵A、Qf、Bf表示的基尔霍夫定律的矩阵形式分别是什么？71（2）布置板筋布置板筋的前提条件是布置好板，板筋的分类如图8.64所示。72①布置受力钢筋：a.单击左侧的构件布置栏中，在属性定义栏中选择钢筋的类型，然后在活动布置栏中选择布置板筋的方向，鼠标移动到图形界面鼠标变成“口”形，如图8.65所示。73b.鼠标选择板，单击鼠标左键即可完成受力钢筋的布置，如图8.66所示，三维图形如图8.67。7475②布置支座钢筋：a.单击左侧构件布置栏中的，鼠标变成“十”形，如图8.68所示。7677③如图8.15所示，单击按钮，退出系统。788.2建筑工程工程量计算软件建筑工程工程量的计算是一个非常烦琐的工作，大致有以下几个过程：手工算量→手工表格算量→计算器表格算量→计算机表格算量→计算机图形算量。目前，普遍采用的是图形建模算量，而且大部分可以显示三维视图。目前市场占有率比较高的建筑工程工程量计算软件有上海神机软件有限公司开发的“神机妙算四维算量软件”、北京广联达软件股份有限公司开发的“广联达图形算量软件”、上海鲁班软件有限公司开发的“鲁班算量软件”、深圳市斯维尔科技有限公司开发的“三维算量软件”等。79各公司软件操作起来各有特点，但其基本原理均是建立三维模型图，设定计算规则，软件自动计算工程量并形成报表。下面就以“神机妙算四维算量软件”为例讲述软件的操作方法，读者可以在该公司网站下载学习版对照练习。“神机妙算四维算量软件”操作流程如图816所示。下面我们通过10个步骤绘制几个简单的构件，快速地熟悉图形算量软件的整个操作流程。1）启动软件双击桌面快捷方式，启动图形算量软件。802）新建工程①单击主菜单“图形算量新建图形算量”，在弹出的“新建工程”对话框中输入工程文件名，单击“打开”按钮，如图8.17所示。81②进入工程主界面，定义工程信息，单击构件工具栏上的“系统工程信息”按钮，在弹出的对话框中输入工程名称、建设单位等工程信息，如图8.18所示。82l个独立KVL方程矩阵形式的KVL：Bfub=03.用矩阵Bf表示的基尔霍夫定律的矩阵形式1234567(1)KVL的矩阵形式(2)KCL的矩阵形式独立回路电流1234567矩阵形式的KCL：ib=BfTilQQi=0QTut=u小结：ul=

-

BtutABAi=0

BTil=iKCLKVL

ATun=uBu=013-1电路的有向图如图所示，(1)节点⑤为参考写出其关联矩阵A，(2)以实线为树枝，虚线为连支，写出其单连支回路矩阵Bf(3)写出单树支割集矩阵Qf。例：解：⑤123456789①②③④(1)以节点⑤为参考节点，其余4个节点为独立节点的关联矩阵A为应用举例

(2)以实线(1,2,3,4)为树枝，虚线(5,6,7,8,9)为连支，其单连支回路矩阵Bf为⑤123456789①②③④(3)以实线(1,2,3,4)为树枝，虚线(5,6,7,8,9)为连支，其单树支割集矩阵Qf为⑤123456789①②③④1.对于一个含有n个节点b条支路的电路，关联矩阵反映了什么关联性质？2.对于一个含有n个节点b条支路的电路，回路矩阵反映了什么关联性质？检验学习结果3.对于一个含有n个节点b条支路的电路，割集矩阵反映了什么关联性质？4.对于一个含有n个节点b条支路的电路，用矩阵A、Qf、Bf表示的基尔霍夫定律的矩阵形式分别是什么？13.3回路电流方程的矩阵形式

Zk一、复合支路第k条支路第k条支路的阻抗，只能是单一的电阻、电感或电容，不允许是它们的组合。阻抗上电压、电流的参考方向与支路方向相同。独立电压源，其参考方向和支路方向相反。独立电流源，其参考方向和支路方向相反。支路电压、支路电流，取关联参考方向。1.电路中不含互感和受控源的情况(相量法)按定义写开

Zk二、支路方程的矩阵形式2.电路中含有互感的情况设第k条、j条支路有耦合关系，编号时把它们相邻的编在一起（设两个电流都为流入同名端）：其余支路电压、电流的关系为：故回路电流方程不变，只是阻抗阵Z不再为对角阵，其非对角线元素的第k行、第j列和第j行、第k列的两个元素是两条支路的互阻抗。互阻抗前的“±”，电流流入同名端的对应取“＋”，反之取“－”。仍可统一写为3.电路中含有受控源的情况而这时含有受控源的支路阻抗Z为非对角阵，非对角线上的元素是与受控电压源的控制系数有关的元素。因支路方程的右端加上受控电压源，故支路阻抗阵变为：

Zk++－－kj9596972）绘制独立基础①单击，然后在左侧的“属性定义栏”中，对构件名称进行选择，如图8.40所示。98②按照图纸，在轴网上点击独立基础，即可绘制好独立基础，如图8.41所示，三维图形如图8.42所示。991001014）线性构件绘制线性构件的分类如图8.43所示。（1）绘制墙类构件①剪力墙绘制：a.单击左侧构件布置栏中的，然后在左侧的“属性定义栏”中，对构件名称进行选择，如图8.44所示。图8.43线性构件的分类图8.44剪力墙的属性定义界面b.鼠标在绘图区域内变成“十”形，单击墙体的起止点完成一堵墙体的绘制，如图8.45所示，三维图形如图8.46所示。102103104

计算机、网络技术的迅速发展，为造价信息的采集、计算和共享创造了条件，而且以网络为平台的工程招标投标和工程造价管理的工作模式，也都在发生着日新月异的变化。在20世纪60年代，一些经济发达国家开始使用计算机完成部分造价工作。在我国，1973年华罗庚教授的应用数学小分队在沈阳进行了应用计算机编制工程预算的试点，随后，华罗庚教授向当时的国家建设委员会建议在北京设立一台中心计算机负责全国的建筑概预算工作的构想，揭开了中国计算机辅助概预算的序幕。第8章建筑工程造价软件1055）单位工程造价单位工程报价汇总界面如图8.5所示。①报价汇总即单位工程造价取费表，支持右键打开调用预定义的取费计算模块。②本窗口的费用支持节点管理，下级节点数据自动汇总到上级。③每个单位工程的报价汇总窗口数据自动汇总到上级的单项工程节点，横向排列并合计。106②选择图8.35中的分别输入轴距、跨数、起始轴号、终止轴号数据。3）点构件绘制点构件的分类如图8.36所示。（1）绘制柱①单击左侧构件布置栏中的，然后在左侧的“属性定义栏”中，对构件的类型和名称进行选择，如图8.37所示。②按照图纸，在轴网上点击柱，即可绘制柱，如图8.38所示，三维图形如图8.39所示。107②墙洞布置：单击左侧构件布置栏中的，鼠标在该界面变成“十”形，将鼠标移动至墙体上，单击鼠标左键即可完成墙洞的布置，如图8.47所示，钢筋三维图形如图8.48所示。108109110③暗梁布置：单击左侧构件布置栏中的，鼠标在图形截面变成“口”形，然后鼠标移至已经布置好的剪力墙上，单击墙体将高亮显示，然后鼠标右键单击确定完成暗梁的布置，如图8.49所示，三维图形如图8.50所示。1111122、总线接口部件BIU6）总线控制逻辑总线控制逻辑发出总线控制信号，实现存储器的读/写控制和I/O的读写控制。它将CPU内部总线与外部总线相连，是CPU与外部电路进行数据交换的路径。总线控制逻辑控制8086通过20条引脚线分时传送20位地址线、16位数据和4位状态信息。3、BIU和EU的工作过程8086的总线BIU和EU在很多时候可以并行工作，使得取指令、指令译码和执行指令这些操作构成操作流水线。当指令队列中有两个空字节，且EU没有访问存储器和I/O接口的要求时，BIU会自动把指令取到指令队列中。3、BIU和EU的工作过程当EU准备执行一条指令时，它会从指令队列前部取出指令执行。在执行指令的过程中，如果需要访问存储器或者I/O设备，那么EU会向BIU发出访问总线的请求，以完成访问存储器或者I/O接口的操作。如果此时BIU正好处于空闲状态，那么，会立即响应EU的总线请求；但如果BIU正在将某个指令字节取到指令队列中，那么，BIU将首先完成这个取指令操作，然后再去响应EU发出的访问总线的请求。3、BIU和EU的工作过程当指令队列已满，而且EU又没有总线访问时，BIU便进入空闲状态。在执行转移指令、调用指令和返回指令时，下面要执行的指令就不是在程序中紧接着的那条指令了，而BIU往指令队列装入指令时，总是按顺序进行的。在这种情况下，指令队列中已经装入的指令就没有用了，会被自动消除。随后，BIU会往指令队列中装入另一个程序段中的指令。2.2.28086的工作模式把8086CPU与存储器、外设构成一个计算机系统时，根据所连的存储器和外设的规模，8086CPU具有两种不同的工作模式来适应不同的应用场合：最小模式最大模式

8086的工作模式由硬件设计决定：引脚连电源（＋5V），则8086处在最小模式；引脚接地，则8086处在最大模式。MN/MXMN/MX2.2.28086的工作模式最小模式最小模式也称为单处理器模式，是指系统中只有一片8086微处理器，所连的存储器容量不大、片子不多，所要连的I/O端口也不多，系统的控制总线就直接由CPU的控制线供给，从而使得系统中的总线控制电路被减到最少。最小模式适用于较小规模的系统。2.2.28086的工作模式最大模式最大模式是相对于最小模式而言的，适用于中、大型规模的系统。在最大模式的系统中有多个微处理器，其中一个是主处理器8086，其他的处理器称为协处理器，承担某方面专门的工作。和8086配合的协处理器有数值运算协处理器8087，和输入/输出协处理器8089。8086通过一个总线控制器8288来形成各种总线周期，控制信号由8288供给。数据总线为16位地址总线为20位40条引脚

部分引脚分时复用

2.38086的引脚特性2.38086的引脚特性描述方面：引脚的功能信号的有效电平信号的流向引脚的复用三态能力2.3.1两种工作模式的公共引脚AD0~AD15低16位地址/数据的复用引脚线三态、双向采用分时复用法来实现对地址线和数据线的复用2.3.1两种工作模式的公共引脚

A19/S6～A16/S3高4位地址/状态的复用引脚线三态、输出采用分时复用方法来实现对地址线和状态线的复用状态信息S6总是为低电平。S5反映当前允许中断标志的状态。S4与S3一起指示当前哪一个段寄存器被使用。其规定如表所示。S4S3当前正在使用的段寄存器名00ES01SS10CS或未用11DS2.3.1两种工作模式的公共引脚TEST测试信号输入低电平时有效与WAIT指令配合使用2.3.1两种工作模式的公共引脚INTR可屏蔽中断请求信号输入高电平时有效标志寄存器中IF位：IF=1，允许中断IF=0，禁止中断2.3.1两种工作模式的公共引脚NMI非屏蔽中断请求信号输入上升沿有效不受IF位影响8086只有NMI和INTR可以引入外部中断。2.3.1两种工作模式的公共引脚RESET复位信号输入高电平有效复位后：指令队列空CS为FFFFH其它寄存器清零2.3.1两种工作模式的公共引脚

其它CLK输入时钟信号VCC输入电源GND接地MN/MX最小/最大模式信号，输入。与模式有关的引脚2.3.2最小模式下的引脚

INTA中断响应信号输出低电平有效2.3.2最小模式下的引脚ALE地址锁存信号输出下降沿时锁存地址2.3.2最小模式下的引脚

DEN数据允许信号输出，三态低电平有效2.3.2最小模式下的引脚

DT/R数据发送/接收控制信号输出，三态有效时控制数据传送方向2.3.2最小模式下的引脚

M/IO访问M或I/O控制信号输出，三态=1，访问M=0，访问I/O2.3.2最小模式下的引脚WR写信号输出，三态低电平有效有效时表示CPU正在写2.3.3最大模式下的引脚QS1，QS0指令队列状态信号输出组合见表QS1和QS0的组合与对应的操作QS1QS0操作00无操作01从指令队列的第一个字节中取走代码10队列为空11除第一个字节外，还取走了后续字节中的代码2.3.3最大模式下的引脚LOCK总线封锁信号输出，三态低电平有效2.3.3最大模式下的引脚RQ/GT总线请求/允许信号双向输入：请求输出：响应共有2个同样的引脚RQ/GT0优先级高2.3.3最大模式下的引脚S2~0总线周期状态信号输出信号

组合见表S2、S1、S0的组合与对应的操作S2S1S0操作000中断响应001读I/O端口010写I/O端口011暂停100取指101读存储器110写存储器111无作用2.4.1基本概念微型计算机系统的所有操作都按统一的时钟节拍进行。CPU执行指令时涉及三种周期：时钟周期总线周期指令周期2.48086微型计算机系统的总线时序1、时钟周期计算机是一个复杂的时序逻辑电路，时序逻辑电路都有“时钟”信号。计算机的“时钟”是由振荡源产生的、幅度和周期不变的节拍脉冲，每个脉冲周期称为时钟周期（ClockCycle），又称为T状态。计算机是在时钟脉冲的统一控制下，一个节拍一个节拍地工作的。时钟周期是微机系统工作的最小时间单元，取决于系统的主频率，系统完成任何操作所需要的时间，均是时钟周期的整数倍。

例如，IBM-PC机时钟频率为4.77MHz，一个T状态为210nsT2、总线周期当CPU访问M或I/O端口，需要通过总线进行读或写操作。与CPU内部操作相比，通过总线进行的操作需要较长的时间。把CPU通过总线进行某种操作的过程称为总线周期（BusCycle），表示从M或I/O端口存取一个数据所需的时间。根据总线操作功能的不同，分为：存储器读周期存储器写周期I/O读周期I/O写周期一个基本的总线周期由4个时钟周期组成（T1、T2、T3、T4）。

一个基本的总线周期2、总线周期在有些情况下，外设或存储器速度较慢，不能及时地配合CPU传送数据。这时，外设或存储器会通过“READY”信号线在T3状态启动之前向CPU发一个“数据未准备好”信号，于是CPU会在T3之后插入1个或多个附加的时钟周期等待状态Tw。只有在CPU和内存或I/O接口之间传输数据，以及填充指令队列时，CPU才执行总线周期。可见，如果在一个总线周期之后，不立即执行下一个总线周期，那么，系统总线就处在空闲状态，此时，执行空闲周期TI。

三者关系：指令周期总线周期……总线周期时钟周期时钟周期时钟周期时钟周期…………2.4.2最小模式下的总线周期时序最小模式下的读周期时序读周期是指CPU从存储器或I/O端口读取数据的总线周期。2.4.2最小模式下的总线周期时序最小模式下的写周期时序写周期是指CPU中的数据送到存储器或I/O端口的总线周期。2.4.2最小模式下的总线周期时序中断响应周期时序中断是指CPU中止当前程序的执行，而去执行一个中断服务程序的过程。8086可以处理256种不同的中断，分为硬件中断和软件中断。硬件中断是由外部设备引发的，分为非屏蔽中断和可屏蔽中断两类。非屏蔽中断是通过CPU的NMI引脚引入的，其请求信号为一上升沿触发信号，并要求维持两个时钟周期的高电平。当有非屏蔽中断请求时，不管CPU正在做什么事情，都会响应，级别很高。2.4.2最小模式下的总线周期时序中断响应周期时序一般外部设备的中断是通过INTR引脚向CPU发出中断请求的，这个可屏蔽中断请求信号的有效电平（高电平），必须维持到CPU响应中断为止。若标志IF＝1，表示CPU允许中断，此时CPU在执行完当前指令后响应中断，其中断响应周期时序如下图所示。2.4.2最小模式下的总线周期时序8086的复位时序（对两种模式都一样）RESET引脚是用来启动或重新启动系统的。外部来的复位信号RST经8284同步为内部RESET信号，如下图所示。2.4.2最小模式下的总线周期时序总线保持请求与响应周期时序当系统中CPU之外的总线主设备需要占用总线时，就向CPU发出一个有效的总线保持请求信号HOLD，这个HOLD信号可能与时钟信号不同步。CPU在每个时钟周期的上升沿进行检测，当检测到该信号时，在当前总线周期的T4后或下一个总线周期的T1后，CPU发出一个有效的保持响应信号HLDA，并让出总线，此时，进入了DMA传送过程。当DMA传送结束后，发出总线保持请求的设备将HOLD恢复为低电平，CPU才收回总线控制权。这个过程称为总线保持请求与响应周期，如下图所示。2.4.3最大模式下的总线周期时序最大模式下的读周期时序2.4.3最大模式下的总线周期时序最大模式下的写周期时序2.4.3最大模式下的总线周期时序3.最大模式下的总线请求/允许/释放操作8086在最大模式下提供的总线控制联络信号是具有双向传输信号的引脚，称之为总线请求/总线允许/总线释放信号。它们可以分别连接到两个其它的总线主模块。在最大模式下，可发出总线请求的总线主模块包括：协处理器和DMA控制器等。2.58086微型计算机系统的硬件组成与组织2.5.18086微型计算机系统的硬件组成系统硬件组成的特点8086微型计算机系统的硬件组成除了包括8086微处理器外，还需要其他的部件。8086不同的工作模式对系统的硬件组成有不同的要求，其中共同之处有：时钟发生器8284(1片，提供时钟）地址锁存器8282(3片，锁存地址信息）数据收发器8286(2片，增加数据总线的驱动能力）159④连梁布置：单击左侧构件布置栏中的，鼠标在该界面变成“十”形，然后鼠标左键分别单击连梁的起止点，完成连梁的布置，如图8.51所示，三维图形如图8.52所示。160161（2）绘制梁类构件①梁构件的绘制：a.单击左侧构件布置栏中的，然后在左侧“属性定义栏”中，对构件的类型和名称进行选择，如图8.53所示。b.鼠标在该界面变成“十”形，然后分别单击连梁的起止点，完成连梁的布置，如图8.54所示。三维图形如图8.55所示，钢筋节点三维图形如图8.56所示。②梁的平法标注：单击上侧工具栏中的（平法标注），鼠标变成“口”形，单击未识别的梁构件，即可完成梁的支座识别和对梁进行平法标注，如图8.57所示。162163164（2）布置板筋布置板筋的前提条件是布置好板，板筋的分类如图8.64所示。165①布置受力钢筋：a.单击左侧的构件布置栏中，在属性定义栏中选择钢筋的类型，然后在活动布置栏中选择布置板筋的方向，鼠标移动到图形界面鼠标变成“口”形，如图8.65所示。166b.鼠标选择板，单击鼠标左键即可完成受力钢筋的布置，如图8.66所示，三维图形如图8.67。16715.3离合器（1）离合器的功用和分类

在传递运动和动力过程中，通过各种操作方式使连接的两轴随时接合或分离的一种机械装置。可用来操纵机器传动系统的起动、停止、变速及换向等。

根据工作性质可分为：

①操纵式离合器。

操纵方法有机械的、电磁的、气动的和液力的等，如嵌入离合器（通过牙、齿或键的嵌合传递扭矩）、摩擦离合器（利用摩擦力传递扭矩）、空气柔性离合器（用压缩空气胎胀缩以操纵摩擦件接合或分离的离合器）、电磁转差离合器（用激磁电流产生磁力来传递扭矩）、磁粉离合器（用激磁线圈使磁粉磁化，形成磁粉链以传递扭矩）。

②自动式离合器。

用简单的机械方法自动完成接合或分开动作，又分为：

安全离合器（当传递扭矩达到一定值时传动轴能自动分离，从而防止过载，避免机器中重要零件损坏）;15.3离合器（1）离合器的功用和分类

离心离合器（当主动轴的转速达到一定值时，由于离心力的作用能使传动轴间自行联接或超过某一转速后能自行分离）;

定向离合器（又叫超越离合器，利用棘轮-棘爪的啮合或滚柱、楔块的楔紧作用单向传递运动或扭矩，当主动轴反转或转速低于从动轴时，离合器就自动分开）。1）操纵式离合器（A）牙嵌离合器

半离合器1固定在主动轴上，另一半离合器2用导键(或滑键)与从动轴相连，并可由操纵机构的滑环4使其作轴向移动以实现离合器的接合或分离。

为了使两半离合器能够对中，主动轴端的半离合器上固定有对中环5，从动轴可在对中环内自由移动。

问题：牙型设计和牙数的选择。15.3离合器（1）离合器的功用和分类1）操纵式离合器（A）牙嵌离合器

牙嵌离合器的牙型有矩形、梯形、锯齿形和三角形。

三角形牙多用于轻载情况，容易接合、分离，牙数15-60，但牙尖强度低。

矩形牙不便于接合，分离也困难，仅用于静止时手动接合。梯形、锯齿形牙可以传递较大的转矩，牙数3-15。

梯形牙可以补偿磨损后的牙侧间隙，接合与分离比较容易，因此梯形牙应用较广。

三角形、矩形、梯形牙都可以双向工作。锯齿形牙只能单向工作，反转时由于有较大的轴向分力，会迫使离合器自行分开，以使载荷均匀分布，但它的牙根强度很高，传递转矩能力最大，多在重载的情况下工作。

15.3离合器（1）离合器的功用和分类1）操纵式离合器（A）牙嵌离合器

结构简单，外轮廓尺寸小，由于同时参与嵌合的牙数多，能传递较大的转矩，故承载较高，适用范围广泛，接合后主从动轴无相对滑动，传动比不变。

但接合时有冲击，适合于静止接合，或转速差较小时接合(对矩形牙转速差≤10r/min，对其余牙形≤300r/min)，否则牙齿可能会因受撞击而折断。主要用于低速机械的传动轴系。牙嵌离合器的常用材料为低碳合金钢（如20Cr、20Mn