游乐设施行走装置的设计【10张图纸】【优秀】
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游乐
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行走
装置
设计
10
图纸
优秀
优良
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游乐设施行走装置的设计
22页 6600字数+说明书+开题报告+任务书+10张CAD图纸
中间轴.dwg
中间轴.exb
任务书.doc
大皮带轮.dwg
大皮带轮.exb
大链轮.dwg
大链轮.exb
套.dwg
套.exb
小皮带轮.dwg
小皮带轮.exb
小链轮.dwg
小链轮.exb
文献综述.doc
游乐设施行走装置的设计开题报告.doc
游乐设施行走装置的设计说明书.doc
行走装置A0.dwg
行走装置A0.exb
诚信承诺书.doc
车轮轴.dwg
车轮轴.exb
轮组A1.dwg
轮组A1.exb
轴承组件.dwg
轴承组件.exb
目 录
1.绪论1
1.1前言1
1.2设计目的1
1.3发展趋势及背景1
1.4设计依据.2
1.5设计方案.2
1.5.1运动方案及工作原理.2
1.5.2结构方案.3
2. 设计计算书5
2.1运行驱动装置计算5
2.1.1电机的选择5
2.1.2带传动5
2.1.3链传动6
2.2主要受力零件强度计算7
2.2.1轴7
2.2.2行走轮轴8
2.2.3侧轮轴10
2.2.4中间轴11
2.2.5销轴Ⅱ13
2.2.6框架与支架13
2.3主要受力零件疲劳强度的校核14
2.3.1轴14
2.3.2行走轮轴14
2.3.3侧轮轴14
2.3.4中间轴15
3.小结16
参考文献17
致谢18
摘 要
本课题是关于游乐设施行走装置的设计，游乐设施是指用于经营目的，在封闭的区域内运行，承载游客游乐的载体。本设计包含有两种运动：行走装置摆动和旋转。往复摆动的传动路线是：直流电机→皮带传动→链传动→驱动轮。行走装置旋转采用机械传动，传动路线是：直流电机→带传动→减速器→齿轮→回转支承装置→行走装置。
本文分两部分，设计说明书和设计计算书。设计说明书介绍了华夏飞碟行走装置的背景和发展趋势及设计依据和设计方案。设计计算书阐述了华夏飞碟运行驱动装置计算、主要受力零件强度计算、主要受力零件疲劳强度的校核等。
关键词：行走装置； 运动； 受力； 计算
本课题是关于游乐设施行走装置的设计，游乐设施是指用于经营目的，在封闭的区域内运行，承载游客游乐的载体。随着科学的发展，社会的进步，现代游艺机和游乐设施充分运用了机械、电、光、声、水、力等先进技术。本课题的设计目的是了解和掌握游乐设施中行走装置的结构及其工作原理，对行走装置运动方案的设计,对主要零件轴、车轮、大小皮带轮进行结构设计，对其他零件进行结构和选型设计，对其关键部件进行强度计算分析和校核，行走装置的总体设计和行走装置零部件的设计计算。 主要技术参数
整机技术参数
乘坐人数： 22人
轨道长度： 约31米
轨道半径： 16米
轨道最大高度： 7.5米
轨距： 1.8米
水平轮和轨道的水平控制间隙 5～10mm
防脱轮和轨道的上下控制间隙 5～8mm
转盘外缘直径： 6.22米
转盘转速： 8转/分钟
瞬时最大运行速度： 8米/秒（28.8km/h）
上下微摆最大幅度： 0.32米
上下微摆频率： 3次循环/分钟(次/20秒)
飞碟沿轨道摆动驱动电机 Z4-180-11 37KW 直流电机
转盘旋转驱动电机 Z4-132-11 11KW 直流电机
用电功率： 约70千瓦
电源要求： 三相交流380/220V±5%；
占地面积： 约29米×10米
整机使用寿命： 8年
1.5设计方案
1.5.1运动方案与工作原理
华夏飞碟包含有两种运动：整体摆动和座舱旋转。 华夏飞碟是座舱整体沿圆弧形轨道做往复摆动。为了使结构紧凑，传动链短，拟采用自驱式，利用驱动轮和轨道的摩擦力来实现。
与交流电机相比，直流电机有起动力矩大、机械特性好、调速方便、可频繁换向等优点。故选用直流电机作为动力源。
- 内容简介：
-
中国地质大学长城学院毕业设计（论文）任务书学生姓名张玉琴学号05208303班 级08级机制三班指导教师孙晓燕职称助教单 位中国地质大学长城学院毕业设计（论文）题目游乐设施行走装置的设计毕业设计（论文）主要内容和要求：本课题是关于游乐设施华夏飞碟的行走装置的设计，游乐设施是指用于经营目的，在封闭的区域内运行，承载游客游乐的载体。作为特种设备之一的游乐设施，国家为了扶持游乐设施的国产化趋势，发布了最新的游乐设施安全标准是2008年8月1日起实施的游乐设施安全规范。设计过程要严格考虑安全问题。1、 主要技术参数整机技术参数乘坐人数： 22人瞬时最大运行速度： 8米/秒（28.8km/h）上下微摆最大幅度： 0.32米整机使用寿命： 8年毕业设计（论文）主要参考资料： 1 孙桓.机械原理M.北京:高等教育出版社,2006.2 哈尔滨工业大学理论力学教研室.理论力学M.高等教育出版社,2002. 3 刘鸿文.材料力学M.高等教育出版社,2004. 3 全国索道、游艺机及游乐设施标准化技术委员会.游乐设施安全技术监察规程（试行）J. 国家质量监督检验检疫总局，2003 4 全国索道、游艺机及游乐设施标准化技术委员会.GB8408-2000 游艺机和游乐设施 安全J中国标准化杂志，2002 毕业设计（论文）应完成的主要工作：设计的主要工作：1、行走装置的总体设计主要包括：行走装置设计的要求，行走装置的工作原理，行走装置的设计构思，行走装置的使用和效果。2、行走装置零部件的设计和计算主要包括：带传动设计和计算、链传动设计和计算、轮组的设计和计算及轴承的选择等。设计图纸的主要要求：1、总装图A0图纸1张。2、传动部装图及相关零件图若干张。3、设计的工程图样折合成图幅为A0两张以上。毕业设计（论文）进度安排：序号毕业设计（论文）各阶段内容时间安排备注1查阅资料，完成外文翻译和文献综述定稿2011.12.222012.01.062进一步收集资料，学习相关资料2012.01.102012.02.203整理资料，拟定设计方案2012.02.242012.02.284行走装置总体的设计并绘制总装图2012.03.042012.03.245行走装置零部件的设计计算并绘制各零件图2012.03.282012.04.186编写设计说明书 2012.04.202012.04.307老师审阅，准备答辩 2012.05.022012.05.088毕业答辩 2012.05.252012.05.30课题信息：课题性质： 设计 论文 课题来源： 教学 科研 生产 其它发出任务书日期： 指导教师签名： 年 月 日教研室意见：教研室主任签名：年 月 日 学生签名：中国地质大学长城学院本科毕业设计文献综述系 别： 工程技术系 专 业：机械设计制造及其自动化姓 名： 张玉琴 学 号： 05208303 2012 年2月24日游乐设施行走装置的设计1前言本篇毕业设计（论文）题目是游乐设施行走装置的设计 。游乐设施是指用于经营目的，在封闭的区域内运行，承载游客游乐的载体。随着科学的发展，社会的进步，现代游艺机和游乐设施充分运用了机械、电、光、声、水、力等先进技术。集知识性、趣味性、科学性、惊险性于一体，深受广大青少年、儿童的普遍喜爱。作为特种设备之一的游乐设施已成为人民群众生活质量日臻优化提高与文化娱乐活动丰富多彩的一个重要标志。随着高新技术不断运用于游乐设施，刺激、惊险和复合运动方式更加复杂化的大型游乐设施项目不断涌现，种类繁多、形态各异的游乐项目，使游客的游乐质量、品味不断的提升。 国家为了扶持游乐设施的国产化趋势，发布了最新的游乐设施安全标准是2008年8月1日起实施的游乐设施安全规范。2正文我国游乐业起步较晚，20世纪80年代以前，现代大型游乐设施在我国几乎是一片空白。往前可追溯到1951年由北京机械厂设计制造，安装在北京中山公园的电动小乘椅，那可能是我国的第一台游艺机。20世纪80年代初，随着改革开放的深入，国民经济迅速发展，人们生活水平不断提高，人们对游乐活动的需求也越来越旺盛。在这种形势下，山东、江苏、浙江温州等地开创出各种户外游乐设施，其中以浙江温州的户外游乐设备（小博士）、淘气宝、儿童桌面玩具等发展最为迅猛，在国家政策鼓励下，各个企业迅猛发展，产品远销国外，被称之为中国教玩具之都。随着游乐业的发展，我国的游乐设施无论从设计到制造水平都不断提高。品种也越来越多，从旋转类到滑行类，从有动力到无动力，从固定式到移动式，从地面到空中，从室内到室外，从以前的单一型向综合型都在转变。国家标准中却没有对其进行规范。而本课题游乐设施行走装置应严格按照最新的游乐设施安全标准是2008年8月1日起实施的游乐设施安全规范进行设计，结合行走装置设计和研发过程中存在的实际问题，通过力学，进行了大量的安全性校核、分析。研发过程中存在的实际问题，根据行走装置乘坐人数、所在轨道长度和半径及转盘转速最大运行速度等 ，基于力学分析，对行走装置运动情况加以分析、深入研究。首先阅读大量相关文献资料，教材，包括机械设计制造的原理及方法，总结游乐设施行走装置的分类及其在实际应用中的优缺点，并针对优缺点进行分析。然后针对使用场合和使用环境，初步确定设计方案，通过对结构的进一步分析优化，尽可能的使结构合理化，简单化。明确该设备的主要组成部分，运用所学机械设计、机械原理、机械工程材料等内容进行行走装置的总体设计和行走装置零部件的设计计算。设计的主要工作：1、行走装置的总体设计主要包括：行走装置设计的要求，行走装置的工作原理，行走装置的设计构思，行走装置的使用和效果。2、行走装置零部件的设计和计算主要包括：带传动设计和计算、链传动设计和计算、轮组的设计和计算及轴承的选择等。华夏飞碟包含有两种运动：行走装置摆动和旋转。而行走装置是由底架、轮组等组成。在框架上安装有实现摆动的运行驱动装置。套筒上的安装回转支承，以实现座舱部分的回转，轮组有行走轮和水平侧轮，水平侧轮用以导向。往复摆动的传动路线是：直流电机皮带传动链传动驱动轮。行走装置旋转采用机械传动，传动路线是：直流电机带传动减速器齿轮回转支承装置行走装置。3、可行性分析：对数据进行假设、分析经过资料收集以及进行试验确定方案实施；4、查手册与该设计要求行走装置类型，对其结构进行分析，然后根据自己的设计思路进行设计改进，使其更好更快的完成其基本功能。参考文献 1 孙桓.机械原理M.北京:高等教育出版社,2006.2 哈尔滨工业大学理论力学教研室.理论力学M.高等教育出版社,2002. 3 刘鸿文.材料力学M.高等教育出版社,2004.3 全国索道、游艺机及游乐设施标准化技术委员会.游乐设施安全技术监察规程（试行）J. 国家质量监督检 验检疫总局，20034 全国索道、游艺机及游乐设施标准化技术委员会.GB8408-2000 游艺机和游乐设施 安全J中国标准化杂志， 2002 5 全国索道、游艺机及游乐设施标准化技术委员会.GB18159-2000 滑行类游艺机通用技术条件J国家质量监 督检验检疫总局，20006 GB50231-98 机械设备安装工程施工及验收通用规范J机械工业部，19987 王信峰,宋旭丹,王震.机械设计手册.机械工程师，2009(10),29-30. 中国地质大学长城学院毕业设计（论文）开题报告学生姓名张玉琴学号05208303专业班级机制三班指导教师孙晓燕职称助教单 位中国地质大学长城学院课题性质设计R 论文课题来源科研 教学 生产R 其它毕业设计（论文）题目游乐设施行走装置的设计一、课题研究的目的和意义：1、研究目的：本课题是关于游乐设施行走装置的设计，游乐设施是指用于经营目的，在封闭的区域内运行，承载游客游乐的载体。随着科学的发展，社会的进步，现代游艺机和游乐设施充分运用了机械、电、光、声、水、力等先进技术。集知识性、趣味性、科学性、惊险性于一体，深受广大青少年、儿童的普遍喜爱。对丰富人们的娱乐生活，锻炼人们的体魄陶冶人们的情操，美化城市环境，发挥了积极的作用。本课题的设计目的是了解和掌握游乐设施中行走装置的结构及其工作原理，对行走装置运动方案的设计,对主要零件轴、车轮、大小皮带轮进行结构设计，对其他零件进行结构和选型设计，对其关键部件进行强度计算分析和校核，行走装置的总体设计和行走装置零部件的设计计算。2、 研究意义：作为特种设备之一的游乐设施已成为人民群众生活质量日臻优化提高与文化娱乐活动丰富多彩的一个重要标志。随着高新技术不断运用于游乐设施，刺激、惊险和复合运动方式更加复杂化的大型游乐设施项目不断涌现，种类繁多、形态各异的游乐项目，使游客的游乐质量、品味不断的提升。 国家为了扶持游乐设施的国产化趋势，发布了最新的游乐设施安全标准是2008年8月1日起实施的游乐设施安全规范。取消了许多滞后条款，也新增了许多要求。主要变化体现在五个方面。 第一，对滑行类，比如“过山车”增加了加速度允许值。这是因为当“过山车”从最高处向最低处下降时，速度很快，加速度很大，为使乘人不受到伤害，加速度应限制在一定的范围内。 第二，增加了各种载荷，比如风载荷，因为当风力在六级以上时，本身的速度再加上冲击力，乘人有被甩出的可能，是非常危险的，必须停止游乐设施的运转。 第三，对安全系数进行了调整，有所降低。本来一种普通材料就能达到安全要求，就没有必要用特殊材料。而以前安全系数定得过高，造成了材料的浪费和成本的增加。 第四，增加了安全评估和安全分析新要求。 第五，增加了水上游乐设施安全标准二、游乐设施行走装置的发展现状我国游乐业起步较晚，20世纪80年代以前，现代大型游乐设施在我国几乎是一片空白。往前可追溯到1951年由北京机械厂设计制造，安装在北京中山公园的电动小乘椅，那可能是我国的第一台游艺机。20世纪80年代初，随着改革开放的深入，国民经济迅速发展，人们生活水平不断提高，人们对游乐活动的需求也越来越旺盛。在这种形势下，山东、江苏、浙江温州等地开创出各种户外游乐设施，其中以浙江温州的户外游乐设备（小博士）、淘气宝、儿童桌面玩具等发展最为迅猛，在国家政策鼓励下，各个企业迅猛发展，产品远销国外，被称之为中国教玩具之都。随着游乐业的发展，我国的游乐设施无论从设计到制造水平都不断提高。品种也越来越多，从旋转类到滑行类，从有动力到无动力，从固定式到移动式，从地面到空中，从室内到室外，从以前的单一型向综合型都在转变。国家标准中却没有对其进行规范。而本课题游乐设施行走装置应严格按照最新的游乐设施安全标准是2008年8月1日起实施的游乐设施安全规范进行设计，结合行走装置设计和研发过程中存在的实际问题，通过力学，进行了大量的安全性校核、分析。研发过程中存在的实际问题，根据行走装置乘坐人数、所在轨道长度和半径及转盘转速最大运行速度等 ，基于力学分析，对行走装置运动情况加以分析、深入研究。三、研究内容首先阅读大量相关文献资料，教材，包括机械设计制造的原理及方法，总结游乐设施行走装置的分类及其在实际应用中的优缺点，并针对优缺点进行分析。然后针对使用场合和使用环境，初步确定设计方案，通过对结构的进一步分析优化，尽可能的使结构合理化，简单化。明确该设备的主要组成部分，运用所学机械设计、机械原理、机械工程材料等内容进行行走装置的总体设计和行走装置零部件的设计计算。设计的主要工作：1、行走装置的总体设计主要包括：行走装置设计的要求，行走装置的工作原理，行走装置的设计构思，行走装置的使用和效果。2、行走装置零部件的设计和计算主要包括：带传动设计和计算、链传动设计和计算、轮组的设计和计算及轴承的选择等。设计图纸的主要要求：1、总装图A0图纸1张。2、传动部装图及相关零件图若干张。3、设计的工程图样折合成图幅为A0两张以上。四、研究方案设计任务的确定 行走装置运动方案分析 设计方案分析设计方案的确定结构与工作原理分析设计计算与图纸的绘制1、 主要技术参数整机技术参数乘坐人数： 22人轨道长度： 约31米轨道半径： 16米轨道最大高度： 7.5米轨距： 1.8米整机使用寿命： 8年2、运动方案与工作原理华夏飞碟包含有两种运动：行走装置摆动和旋转。 华夏飞碟是行走装置整体沿圆弧形轨道做往复摆动。为了使结构紧凑，传动链短，拟采用自驱式，利用驱动轮和轨道的摩擦力来实现。与交流电机相比，直流电机有起动力矩大、机械特性好、调速方便、可频繁换向等优点。故选用直流电机作为动力源。往复摆动的传动路线是：直流电机皮带传动链传动驱动轮。行走装置旋转采用机械传动，传动路线是：直流电机带传动减速器齿轮回转支承装置行走装置。3、可行性分析：对数据进行假设、分析经过资料收集以及进行试验确定方案实施；4、查手册与该设计要求行走装置类型，对其结构进行分析，然后根据自己的设计思路进行设计改进，使其更好更快的完成其基本功能。五、进度安排2011.12.222012.01.06 查阅资料，完成外文翻译和文献综述定稿2012.01.102012.02.20 进一步收集资料，学习相关资料2012.02.242012.02.28 整理资料，拟定设计方案2012.03.042012.03.24 行走装置总体的设计并绘制总装图2012.03.282012.04.18 行走装置零部件的设计计算并绘制各零件图2012.04.202012.04.30 编写设计说明书2012.05.022012.05.08 老师审阅，准备答辩2012.05.252012.05.30 毕业答辩六、预期结果通过对行走装置的设计与研究，全面掌握行走装置的基本结构、工作原理以及工作性能特点。并针对现有的一些设计方面的不足之处提出自己的观点、与改进。绘制出系统中各主要机构的零件图和装配图。进行相应的实验，基本达到实用效果，并为以后参加工作打下坚实的基础。七、参考文献 1 孙桓.机械原理M.北京:高等教育出版社,2006.2 哈尔滨工业大学理论力学教研室.理论力学M.高等教育出版社,2002. 3 刘鸿文.材料力学M.高等教育出版社,2004.4 全国索道、游艺机及游乐设施标准化技术委员会.游乐设施安全技术监察规程（试行）J. 国家 质量监督检验检疫总局，20035 全国索道、游艺机及游乐设施标准化技术委员会.GB8408-2000 游艺机和游乐设施 安全J中 国标准化杂志，2002 6 全国索道、游艺机及游乐设施标准化技术委员会.GB18159-2000 滑行类游艺机通用技术条件 J国家质量监督检验检疫总局，20007 GB50231-98 机械设备安装工程施工及验收通用规范J机械工业部，19988 王信峰,宋旭丹,王震.机械设计手册.机械工程师，2009(10),29-30. 指导教师意见：指导教师签名：年 月 日教研室意见：审查结果： 同 意 不 同 意 教研室主任签名：年 月 日中国地质大学长城学院2012届毕业设计 中国地质大学长城学院 本 科 毕 业 设 计题目 游乐设施行走装置的设计 系 别 工程技术系 专 业 机械设计制造及其自动化学生姓名 学 号 指导教师 职 称 2012年 5 月 7 日摘 要本课题是关于游乐设施行走装置的设计，游乐设施是指用于经营目的，在封闭的区域内运行，承载游客游乐的载体。本设计包含有两种运动：行走装置摆动和旋转。往复摆动的传动路线是：直流电机皮带传动链传动驱动轮。行走装置旋转采用机械传动，传动路线是：直流电机带传动减速器齿轮回转支承装置行走装置。本文分两部分，设计说明书和设计计算书。设计说明书介绍了华夏飞碟行走装置的背景和发展趋势及设计依据和设计方案。设计计算书阐述了华夏飞碟运行驱动装置计算、主要受力零件强度计算、主要受力零件疲劳强度的校核等。关键词：行走装置； 运动； 受力； 计算ABSTRACTThis topic is about the design of amusement facilities walk device, the ride that is used for business purposes, in a closed area operation, carrying visitors the carrier of amusement. This design includes two sports: walk swinging and rotating device. The transmission line is swung repeatedly: dc motor and transmission belt, and chain drive wheels. Walk the mechanical transmission device rotation, transmission line is: dc motor and reducer, gear and belt transmission and supporting device to turn walk device.This paper is divided into two parts, the design specification and design calculations. The design specification introduces huaxiafeidie walk device background and developing trend and design basis and design. Design calculations expounds huaxiafeidie operation drive calculation, the main stress parts strength calculation, the main stress parts of the fatigue strength check.Keywords: walk device; Exercise; Stress; calculation目 录1.绪论.11.1前言11.2设计目的11.3发展趋势及背景11.4设计依据.21.5设计方案.2 1.5.1运动方案及工作原理.2 1.5.2结构方案.32. 设计计算书52.1运行驱动装置计算52.1.1电机的选择52.1.2带传动52.1.3链传动62.2主要受力零件强度计算72.2.1轴72.2.2行走轮轴82.2.3侧轮轴102.2.4中间轴112.2.5销轴132.2.6框架与支架132.3主要受力零件疲劳强度的校核142.3.1轴142.3.2行走轮轴142.3.3侧轮轴142.3.4中间轴153.小结16参考文献17致谢18171绪论1.1前言这次设计是对大学所学课程的一次深入的综合性的连接，也是一次理论联系实际的训练。因此，它在我们的大学学习生活中占有十分重要的地位。就我个人而言，我希望能通过这次毕业设计对自己未来将从事的工作进行一次适应性训练，从中锻炼自己分析问题、解决问题的能力，初步掌握设计行走装置的基本原理和方法，拟订设计方案，完成行走机构的设计，为今后参加祖国的现代化建设打下一个良好的基础。由于能力所限，经验不足，设计中还有许多不足之处，恳请各位老师多加指教。1.2设计目的本课题是关于游乐设施行走装置的设计，游乐设施是指用于经营目的，在封闭的区域内运行，承载游客游乐的载体。随着科学的发展，社会的进步，现代游艺机和游乐设施充分运用了机械、电、光、声、水、力等先进技术。本课题的设计目的是了解和掌握游乐设施中行走装置的结构及其工作原理，对行走装置运动方案的设计,对主要零件轴、车轮、大小皮带轮进行结构设计，对其他零件进行结构和选型设计，对其关键部件进行强度计算分析和校核，行走装置的总体设计和行走装置零部件的设计计算。1.3发展趋势及背景我国游乐业起步较晚，20世纪80年代以前，现代大型游乐设施在我国几乎是一片空白。往前可追溯到1951年由北京机械厂设计制造，安装在北京中山公园的电动小乘椅，那可能是我国的第一台游艺机。20世纪80年代初，随着改革开放的深入，国民经济迅速发展，人们生活水平不断提高，人们对游乐活动的需求也越来越旺盛。在这种形势下，山东、江苏、浙江温州等地开创出各种户外游乐设施，在国家政策鼓励下，各个企业迅猛发展，产品远销国外，被称之为中国教玩具之都。随着游乐业的发展，我国的游乐设施无论从设计到制造水平都不断提高。品种也越来越多，从旋转类到滑行类，从有动力到无动力，从固定式到移动式，从地面到空中，从室内到室外，从以前的单一型向综合型都在转变。研发过程中存在的实际问题，根据行走装置乘坐人数、所在轨道长度和半径及转盘转速最大运行速度等 ，基于力学分析，对行走装置运动情况加以分析、深入研究。1.4设计依据法规和标准游乐设施安全技术监察规程（试行）GB8408-2000 游艺机和游乐设施安全GB18159-2000 滑行类游艺机通用技术条件GB50231-98 机械设备安装工程施工及验收通用规范机械设计手册主要技术参数整机技术参数乘坐人数： 22人轨道长度： 约31米轨道半径： 16米轨道最大高度： 7.5米轨距： 1.8米水平轮和轨道的水平控制间隙 510mm防脱轮和轨道的上下控制间隙 58mm转盘外缘直径： 6.22米转盘转速： 8转/分钟瞬时最大运行速度： 8米/秒（28.8km/h）上下微摆最大幅度： 0.32米上下微摆频率： 3次循环/分钟(次/20秒)飞碟沿轨道摆动驱动电机 Z4-180-11 37KW 直流电机转盘旋转驱动电机 Z4-132-11 11KW 直流电机用电功率： 约70千瓦电源要求： 三相交流380/220V5%；占地面积： 约29米10米整机使用寿命： 8年1.5设计方案1.5.1运动方案与工作原理华夏飞碟包含有两种运动：整体摆动和座舱旋转。 华夏飞碟是座舱整体沿圆弧形轨道做往复摆动。为了使结构紧凑，传动链短，拟采用自驱式，利用驱动轮和轨道的摩擦力来实现。与交流电机相比，直流电机有起动力矩大、机械特性好、调速方便、可频繁换向等优点。故选用直流电机作为动力源。往复摆动的传动路线（图1）是：直流电机皮带传动链传动驱动轮。图1：行走装置摆动路线座舱旋转采用机械传动，传动路线是：直流电机带传动减速器齿轮回转支承装置座舱。1.5.2结构方案该设备主要由以下几部分组成：轨道支架（图2） 由立柱、轨道等组成。立柱和立柱之间由连接结构连接，立柱上端有连接板和轨道相连，以支撑轨道。轨道共三条，中间为驱动用轨道，两侧为行走轨道。驱动轨道由轨道支撑管支撑，在驱动轨道上铺有花纹板以增大摩擦力。行走轨道两端设有防撞挡块，以保安全运行。行走装置（图3） 由底架、轮组等组成。底架主要有框架和套筒两部分，用螺栓连接在一起。在框架上安装有实现摆动的运行驱动装置。套筒上端和回转支承的内圈相连。轮组有行走轮和水平侧轮，水平侧轮用以导向。回转装置（图4） 由回转驱动装置和回转套筒两部分组成。回转套筒和回转支承的外圈连成一体。回转驱动装置减速器输出端的小齿轮和内齿圈啮合，以实现座舱的转动。平台 由平台支架和内连接架组成。平台上安装着座椅，在座椅上设置有扶手、保险压杠和安全带，可保障乘客安全。站台 为钢结构件。用做乘客上下。电气装置 用来控制设备的运行。图2：轨道支架图3：行走装置图4：回转装置2设计计算书 2.1运行驱动装置计算2.1.1电机的选择 电机选Z4-180-11 P=37KW，n=1500r/min2.1.2带传动输入功率 P=40kw，输入转速 n=1500r/min设计功率 Pd=kap=1.240=48kw根据(机械设计课本表8-7下同)Pd和n，普通V带选型图，选C型带（表8-4a）带轮的选择 小带轮d1=200mm，大带轮d2=400mm(图8-11)带速的计算 V=d1n/601000=15.7 m/s带长的选择 ： 初定中心距取a0=1600mm带的基准长度： Ld0=2 a0+（d1+ d2）/2+（d2d1）2/4 a0 =3200+942+6.25=4148.25mm根据普通V带的基准长度表选 Ld=4216mm（表8-2）实际中心距：a= a0+（Ld Ld0）/2=1633.7mm 取a=1603mmamin=a（2bd+0.009Ld）=1557.76mmamax=a+0.02Ld=1718.02mm小带轮的包角 =18057.3（d2 d1）/ a=172.8单根V带额定功率P1：由普通V带额定功率表查得P1=5.92kw(表8-4a) P=1.06 kw(表8-4b)V带根数 Z=Pd/（ P1+P）KKL=6.9式中 K包角修正系数，K=0.98(表8-5)KL带长修正系数，KL=1.02（表8-2）取Z=7根单根V带初张力：F0=500Pd（2.5/K1）/ZV+mv2 =50048（2.5/0.98-1）（715.7）+0.179.682 =412.65N作用在轴上的力：Fr=2 F0Zsin（/2）=5765NFrmax=3 F0Zsin（/2）=8647N2.1.3 链传动电机功率 P=40kw，带传动的效率为=0.96，传递的功率为P=400.96=38.4 kw电机转速 n=1500r/min，带的传动比为i=400/200=2输入的转速为n1=1500/2=750 r/min链轮齿数：Z1=17 Z2 =57链条的传动比为i=57/17=3.35设计功率 Pd=kap=1.538.4=57.6 kw（注：ka工况系数表9-6）特定条件下单排链传递的功率 Po= Pd/（kzkp）=57.6/（1.70.887）=38 kw式中 kz小链轮齿数系数，取0.887（图9-13）kp排数系数，取1.7（双排取1.7）据Po和n1选16A，节距P=25.4mm初定中心距ao=780mm以节距计的初定中心距aop=780/25.4=30.7链条节数 Lp=（Z1Z2）/22aopk/aop =（1757）/2230.740.53/30.7=99.7取链节数Lp=100链条长度L： L= LpP/1000=10025.4/1000=2.54m计算中心距ac=P（2LpZ1Z2）Ka=25.4（21001757）0.24476=783mm 实际中心距：a=aca=783（1.5663.132）取a=780mm链条速度v；v=znp/601000=1775025.4/601000=5.4m/s有效圆周力Ft=1000P/v=100038.4/5.4=7111N作用在轴上的力为F=1.21.57111=12800N2.2主要受力零件强度计算2.2.1轴图5：轴该轴按简支梁计算，所受载荷为： a) 轴上设备自重：p1=（18915.5110042894530）=7449.51kg7450kg（设备总重轨道支架重量站台重量4个轮组重量）b）乘员重： p2=7022=1540kgc）座舱摆动造成的离心力：p3=mV2/R=（7450+1540）82/16=35960kg 考虑满载情况，则该轴主要承受：设备自重、乘员重，设备和乘员在座舱摆动时产生的离心力。此时单轴受力为：P=（p1+p2+p3）/4=（7450154035960）/4=11237.5kg=110127.5N弯矩图、剪力图如下：弯矩：Mmax=Px/2=110127.526/2=1431657.5Nmm剪力：Q= =110127.5/2=55064N弯曲应力：bb= Kd( Mmax/W)式中 Kd动载系数，Kd=1.5；W抗弯截面模量，W=703/32=33674mm3bb=1.5(1431657.5/33674)=63.8N/mm2剪应力：= Kd(Q/A)=1.555064/(702/4)=21.5N/mm2 材料选用45钢调质，b=650 N/mm2，b=325 N/mm2 抗弯安全系数：n弯=650/63.8=10.25， 满足要求。抗剪安全系数：n剪=325/21.5=155， 满足要求2.2.2 行走轮轴图6：行走轮轴作用在轴上的载荷：F=P/2=110127.5N/2=55064N弯矩图、剪力图如下示：弯矩：Mmax=Fx/2=5506427/2=743364Nmm剪力：Q= R1=55064/2=27532N弯曲应力：bb= Kd( Mmax/W)式中 Kd动载系数，Kd=1.5W抗弯截面模量，W=d3/32W =3.14503/32=12272mm3bb=1.5(743364/12272)=90.86N/mm2剪应力：= Kd(Q/A)=1.5(275324/502)=21N/mm2 材料选用45钢调质，b=650 N/mm2，b=325 N/mm2 抗弯安全系数：n弯=650/90.86=7.155，满足要求。抗剪安全系数：n剪=325/21=15.55 满足要求。2.2.3 侧轮轴图7：侧轮轴该轴主要承受a)克服座舱旋转起动时产生的反作用扭矩力F1b)极端偏载情况下由11名乘客随座舱旋转造成的离心力F2回转支承上的扭矩T=9550Ni/（nK) (nm)N输入功率 kwn输入轴转速 r/minK工况系数 取1.0i总传动比 i=i1i2=593.333=197i1减速机传动比 i1=59i2摩擦轮传动比 i2=1000/300=3.333总机械效率 取0.8T=9550111801793/（125148021）0.8=6156Nm设侧轮的反作用力矩为TT=T=F1L L前后侧轮轴距; L=2.5m作用在轴上的反作用力为：F1=6156/2.5=2460N乘客旋转离心力f2=mV2/R=70(8/603.145)2/2.5=122.7kg=1202N11名乘客平均离心力按f=(2) /2f2=0.7071202=850NF2=11f=11850=9350N单个侧轮轴总受力F=（F1+F2）/2=(2460+9350)/2=5905N弯矩图、剪力图如下示：弯矩：Mmax=5905110=649550Nmm剪力：Q= 5905N弯曲应力：bb= KdMmax/W式中 Kd动载系数，Kd=1.5W抗弯截面模量，W=d3/32W =3.14523/32=13797mm3弯曲应力：bb=1.5649550/13797=70.6N/mm2剪应力：= KdQ /A=1.559054/(522)=4.17N/mm2 材料选用45钢调质，b=650 N/mm2，b=325 N/mm2 抗弯安全系数：n弯=650/70.6=9.25 满足要求。抗剪安全系数：n剪=325/4.17=785 满足要求。2.2.4中间轴图8：中间轴该轴主要承受由皮带和链条对其产生的径向力及所传递的扭矩。皮带对其产生的力F1=8647N链条作用在轴上的力为F2=12800N其扭矩为：T=955040400/（2001500）=509Nm弯矩图、剪力图及扭矩如下示：弯曲应力校核校核距右端支撑21.5mm处其弯矩为M=8647（17021.5）=1284080Nmm其剪力为： Q=8647N其扭矩为：T=509Nm弯曲应力：bb= MKd/W式中 Kd动载系数，Kd=2；W抗弯截面模量，W=d3/32W =3.14703/32=33683mm3弯曲应力：bb=12840802/33683=76.2N/mm2 扭转剪应力：n=TKd/ WnWn =2W=23.14703/32=67366mm3n=5090002/67366=15.1N/mm2合成应力为：合=（bb2+3n2）1/2=80.6 N/mm2材料选用45钢调质，b=650 N/mm2，抗弯安全系数：n弯=650/80.6=85，满足要求剪应力校核校核距左端支撑21.5mm处剪力： Q =12800N剪应力：=4Q/（D2）=4128002/（702）=6.7 材料选用45钢调质，b=325 N/mm2抗剪安全系数：n剪=325/6.7=48.55 满足要求。2.2.5销轴该轴按简支梁，所受载荷如下：设备质量包括有：上罩与座椅架 m上=520kg、 座椅 m椅=288.2kg 、 导电装置 m电=16kg 、 平台与栏杆 m平=2490.5kg 、 回转装置 m回=1270kg、上连接套筒 m筒=293kg 、压杠装置m压=660kg m=5537.7kg 取m=5538kg则设备自重：p1=5538kg=54272.4N乘员重： p2=7022=1540kg =15092N座舱摆动造成的离心力：p3=（1540+ 5538）82/16=28312kg=277457.6N考虑满载情况，则该轴主要承受的力有：设备自重、乘员重，设备和乘员在座舱摆动时产生的离心力。则该轴受力为：P=（p1+p2+p3）/4=（54272.415092277457.6）/4=346822N根据连接结构只需校核抗剪力即可剪力：Q= P/2=346822/2=173411N剪应力：= KdQ /A=1.51734114/(552)=109.5N/mm2式中 Kd动载系数，Kd=1.5材料选用42CrMo调质，b=648 N/mm2抗剪安全系数：n剪=648/109.5=5.925， 满足要求2.2.6框架与支架连接螺栓强度校核如前述该连接处受力为P=（p1+p2+p3）/4=（7450154035960）/4=11237.5kg=110127.5N作用单个螺栓上的载荷：F=P/2=110127.5N/2=55064N查表：GB70-85内六角螺栓12.9级 M27的保证载荷为445000N抗拉安全系数：n=445000/(KdF) 式中 Kd动载系数，Kd=1.5 n=342000/1.5/55064=5.45, 满足要求2.3主要受力零件疲劳强度的校核2.3.1轴该轴按有限寿命计算。其疲劳安全系数为：n=rN /（K/）max式中 rN有限寿命疲劳极限，rN=1（No/N）1/91持久极限，1=270 MPaNo循环基数，No =5106N疲劳应力循环次数，设每天工作4小时，每小时运行10次。该轴寿命为2年，则N=1043652=29200，取N=29200rN=270（5106/29200）1/9=478K有效应力集中系数，依D/d=80/70=1.14，r/d=1/70=0.014查表得K=2.5尺寸系数，查表得=0.77表面加工系数，=0.94max最大名义应力，max=95.3MPan=478/2.595.3/（0.770.94）=行走轮轴该轴按有限寿命计算。其疲劳安全系数为：n=rN /（K/）max式中 rN有限寿命疲劳极限，rN=1（No/N）1/91持久极限，1=270 MPaNo循环基数，No =5106N疲劳应力循环次数，设每天工作4小时，每小时运行10次。该轴寿命为4年，则N=1043658=116800rN=270（5106/116800）1/9=409K有效应力集中系数，依D/d=60/50=1.2，r/d=1/50=0.02查表得K=2.33尺寸系数，查表得=0.83表面加工系数，=0.94max最大名义应力，max=85.6MPan=409/2.3385.6/（0.830.94）= 侧轮轴该轴按有限寿命计算。其疲劳安全系数为：n=rN /（K/
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