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娱乐设施高空揽月的机械设计【优秀含15张CAD图纸+娱乐机械设备全套课程毕业设计】

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关键词：: 娱乐设施高空揽月机械设计机械设备毕业设计娱乐设施高空揽月的机械设计娱乐机械设备全套课程毕业设计

资源描述：

高空揽月娱乐设施机械设计

游乐设备（高空揽月）机械结构设计

高空揽月游乐设备机械结构设计

娱乐设施高空揽月的机械设计【优秀含15张CAD图纸+娱乐机械设备全套课程毕业设计】

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游乐设备（高空揽月）机械结构设计

任务书

题目娱乐设施高空揽月的机械设计

主要研究

目标

(或研

究内容)

了解高空揽月的工作原理，然后通过所学知识及查找资料先设计出高空揽月的总体结构，再确定其各部位的零件及型号，还要通过资料查找然后计算并确定其相应的参数。最后再进行零部件的校核并绘制其装配图及零件图。

课题要求、主要任务及数量（指图纸规格、张数，说明书页数、论文字数等）1、应在老师的指导下独立进行分析，根据查阅各种资料选定合理的设计方案。

2、在老师的指导下独立完成各零部件的设计及尺寸的确定，设计出装配图。

3、查阅与课题相关的文献，按要求格式独立撰写不少于10000字以上的设计说明书。

4、设计说明书内容完整，正确，排版格式符合学校要求。

5、翻译至少0.5～1万印刷符（不少于3000汉字）有关技术资料（并附原文）

进度计划第一阶段（2周）：调研、文献查询与阅读、资料分析、制定方案，写开题报告。

第二阶段（2周）：查阅资料，确定运动及动力参数并进行计算。

第三阶段（3周）：查阅相关资料，通过分析计算和查阅资料得出所用零部件尺寸，材料及确定尺寸公差等。

第四阶段（4周）：完成三维实体图，绘制装配图纸。

第五阶段（2周）：撰写设计说明书并准备答辩。

第六阶段（1周）：审核、互审、评阅、答辩

主要参考文献1.濮良贵，陈定国，吴立言.机械设计[M].北京：高等教育出版社,2013

2.刘鸿文.材料力学I.高等教育出版社.2010

3.程靳、程燕平等.理论力学I.高等教育出版社.1961

4.许福玲、陈尧明等.液压与气压传动.机械工业出版社.1997

5.赵雪松、任小中、余华等.机械制造装配设计.华中科技大学出版社2009

6.何铭新、钱可强、徐祖茂.机械制图.高教育出版社2010

7.任小中、机械制造技术基础.科学出版社.2011

8.孙恒、陈作模、葛文杰.机械原理.高等教育出版社.2005

9.王昆，何小柏，汪信远.机械设计课程设计[M].北京：高等教育出版社,1995

10.大西清王三民.机械设计计算手册[M].北京：化学工业出版社，2009

摘要

目前，高空揽月是许多主题公园中常见的大型游乐设备,游客乘坐的座椅部分在摆臂的带动下,高速旋转翻飞,仿佛被推入超越时空的天体,翻江倒海、天旋地转,惊心动魄的刺激。高空揽月观览车设备性能优越、安全可靠、而且外形美观。高空揽月也是观览车是观览车系列之一，与其他观览车有所不同，旋转角度大，比一般的观览车升空高，速度当然也略高于其他观览车。高空揽月以压肩作为安全束缚，配以安全带作为二次保险。座舱旋转的同时，悬挂座舱的主轴在电机的驱动下做圆周运动。

首先要了解高空揽月的工作原理，然后通过所学知识及查找资料先设计出高空揽月的总体结构，再确定其各部位的零件及型号，还要通过资料查找然后计算并确定其相应的参数。

娱乐设施的投入使用最主要的就是保证游客的安全。所以高空揽月设计的各部分的强度要达到要求。

关键词：高空揽月，总体结构，强度要求

Recreation Equipment (High Altitude Moon) Mechanical Structure Design

ABSTRACT

The moon is high altitude large recreation equipment in amusement park equipment, tourists traveling crane box by the strong centrifugal force, high speed rotation whipped, it was pushed beyond time and space objects, as the stimulus, brew storms on rivers and seas, be struck with fright. High performance on Ferris wheel superior, safe and reliable equipment, and beautiful appearance. The moon is high Ferris wheel is one of the main wheel series, unlike other Ferris wheel, a large rotation angle, was higher than the average speed of the ferris wheel, slightly higher than the other wheel. The moon with the shoulder as the altitude pressure safety restraint, with safety belt as the two insurance. At the same time, the main shaft of the suspension cabin is a circular motion of the motor.

First, understand the working principle of the high altitude moon, then through the knowledge and find information to design the overall structure of the moon at high altitude, and then determine its parts and models,also, the corresponding parameters are calculated and determined by means of data search.

Entertainment facilities put into use the main is to ensure the safety of tourists. So the strength of each part of the design to meet the requirements of the high altitude moon.

KEY WORDS: High Altitude Moon，Overall Structure，Strength Requirements

目　录

前　言1

第1章绪论2

1.1 高空揽月的研究意义及依据2

1.2 设计要求、原则以及研究的主要内容2

1.3高空揽月的工作原理2

1.4 本章小结3

第2章高空揽月的传动部分设计4

2.1 减速装置的设计4

2.2回转支承与小齿轮的选择6

2.2.1 回转支承的设计选择6

2.2.2 小齿轮的设计选择9

2.3本章小结10

第3章高空揽月各部位尺寸的设计及强度校核11

3.1 各部位主要尺寸的设计11

3.1.1 地梁和立柱的尺寸设计11

3.1.2 摆臂的尺寸设计13

3.1.3其他部分尺寸的设计14

3.2 各连接部分的强度校核16

3.1.1座椅仓部位螺栓及焊缝的强度校核17

3.1.2回转支承部位螺栓及焊缝的强度校核18

3.1.3 支撑架部位螺栓及焊缝的强度校核20

3.3 本章小结22

第4章轴承的设计23

4.1 轴承的选择23

4.2 轴承的校核23

4.3本章小结25

第5章高空揽月的总体运动方案26

5.1 摆臂的运动分析26

5.2 座椅部分的运动分析28

5.3 本章小结28

结　论29

谢辞30

参考文献31

前　言

上个世纪80年代之前,现代游乐设备在我国基本上是看不到的。但由于我国经济的快速发展，人们生活水平的提高,人们对游乐活动的需求也越来越多。在这种形势下,国产游乐设施的设计、生产应运而生。高空揽月作为比较受欢迎的一种游乐设备发展较为迅速。无论国内还是国外对高空揽月青睐的人越来也多，所以高空揽月的设计研发是符合人们的需求的。

目前，许多游乐设备都存在安全隐患，也出过事故。因此此设计的高空揽月的各部分零部件要严格计算其强度要求，使其达到标准。

本文研究的范围：了解高空揽月的工作原理，然后通过所学知识及查找资料先设计出高空揽月的总体结构，再确定其各部位的零件及型号，还要通过资料查找然后计算并确定其相应的参数。最后再进行零部件的校核。主要解决的问题有：高空揽月的总体设计；其运动及动力参数计算；总装配图的设计；其主要零部件强度计算及选用；零部件图的绘制；设计说明书的编写等。研究方法为查找与课题相关的资料；利用已知的相关数据来计算工件材料所需承受的强度及刚度极来确定材料及所选用的零件的相关尺寸，然后用计算得出来的尺寸和查阅相关资料进行绘制图纸。最后分析存在的问题然后进行改进，直到达到设计要求。

第1章绪论

1.1高空揽月的研究意义及依据

随着社会的发展和人们生活水平的提高，人们对生活中的各种各样的玩乐设施的要求越来越多。因此我国众多的主题公园、游乐园及社区的纷纷建立，极大地带动了游乐行业的发展，各种各样的游乐设备的发明与升级改造，说明了游乐设备的潜在发展空间还是很大的。

高空揽月能带给人惊心动魄的刺激，极为受到人们的欢迎。越来越多的人去娱乐场所去体验高空揽月所带来的惊心动魄的刺激。所以高空揽月是有发展前途的，随着设计的深入能够发现和改正其中的缺陷，使其越来越好。

1.2设计要求、原则以及研究的主要内容

在老师的指导下独立进行分析，根据查阅各种资料选定合理的设计方案。在老师的指导下独立完成各零部件的设计及尺寸的确定，设计出装配图。查找有关的文献，按照学校的论文要求撰写不少于10000字的说明书。翻译至少0.5～1万印刷符（不少于3000汉字）有关技术资料（并附原文）。

而研究的主要内容是了解高空揽月的工作原理，然后通过所学知识及查找资料先设计出高空揽月的总体结构，再确定其各部位的零件及型号，还要通过资料查找然后计算并确定其相应的参数。最后再进行零部件的校核并绘制其装配图及零件图。

参考文献

[1]濮良贵，陈定国，吴立言.机械设计[M].北京：高等教育出版社,2013

[2]刘鸿文.材料力学I.北京：高等教育出版社，2010

[3]程靳、程燕平等.理论力学I.北京：高等教育出版社，1961

[4]肖珑.机械制造基础.郑州：河南科技技术出版社，2006

[5]赵雪松、任小中、余华等.机械制造装配设计.武汉：华中科技大学出版社2009

[6]何铭新、钱可强、徐祖茂.机械制图.北京：高教育出版社2010

[7]任小中.机械制造技术基础.科学出版社.2011

[8]孙恒、陈作模、葛文杰.机械原理.北京：高等教育出版社.2005

[9]王昆，何小柏，汪信远.机械设计课程设计[M].北京：高等教育出版社,1995

[10]王三民.机械设计计算手册[M].北京：化学工业出版社，2009

[11]沈鸿.机械工程手册.北京：机械工业出版社，1982

[12]王少怀、高红霞等.机械设计实用手册.北京：机械工业出版社2008

[13]何永熹、武充沛.几何精度规范学.北京：北京理工大学出版社2006

[14]吴宗泽.机械设计.北京：中央广播电视大学出版社，1998

[15]成大先.机械设计手册.北京：化学工业出版社，2008

内容简介：: 自动咖啡机机电驱动研磨系统的现代化本文所指的是意大利浓咖啡机高质量和提高自动化水平及生产率的一些可能性。现在的机器需要手工来调整咖啡豆的质量。为了消除这一缺陷已开发了一个可调的直流伺服电机系统来实现咖啡数控磨床。计算机仿真结果表明所提出的机电驱动系统的咖啡机的实用性。关键词：咖啡机，机电系统，直流伺服电机，数控1.前言咖啡机是一种几乎可以在每一个家庭和办公室东能看到的应用，社会已经接受了咖啡作为新人类的一种必要性。咖啡机 1 ， 2 ， 3 由于其技术的发展和自动装置的可达性已经开始变得令人难以置信的复杂。为咖啡机复杂程度的提高提了一种的咖啡，作为结果，是一种本高质量的。本文的的在于开发一种可以调整磨咖啡豆质量的机电自动系统。2.现在咖啡机提取咖啡的方法的咖啡一个一的技术所人。受的流的咖啡为意大利浓咖啡。经大量的实， currency1实出了一些“的数来fifl提意大利浓咖啡。这些技术数已经由意大利浓咖啡家1在表1出。表1 已的意大利浓咖啡技术数数磨的咖啡” 7.0g0.5水的出度 90 3 度 67 3 水 9bar1 255 30 2.5以这些技术数现技术的可能性，可以种提工，：1. 提手 -这种手出，可以达到提意大利浓咖啡的控的 9bar。可以磨的咖啡的调整。2. 提手 -这种手出一个系统能控的在9bar咖啡于种度。3. 提。1986 公出装置2。这个提出了程自动化的可能性。由个：a. 动机来磨咖啡，b. 咖啡用的咖啡，c.用92 的水通9bar 的出咖啡，d.把咖啡渣放抽屉。3.超级自动化类的咖啡机的机电系统结构nts 从历史上看，意大利浓咖啡的是十九世纪和二十世纪初的技术革命产物。技改变了从一个咖啡壶到新复杂的类型，这是超级自动化机器，一个自动化的程，从意大利浓咖啡开始到的提磨豆结束。图1表示出了一种这样的机电系统。就像前所提到的，液系统必须的水和蒸汽的功能特点。这个系统的结构锅炉热水配和蒸汽道热器。水是由电磁泵提的水量，由涡轮流量计测量。图1 超级自动化机电系统案系列通磨咖啡的必要量的测量和放来所必要的动作，该系统是由以 ” ：液系统3必须的水和蒸汽的功能特点。图2出了该系统的结构图，可以看到热水锅炉热水配和从锅炉蒸汽道来的热热水蒸汽。水是由电磁泵提的水量，由连接道系统的低涡轮流量计来测量。动机-为每个咖啡作程的咖啡量剂量在动范围内，在那较高剂量的结果就是一浓的咖啡，较低剂量的结果就是一较淡的咖啡。配控程是通计量室的咖啡磨，一个微型开关激活，微动开关信号传送到CPU 磨电机关闭。磨机是由两个旋转的锥形的电气毛刺磨，两个旋转的锥形就是上磨盘。其磨等级是通螺纹式调整上磨盘的高度来达到的。磨机主要个主要” ：nts1. 磨盘；2. 以40:1的速比降低磨机主电机的转速的减速箱；3. 直流电流，240V的磨机主电机。系统执一些重要的动作，来自磨系统的咖啡和为了这些动作而含的一子系统，所示：1. 装置的提在第2节描。2. 齿轮系统这个子系统是用来带动在装置运动的。齿轮马达是一个可逆的直流电机，在3035V状态由CPU控。图2 喜客快速蒸汽液热系统本咖啡机的整个系统由数控系统控，该数控系统由两个电子板和一按钮显示控系统。第一个板是用来连接咖啡机的功率的电电子板。第二个板是用来理来自传感器和换能器的信号的。央理 CPU收集了所的输信号，析们，然后根据程序安装就可以了。4.咖啡机磨床的调整系统的现化因为是在前一” 的，一些关于意大利浓咖啡的“的特点和和一些范意大利浓咖啡家所控表1。前的自动咖啡机的和控系统可以提必要的水的度，，流量和流程的，是磨程是自动可调的，可以得出结，系统是自动化的，在，咖啡豆的质量发生变化，需要一个技术人是必要的。所以，提的的质量，咖啡豆的质量由因，主要磨程的因。这些因，和性质的和们的一些：1. 咖啡的 2. 度水平nts3. 可以得出结，在磨程的和水平上，咖啡豆的质量会大的，为了磨床的调整系统现化，必要了咖啡豆的质系统的其的，这在的列显示：1. 泵磨水平液系统，特是在室装咖啡的泵的流量和所需要的水。接fl咖啡可以描为一个水的物质，通和这个电咖啡的数的变化而变化。这种变化是咖啡的数比，因，于水必要的是大的数较高和较低的流速。计量泵数据集程后，可以在图现咖啡数图构流量和电流的关系。在咖啡的数从0 的磨到4 磨，所需要的数达到2。图3 流量和电流咖啡数图2. 磨咖啡率大磨。咖啡数currency1 ，磨currency1。于自动调节系统，为了“测调整作的必要性和于来执所需的作，必要收集一些测数据。到以上列的咖啡数大的，的fifl咖啡等级的质量的的一数是水在程的流量。这种控可以直接执，通控液系统的流量表的实流量，接通泵来控电流。和的案是流量的直接控。为了调整磨盘和动磨上来和磨来，必要磨床的调整按”和逆磨磨。由技术人实调整几个，在列出来：1. 为第一提 “ 实需要调整磨。2. 于一个磨，调整按” 转动几度，逆转动来磨。重要的是，调整的实转能 currency1轮，会电机。nts图4 磨床1- 调整 2- 安装的上” 磨盘图自动齿轮调整系统提为“ 新调整。调整程的特点是，实的新调整在第二一提，于该磨床是咖啡磨的调整。果一的调整是必要的和重复，这些动作可以重复。到列的和实，这是磨系统调整的一可能的程序，自动化调整系统重复们和改一些磨系统的可重复性。以图磨系统的结构案为表，提出调整显示系统。nts图6 该电机的系统案到列的和实，这是磨系统调整的一可能的程序，自动化调整系统重复们和改一些磨系统的可重复性。以图磨系统的结构案为表，提出调整显示系统。必要的改：齿轮是为了安装在磨床的调整自动调整系统的可能性图，到调节齿的数可能是，所以每个齿。伺服电机是调整系统的，提调节的必要的运动。到需要在两个动这一实，一个直流伺服电机，通改变性来改变的旋转，提了一种的连接。为了数要必要的直流电动机数据的计算一个调整所需的；调节的直；电机上齿轮的直；stad 1=mmDar 95=mmDsh 38=mmLb 10nts 一个一的度调节；调节的度；运动速度的调整；于以上计算，以可逆直流伺服电机的类型作为表在图是的技术数。所伺服电机提了必要的运动速度和调整是。图类型的直流伺服电机主要数到这一实，程序重新程的喜客家数上控系统可以，而前的工作主是提出机电现化系统的微理器到自动化是必要的调整系统，整个系统功能测磨床的功能，电器作为一个程，发出信号。图为微理器的程。mmDL arar 3.29895 = pipimin200360 mmLV bad =mmDL shsh 4.11914.338 = pimin68.14.119200 rotLVshadc =nts图8 微理器的程4. MATLAB仿真的研磨机的调整系统的实，了们一个的可能性析计算，于实的钱，是伺服电机工作在所的减速机“ 系统运程的调整运动。这个的MATLAB 用于simulincSimPowerSystems库。伺服电机的由商提的初始数：MH145 电机；额功率；齿轮比；效率；标电；电枢和励磁数；原后的标速度；额电流；直流电动机的数计算WPn 45.2=1:10=i %25VdcUn 27=;70;5.136;1;7.16HLRHLRffaa=min145rotnr =AIn 6.0=nts 标角度转子速度：3额矩：4 现化的咖啡机作数应的机电系统型的 5 的关系。该析型图9 块的直流电机，减速器和齿轮调整数。图9 直流电机速度减的调节系统仿真执了两个的负载:恒负载和机载荷,表了的咖啡豆在磨程质量。后的仿真结果显示的前型的范围。表示范围出图10的恒负载载荷和图11的表示结果的机载荷。仿真表明, 机磨床上的负载角偏转12内足以调整程。sradinnn 8.15160101452602 = pipimNPMnnn = 0161.08.15145.2nts图10 在的直流电机减速器的仿真结果恒负载系统A 磨床的调整的偏转角度；B调节系统的直流伺服电动机的电枢电流。图。在的直流电机减速器的仿真结果机载荷的系统A磨床的调整的偏转角度；B 调节系统的直流伺服电动机的电枢电流。结前的工作的提到了：自动调整系统可以提必要的设置和调整咖啡机,得到的咖啡和已经执以作: 理的调整系统的必要性。已提出的可能性。nts 直流电机和计算速度降低。提出的可能性用microprossesor自动化性能的情况 , 果可能获得SAECO程序重SAECO数控系统。设计和执 ,以析和“ 所：电动机和减速机。仿真表明, 机磨床上的负载角偏转在 - 内是足的调整程。设计的自动调整系统可以作为一个的intermediant divise poffesional磨床和proffesional咖啡机为了提的咖啡的质量。引用的意大利浓缩咖啡和卡布奇诺咖啡。 Saeco技术支 Ulka咖啡师一般录El- otor技术支ntsnts洛阳理工学院毕业设计（论文）任务书填表时间： 2015 年 4 月 8 日（指导教师填表）学生姓名袁崇伦专业班级 B110208 指导教师布占伟课题类型毕业设计题目娱乐设施高空揽月的机械设计主要研究目标 (或研究内容 ) 了解高空揽月的工作原理，然后通过所学知识及查找资料先设计出高空揽月的总体结构，再确定其各部位的零件及型号，还要通过资料查找然后计算并确定其相应的参数。最后再进行零部件的校核并绘制其装配图及零件图。课题要求、主要任务及数量（指图纸规格、张数，说明书页数、论文字数等） 1、应在老师的指导下独立进行分析，根据查阅各种资料选定合理的设计方案。 2、在老师的指导下独立完成各零部件的设计及尺寸的确定，设计出装配图。 3、查阅与课题相关的文献，按要求格式独立撰写不少于 10000 字以上的设计说明书。 4、设计说明书内容完整，正确，排版格式符合学校要求。 5、翻译至少 0.5 1 万印刷符（不少于 3000 汉字）有关技术资料（并附原文）进度计划第一阶段（ 2 周）：调研、文献查询与阅读、资料分析、制定方案，写开题报告。第二阶段（ 2 周）：查阅资料，确定运动及动力参数并进行计算。第三阶段（ 3 周）：查阅相关资料，通过分析计算和查阅资料得出所用零部件尺寸，材料及确定尺寸公差等。第四阶段（ 4 周）：完成三维实体图，绘制装配图纸。第五阶段（ 2 周）：撰写设计说明书并准备答辩。第六阶段（ 1 周）：审核、互审、评阅、答辩 nts主要参考文献 1.濮良贵，陈定国，吴立言 .机械设计 M.北京：高等教育出版社 ,2013 2.刘鸿文 .材料力学 I.高等教育出版社 .2010 3.程靳、程燕平等 .理论力学 I.高等教育出版社 .1961 4.许福玲、陈尧明等 .液压与气压传动 .机械工业出版社 .1997 5.赵雪松、任小中、余华等 .机械制造装配设计 .华中科技大学出版社 2009 6.何铭新、钱可强、徐祖茂 .机械制图 .高教育出版社 2010 7.任小中、机械制造技术基础 .科学出版社 .2011 8.孙恒、陈作模、葛文杰 .机械原理 .高等教育出版社 .2005 9.王昆，何小柏，汪信远 .机械设计课程设计 M.北京：高等教育出版社 ,1995 10.大西清王三民 .机械设计计算手册 M.北京：化学工业出版社， 2009 指导教师签字：教研室主任签字：年月日 nts洛阳理工学院毕业设计（论文）开题报告系（部）：机械工程系 2015 年 4 月 8 日（学生填表）课题名称娱乐设施高空揽月的机械设计学生姓名袁崇伦专业班级 B110208 课题类型机械设计指导教师布占伟职称讲师课题来源生产 1. 综述本课题国内外研究动态，说明选题的依据和意义 1955 年美国出现了迪斯尼乐园 ,它是社会物质文明和工业水平发展到一定阶段的产物。 20 世纪 80 年代以前 ,我国的现代游乐设施几乎是空白。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迫切。在这种形势下 ,国产游乐设施的设计、生产应运而生。经过 20 多年的不断努力 ,我国的游乐设施从无到有 ,从小到大 ,从粗到精 ,从进口到出口 ,已逐步形成了包括设计、制造、使用、维修保养、越来越多的娱乐设施被研发出来投入生产及使用，其中高空揽月就是其中发展比较迅速的一种。高空揽月是公园游乐设备中的大型游乐设备 ,游客乘坐的吊箱在强离心力作用下 ,高速旋转翻飞 ,仿佛被推入超越时空的天体 ,翻江倒海、天旋地转 ,惊心动魄的刺激。高空揽月观览车设备性能优越、安全可靠、而且外形美观。高空揽月也是观览车是观览车系列之一，与其他观览车有所不同，旋转角度大，比一般的观览车升空高，速度当然也略高于其他观览车。高空揽月以压肩作为安全束缚，配以安全带作为二次保险。座舱旋转的同时，悬挂座舱的主轴在电机的驱动下做圆周运动。高空揽月越来越受到人们的欢迎，越来越多的人去娱乐场所去体验高空揽月所带来的惊心动魄的刺激。所以高空揽月是有发展前途的，随着设计的深入能够发现和改正其中的缺陷，使其越来越好。 nts2. 研究的基本内容，拟解决的主要问题研究的基本内容：了解高空揽月的工作原理，然后通过所学知识及查找资料先设计出高空揽月的总体结构，再确定其各部位的零件及型号，还要通过资料查找然后计算并确定其相应的参数。最后再进行零部件的校核并绘制其装配图及零件图。拟解决的主要问题：高空揽月的总体设计，其运动及动力参数计算，设计出总装配图，然后计算其主要零部件强度，确定零件的选用，用 SolidWorks 绘制其总装配图及其零部件图，设计说明书的编写。 3. 研究步骤、方法及措施（ 1）分析任务，查阅相关资料，确定其系统总体方案，然后完成开题报告；（ 2）通过对高空揽月的结构及其原理进行分析，通过查阅资料，计算高空揽月的运动参数及其结构框架的动力参数，确定各部位的零，然后对各部位零件进行强度的校核。再用绘图软件进行其总装配图及零件图的绘制。撰写设计报告；（ 3）修改并完善设计报告。研究方法：查阅相关资料。通过理论计算设计出满足高空揽月尺寸强度要求，绘制出设计图课题研究的措施：查找与课题相关的资料；利用已知的相关数据来计算工件材料所需承受的强度及刚度极来确定材料及所选用的零件的相关尺寸，然后用计算得出来的尺寸和查阅相关资料进行绘制图纸。最后分析存在的问题然后进行改进，直到达到设计要求。 4. 研究工作进度第一阶段（ 2 周）：调研、文献查询与阅读、资料分析、制定方案，写开题报告。第二阶段（ 2 周）：查阅资料，确定运动及动力参数并进行计算。第三阶段（ 3 周）：查阅相关资料，通过分析计算和查阅资料得出所用零部件尺寸，材料及确定尺寸公差等。第四阶段（ 4 周）：完成三维实体图，绘制装配图纸。第五阶段（ 2 周）：撰写设计说明书并准备答辩。第六阶段（ 1 周）：审核、互审、评阅、答辩。 nts3. 主要参考文献 1. 濮良贵，陈定国，吴立言 .机械设计 M.北京：高等教育出版社 ,2013 2.刘鸿文 .材料力学 I.高等教育出版社 .2010 3.程靳、程燕平等 .理论力学 I.高等教育出版社 .1961 4.许福玲、陈尧明等 .液压与气压传动 .机械工业出版社 .1997 5.赵雪松、任小中、余华等 .机械制造装配设计 .华中科技大学出版社 2009 6.何铭新、钱可强、徐祖茂 .机械制图 .高教育出版社 2010 7.任小中、机械制造技术基础 .科学出版社 .2011 8.孙恒、陈作模、葛文杰 .机械原理 .高等教育出版社 .2005 9.王昆，何小柏，汪信远 .机械设计课程设计 M.北京：高等教育出版社 ,1995 10.大西清王三民 .机械设计计算手册 M.北京：化学工业出版社， 2009 教研室意见教研室主任签字：年月日 nts洛阳理工学院毕业设计（论文） I 游乐设备（高空揽月）机械结构设计摘要目前，高空揽月是许多主题公园中常见的大型游乐设备 ,游客乘坐的座椅部分在摆臂的带动下 ,高速旋转翻飞 ,仿佛被推入超越时空的天体 ,翻江倒海、天旋地转 ,惊心动魄的刺激。高空揽月观览车设备性能优越、安全可靠、而且外形美观。高空揽月也是观览车是观览车系列之一，与其他观览车有所不同，旋转角度大，比一般的观览车升空高，速度当然也略高于其他观览车。高空揽月以压肩作为安全束缚，配以安全带作为二次保险。座舱旋转的同时，悬挂座舱的主轴在电机的驱动下做圆周运动。首先要了解高空揽月的工作原理，然后通过所学知识及查找资料先设计出高空揽月的总体结构，再确定其各部位的零件及型号，还要通过资料查找然后计算并确定其相应的参数。娱乐设施的投入使用最主要的就是保证游客的安全。所以高空揽月设计的各部分的强度要达到要求。关键词：高空揽月，总体结构，强度要求 nts洛阳理工学院毕业设计（论文） II Recreation Equipment (High Altitude Moon) Mechanical Structure Design ABSTRACT The moon is high altitude large recreation equipment in amusement park equipment, tourists traveling crane box by the strong centrifugal force, high speed rotation whipped, it was pushed beyond time and space objects, as the stimulus, brew storms on rivers and seas, be struck with fright. High performance on Ferris wheel superior, safe and reliable equipment, and beautiful appearance. The moon is high Ferris wheel is one of the main wheel series, unlike other Ferris wheel, a large rotation angle, was higher than the average speed of the ferris wheel, slightly higher than the other wheel. The moon with the shoulder as the altitude pressure safety restraint, with safety belt as the two insurance. At the same time, the main shaft of the suspension cabin is a circular motion of the motor. First, understand the working principle of the high altitude moon, then through the knowledge and find information to design the overall structure of the moon at high altitude, and then determine its parts and models,also, the corresponding parameters are calculated and determined by means of data search. Entertainment facilities put into use the main is to ensure the safety of tourists. So the strength of each part of the design to meet the requirements of the high altitude moon. KEY WORDS: High Altitude Moon， Overall Structure， Strength Requirementsnts洛阳理工学院毕业设计（论文） III 目录前言 . 1 第 1 章绪论 . 2 1.1 高空揽月的研究意义及依据 . 2 1.2 设计要求、原则以及研究的主要内容 . 2 1.3 高空揽月的工作原理 . 2 1.4 本章小结 . 3 第 2 章高空揽月的传动部分设计 . 3 2.1 减速装置的设计 . 4 2.2 回转支承与小齿轮的选择 . 6 2.2.1 回转支承的设计选择 . 6 2.2.2 小齿轮的设计选择 . 9 2.3 本章小结 . 10 第 3 章高空揽月各部位尺寸的设计及强度校核 . 11 3.1 各部位主要尺寸的设计 . 11 3.1.1 地梁和立柱的尺寸设计 . 11 3.1.2 摆臂的尺寸设计 . 13 3.1.3 其他部分尺寸的设计 . 14 3.2 各连接部分的强度校核 . 16 3.1.1 座椅仓部位螺栓及焊缝的强度校核 . 17 3.1.2 回转支承部位螺栓及焊缝的强度校核 . 18 3.1.3 支撑架部位螺栓及焊缝的强度校核 . 20 3.3 本章小结 . 22 第 4 章轴承的设计 . 23 4.1 轴承的选择 . 23 4.2 轴承的校核 . 23 4.3 本章小结 . 25 第 5 章高空揽月的总体运动方案 . 26 5.1 摆臂的运动分析 . 26 nts洛阳理工学院毕业设计（论文） IV 5.2 座椅部分的运动分析 . 28 5.3 本章小结 . 28 结论 . 29 谢辞 . 30 参考文献 . 31 nts洛阳理工学院毕业设计（论文） 1 前言上个世纪 80 年代之前 ,现代游乐设备在我国基本上是看不到的。但由于我国经济的快速发展，人们生活水平的提高 ,人们对游乐活动的需求也越来越多。在这种形势下 ,国产游乐设施的设计、生产应运而生。高空揽月作为比较受欢迎的一种游乐设备发展较为迅速。无论国内还是国外对高空揽月青睐的人越来也多，所以高空揽月的设计研发是符合人们的需求的。目前，许多游乐设备都存在安全隐患，也出过事故。因此此设计的高空揽月的各部分零部件要严格计算其强度要求，使其达到标准。本文研究的范围：了解高空揽月的工作原理，然后通过所学知识及查找资料先设计出高空揽月的总体结构，再确定其各部位的零件及型号，还要通过资料查找然后计算并确定其相应的参数。最后再进行零部件的校核。主要解决的问题有：高空揽月的总体设计；其运动及动力参数计算；总装配图的设计；其主要零部件强度计算及选用；零部件图的绘制；设计说明书的编写等。研究方法为查找与课题相关的资料；利用已知的相关数据来计算工件材料所需承受的强度及刚度极来确定材料及所选用的零件的相关尺寸，然后用计算得出来的尺寸和查阅相关资料进行绘制图纸。最后分析存在的问题然后进行改进，直到达到设计要求。 nts洛阳理工学院毕业设计（论文） 2 第 1 章绪论 1.1 高空揽月的研究意义及依据随着社会的发展和人们生活水平的提高，人们对生活中的各种各样的玩乐设施的要求越来越多。因此我国众多的主题公园、游乐园及社区的纷纷建立，极大地带动了游乐行业的发展，各种各样的游乐设备的发明与升级改造，说明了游乐设备的潜在发展空间还是很大的。高空揽月能带给人惊心动魄的刺激，极为受到人们的欢迎。越来越多的人去娱乐场所去体验高空揽月所带来的惊心动魄的刺激。所以高空揽月是有发展前途的，随着设计的深入能够发现和改正其中的缺陷，使其越来越好。 1.2 设计要求、原则以及研究的主要内容在老师的指导下独立进行分析，根据查阅各种资料选定合理的设计方案。在老师的指导下独立完成各零部件的设计及尺寸的确定，设计出装配图。查找有关的文献，按照学校的论文要求撰写不少于 10000 字的说明书。翻译至少 0.5 1 万印刷符（不少于 3000 汉字）有关技术资料（并附原文）。而研究的主要内容是了解高空揽月的工作原理，然后通过所学知识及查找资料先设计出高空揽月的总体结构，再确定其各部位的零件及型号，还要通过资料查找然后计算并确定其相应的参数。最后再进行零部件的校核并绘制其装配图及零件图。 1.3 高空揽月的工作原理高空揽月是通过分布在摆臂两侧的两个三相异步交流电动机经过减速装置传递功率，然后经过输出轴连接的小齿轮带动回转支承的转动，回转支承与活动臂链接带动活动臂的转动。而座椅部分是随着摆臂的转动而nts洛阳理工学院毕业设计（论文） 3 靠惯性通过轴承来转动。其传动方案如图 1 1：图 1-1 传动方案 1. 电动机 2.减速装置 3.小齿轮 4.回转支承 5.活动臂 1-4 本章小结：了解了高空揽月的研究意义与目的，按照毕业设计要求进行设计，简要说明了高空揽月的运动原理，以及确定了高空揽月的大体颤动方案。 nts洛阳理工学院毕业设计（论文） 4 第 2 章高空揽月的传动部分设计 2.1 减速装置的设计减速器的选择运用两级圆锥圆柱齿轮减速器，其运动简图如图 2-1：图 2-1 传动装置的运动简图 (1) 传动范围：一般 8-15. (2) 特点及应用：传动结构简单，能使传动效率高，结构紧凑。为防止尘土进入影响传动所以采用闭式齿轮传动。现代的机械中二级圆锥圆柱齿轮减速运用较多。由于转速需要变向和减速所以齿轮的设计不会相对与轴对称，因此需要轴具有较大的刚度。运转速度较大的齿轮应设计在离输入扭矩远的一侧，用来减小载荷分布不均的情况。由上述可知，设计的这种传动方式满足设计要求，且工作较为可靠，结构较为简单成本低且效率。选择电机的类型： Y 系列三相异步电动机；高空揽月所需要的输入功率大约为 30KW 左右，而它有左右两面两个电机进行输出，所以每个电机的输出功率在 15KW 左右。 1).电机所需功率：总PPd （ 2-1） 654321 总（ 2-2）其中弹性联轴器： 99.01 ；圆锥齿轮传动效率： 98.02 ；滚动轴承的传递效率： 99.0643 ；圆柱齿轮传动效率： 97.05 nts洛阳理工学院毕业设计（论文） 5 所以总wd PP (2-3) 654321 wP KW43.16 高空揽月的摆动速度不能过大，所以得选择用同步转速为 1500r/min 的电机，所以选择的电机为 Y180M-4 型电机总功率为 : 18.5kw 电动机的转速： 1470r/min 2).传动比分配 nimn总（ 2-4) 减速器为 2 级圆锥圆柱齿轮减速器，故 21 )5.11.1( ii (2-5) 取 22.1i i ，故总传动比 22i2.1总i，可算得传动比。根据计算所得到的 1i 、2i 来求各轴的转速。本设计主要要用到的是关于转速的要求，由以上条件可知各个轴的转速：第轴的转速： min/i 0 rNN (2-6) 第轴的转速： m in/11 radiNN (2-7) 第轴的转速： nts洛阳理工学院毕业设计（论文） 6 m in/i 2 radNN (2-8) 3).减速器中所需要的齿轮的材料和它们的热处理方式如下选用的小齿轮材料为 Cr45 刚，经过调质处理，硬度为 HBS286241 ；而选择的大齿轮材料为 45 号刚，进过调质处理后，硬度为 HBS255230 ； 2.2 回转支承与小齿轮的选择 2.2.1 回转支承的设计选择我国自 20 多年前开始研发回转支承，到如今我国的回转支承的研究越发的完善。目前我国研发的回转支承已能满足各种机械的强度要求，为机械机行业的发展做出了很大的贡献。回转作为建筑机械上的主要传动零件，现在又许多游乐设备中也安装了回转支承用来进行传动。其中大型游乐设备高空揽月的摆臂就是通过回转支承与小齿轮进行啮合传动。但由于高空揽月游乐设备的特性，不会经常满载，转速不会过大，所以选择中型的回转支承 .中型的回转支撑的安全系数 3.115.1 sf。回转支承模型如图 2-2所示 : 图 2-2 回转支承的模型 nts洛阳理工学院毕业设计（论文） 7 1. 结构型式的选择在现代机械中能够经常用到的回转支撑有四种：单排球式、交叉滚柱式、双排球式、三排柱式。其中三排柱式虽然比其他回转支撑的承载能力大，有着明显的承载能力优势，但它的造价过高，而且适用于特重型满负荷且冲击大的机械，所以不考虑选择三排式回转支承。 (1)单排球式和交叉滚柱式额定静容量对比额定静容量0C大小决定了回转支承的承载能力和使用寿命，现以外型及安装尺寸完全相同的单排球式 )501600( Q 和交叉滚柱式 )361600( J 为例分析对比 : 1)单排球式（ 501600 Q 额定静容量（01C） s in02001 ZdfC（ 2-9） = 50s in895 0238 KN9.6476 式中 0f 滚道硬度系数， HRC55 55HRC 时为 2/38 mmN Z 滚动体个数滚道接触角，一般机械取 50 2)交叉滚柱式 )361600( J 的额定静容量（02C） s in20002 ZdfC（ 2-10） = 045s in2/1 2 28.03676 KN8.3398 式中 0L 滚动体有效接触长度通过上面的计算可知，交叉滚柱式静载能力比单排球低的多。但在现实的情况中交叉滚柱的静载能力和动载能力都与理论计算值有差别。其中主要是有两个原因：第一，滚道角度是存在大概 3误差；第二，由于交叉的缘故轴径向间隙的存在，使内、外套圈在工作时发生倾斜情况，这样会导致内、外套圈本应平行的对应滚道面，沿滚动体母线全长，最大可产生 0.1mm 左右的倾斜，因此，滚柱受载沿长度方向是不均匀的，两端应和差最大，最大应力高出平均应力很多，甚至一倍以上或更多，再加上nts洛阳理工学院毕业设计（论文） 8 两端的相对滑动，即使其负载尚未达到其额定载荷时，其最大应力已超出许用应力，而使滚道破坏失效。（ 2）单排球式和双排球式对比以 842300 JB 中双排球 112030021 为对象，先计算其额定静容量03C： 002003 90s in ZdfC（ 2-11） 110330238 KN6.3522 要是能保证其主要参数不变，以此来设计为单排球的型号，可以选则60500 d 的滚球。若取 500 d ，则单排球 501120 Q 的额定静容量为： 002002 50s in ZdfC（ 2-12） 050s in625 0238 KN4512 很明显0102 CC ，大 28%，不止这一个原因，由于双排球的形式为三片式、双滚道，所需要的材料较多，加工制造麻烦，运输时耗费的人力物力较大，一样0d的回转支承两种形式之间的差价能高达达 %10060 ，而且，双排球的滚道精度不容易磨削不容易达到所需的精度要求。由以上计算以及论述可知：高空揽月选择回转支承应以单排球式回转支承为最佳型式。 2. 规格尺寸的选择回转支承的滚道中心直径0D和滚动体直径0d是构成回转支承基本参数的核心参数，高空揽月选则的是单排球式回转支承。理论验证后可以说明的是所有的回转支承其00 /dD都有一个合适的选nts洛阳理工学院毕业设计（论文） 9 择区间，00 /dD的大小是根据额定动、静载能力相差不多的条件下经过计算得到的。计算结果是：单排球式 5030/00 dD。如果比上面所说的数值大的话则说明其使用寿命满足不了设计要求，反之的话则说明其使用寿命过长，使用寿命过短的话会造成回转支承较快的失效，而使用寿命过长则会造成材料的浪费。选用单排球式回转支承为0d=30mm，外齿式，小模数外齿。滚道中心直径（0D）和钢球直径（0d）是回转支承的两个主要的参数，回转支承的承载能力和使用寿命是由它们所决定的，同时其它参数的设计也是以它们的数值大小为依据的，因此两者设计的匹配是否合理既是回转支承设计水平的反映，也是影响主机选用的科学性、经济性和结构的合理性。通过对静载曲线和动载曲线分析得到的答案是： 4030/00 dD是相对来说还比较合理的主参数。所以选用回转支承的基本型号为 QU、 QW、QN 系列 900.25 型回转支承 ,如图 2-3：：图 2-3 回转支承主要参数有： D=1004mm d=792mm H=78mm mmD 9641 mmD 8362 n=20mm mmn 21 mmH 681 h=10mm b=58mm mmD e 1048 模数 m=8，安装尺寸通孔 A 型为 22mm,选用 M20 螺钉，齿数为 130. 2.2.2 小齿轮的设计选择 nts洛阳理工学院毕业设计（论文） 10 小齿轮模型如图 2-4：图 2-4 齿轮模型减速机输出轴的转速为大约为 min/63rad ，即小齿轮的转速约为 63rad/min回转支承与摆臂相连接，摆臂的转动速度不能过快，高空揽月旋转一周大约需要 4 至 5s,所以摆臂即回转支承的转动速度约为 0.26rad/s 即为15.6rad/min。已知回转支承的齿数为 130，所以所选小齿轮的齿数应为 23。小齿轮材料为刚 45Cr，进行调质处理，小齿轮的硬度为 HBS286241 。 2-3 本章小结本章首先确定了电动机的选择，然后通过电动机选择又确定了减速装置的选择。回转支承的合理选用，对传动以及安全的保证都重大的意义，本章通过各方面的分析，选择了合理的回转支承，根据其齿数以及转速和减速装置的输出轴的转速对比，选择合适的小齿轮 nts洛阳理工学院毕业设计（论文） 11 第 3 章高空揽月各部位尺寸的设计及强度校核 3.1 各部位主要尺寸的设计 3.1.1 地梁和立柱的尺寸设计地梁是和立柱是高空揽月的主要支承体，所以要保证高空揽月摆动时的安全性，立柱与地梁的设计要满足刚度要求。立柱是有四块厚度为 12mm 的钢板焊接在一起的，四块钢板的长度都是 4390mm，两块钢板的宽度为 536mm，另外两块钢板的宽度为 436mm。另外焊接的时候在离中间部分 700mm 和 1400mm 处各加两块厚度为 12mm的加强板，加强板的尺寸为 576mm 436mm。在加强板中间位置切割一个半径为 150mm 的圆。立柱如图 3-1 所示：图 3-1 立柱地梁也是有四块钢板焊接起来的如图 3-2，钢板的长度为 6780mm，也设计为 12mm，其中两块钢板的宽度为 436mm，另外两块钢板的宽度为576mm。地梁也需要加强板，加强板有四块是两侧对称的，尺寸为436mm 576mm,距离中心的 700mm 处两侧各加一块，距离中心 2900mm处再各加一块，加强板的中心也要各切割一个半径为 150mm 的圆。另外地梁的两端也要用两块尺寸为 436mm 576mm 厚度为 10mm 的钢板焊接。 nts洛阳理工学院毕业设计（论文） 12 图 3-2 地梁立柱与地梁是通过一段高度为 90mm 厚度为 12mm 四块刚板焊接一起的。其它尺寸与立柱的尺寸一样。还需要两块 640mm 740mm 12mm 的钢板，在钢板的四周钻上直径为 22mm 的圆柱孔如图 3-3，等间距分布，具体分布尺寸如图 2-4，两块块钢板切割一个 560mm 460mm 的四方形。图 3-3 圆柱孔的分布与立柱相接触的钢板四周加上加强筋，加强筋在每两个圆柱孔中间，厚度为 10mm。具体尺寸如图 3-4 所示： nts洛阳理工学院毕业设计（论文） 13 图 3-4 加强筋 3.1.2 摆臂的尺寸设计摆臂是靠着回转支承的转动而摆动的。摆臂也是有四块钢板焊接而成的厚度为 10mm，摆臂的一端与配重件连接，另一端与座椅部分通过轴承连接。其中两块钢板的宽度为 210mm,另外两块钢板的最宽处为 680mm,与配重连接一面的宽度为 580mm,距离最宽处 2100mm，与座椅一端连接部分的宽度为 540mm,距离最宽处 2400mm。摆臂中有三块加强板，加强板厚度为 10mm。其中两块是距离最宽处 800mm 处，分布在两侧，另外一块在与座椅部分连接的一面，距离最宽处 2000mm。与座椅部分连接的部分的宽面为 190mm，另两块板的宽度为 540mm，最下端切割成圆弧。摆臂的一块宽钢板的最宽处的中心切割一个直径为 270mm 的圆孔。另外一块宽的钢板上不切割。配重件的设计是为了减小输入功率的浪费和调整摆臂的重心位置，设计的配重件的尺寸如图 3-5 所示 : nts洛阳理工学院毕业设计（论文） 14 图 3-5 配重块尺寸摆臂的形状如图 3-6 所示：图 3-6 摆臂 3.1.3 其他部分尺寸的设计两摆臂中间是有一根圆柱作为支撑，圆柱为中空的，其厚度为 8mm，其长度为 5760mm，直径为 270mm，两端焊接一块直径为 350mm 的圆形的钢板，厚度为 20mm，与摆臂焊接在一起的是一段长 360mm 的圆柱，直径也为 270mm，圆柱贯通入摆臂，与摆臂的相对的另一快钢板的内壁焊接在一起，直径也为 270mm，厚度也为 8mm。立柱两侧是需要两个支承架来辅助支承立柱的，支架是由四块钢板焊接而成的柱壁厚 5mm，其中两块钢板的宽度为 50mm,另外两块钢板的宽度nts洛阳理工学院毕业设计（论文） 15 为 70mm。支架的两端是通过两个辅助连接连接到立柱和地梁上的，辅助连接的 ,辅助支撑与支架是通过两块钢板通过 M8 的螺栓连接在一起的，两块钢板的尺寸为 100mm 120mm 10mm，钢板焊接后还需要焊接三个筋加强连接强度。与地梁连接和与立柱连接的的辅助连接件如图 3-7 所示：图 3-7 辅助连接座椅部分是通过一块块著板焊接在一起的，只承载人的重量，强度要求不会很大，座椅部分如图 3-8 所示： , 图 3-8 座椅座椅是通过座椅舱与一直径为 160mm 的圆柱连接，而圆柱则是插入轴承圈内，与轴承连接在一起。其中还有加强筋，加强筋的厚度为 10mm。大概尺寸如图 3-9 所示： nts洛阳理工学院毕业设计（论文） 16 图 3-9 座椅仓两个地梁中间用支撑架填充，支承架是由两根工字形状的钢和一些支撑架组成的。其大致尺寸如图 3-10：图 3-10 支承底架工字形刚的厚度为 5mm,其中的三角形支撑管为 5mm 厚的钢板焊接而成的。高空揽月的各部分尺寸设计完成。另外支承底架上与地梁上平面还有50mm 的落差，为了节省金钱，而且填充物上只是为了让游客暂时停留，不需要承受很大的力，所以不需用钢板或者铁板来填充，用比较硬的木板来填充就行了。 3.2 各连接部位的强度校核 3.2.1 座椅仓部位螺栓及焊缝的强度校核座椅仓部分是通过螺栓组进行连接的，而螺栓为 M20。选择螺栓材料为 Q235，且选取它的性能等级为 4.6 的螺栓，这样可查的材料的屈服极限nts洛阳理工学院毕业设计（论文） 17 MPas 240 ,它的安全系数 5.1S 。座椅部分不管是运动时还是静止时，基本上没有轴向力，所以只算其垂直向下的力vF，当处于静止时：只有重力，两面两个接触面，一共 14 个螺栓，所以一个结合面只承受一半的重力。其一般重力为 20KN，查的结合面的摩擦系数 30.0f ，取防滑系数 2.11 K ，所以每个螺栓需要的预紧力为 zfFKF 10 （ 3-1） NN3.571430.014200002.1 校核螺栓所需预紧力是否满足要求对碳钢螺栓， M20 螺栓的公称直径 mmd 20 ,螺纹小径 mmd 171 AF s7.06.00 （ 3-2）已知 MPas 240，其中 2221 9.2261744 mmdA ，取预紧力的下限，即 NNAs 56.3 2 6 6 89.2 2 62 4 06.06.0 而要求的预紧力大约为 5714.3N，远小于所取螺栓预紧力下限的预紧力。当高空揽月运动的时候，座椅部分是靠惯性运动的，座椅的最大线速度为5m/s，此时每个螺钉需要的预紧力就会变大，而此时每个螺钉所需的预紧力大约为 rvMFF2001 141 （ 3-3） NN16.12857)145.0 520003.5714(2此时的预紧力为 12857.16N 还是远小于所选取螺栓预紧力的下限nts洛阳理工学院毕业设计（论文） 18 32668.56N，所以所选的螺栓满足要求。焊缝的校核焊缝的校核只计算其转动时的强度校核。此时的载荷为 rvMMgF21 （ 3-4） NN120000)5.052000102000(2 取焊缝的腰长为 mmk 5 .此时焊缝在连接面的投影面积 )2(2 thkA (3-5) 式中 mmh 200 ,t 为壁厚是 5mm。所以在焊缝危险截面上所产生的切应力是 AF7.0 1(3-6) MPaMPathkF4.56)522 0 0(827.01 2 0 0 0 0)2(21查表可查得焊缝的许用切应力 M P aM P a 4.561 4 00 ,所以焊缝满足强度要求。 3.2.2 回转支承部位螺栓及焊缝的强度校核回转支承是摆臂与立柱的连接部分，回转支承的转动带动摆臂的摆动。摆臂与回转支承的结合面与回转支承和立柱的结合面螺栓和焊缝所需的强度相差一个回转支承与一块钢板的重力，相差不大，所以只校核一个就行了。回转支承与立柱结合面螺栓强度的校核回转支承与立柱是通过十个 M22 的螺栓连接在一起的。根据普通螺纹标准可知螺纹的公称直径为 22mm，其螺纹小径 d=18.7mm。当座椅部分处于最下端时座椅部分靠惯性的运动速度最大，而此时螺栓受到的力也就最大。查的结合面的摩擦系数 30.0f ，取防滑系数2.11 K 。此时摆臂的摆动速度为 0.26rad/s，式中 1m 为一半座椅和人的nts洛阳理工学院毕业设计（论文） 19 质量约为 2000kg， v 是座椅部分的最大线速度为 5m/s， 1r 是与座椅部分连接受重力到回转支承的距离约为 1.5m，3m为摆臂下半部分的质量约为200kg， 4m 为摆臂上半部分与配重的质量约为 350kg， 2r 为配重部分连接受重力到回转支承中心的距离约为 1.2m,此时所受力大小 gmmwrmwrmrvmgmF )( 43224213211 (3-7) NN12549210)350200(26.02.135026.05.12005.052000102000 222 此时每个螺栓所需的预紧力为 ZfFKF 10 （ 3-8） NN6.376473.0101254922.1 对于碳钢的要求 AFs7.06.00 （ 3-9）其中已知 MPas 240， 2222 2757.1844 mmmmdA ，取其下限，所以 NNAs 3 9 6 0 0)2 7 52 4 06.0(6.0 要求的每个螺钉的预紧力为 37647.6，小于所取预紧力的下限，所以选择的螺栓符合强度要求。焊缝的强度校核由以上说明可知当座椅部分转到最下端时，焊缝承载的力最大。此时承载的力 1F 约为 125492N。取此处的焊缝的腰长为 k=8mm，所以此时焊缝在连接面的投影面积 )2(2 thkA (3-10) 式中 mmh 280 ,t 为壁厚是 12mm。所以在焊缝危险截面上所产生的切应力nts洛阳理工学院毕业设计（论文） 20 是 AF7.0 1(3-11) MPaMPathkF8.43)1222 8 0(827.01 2 5 4 9 2)2(21查表可查得焊缝的许用切应力 M P aM P a 8.431 4 00 ,所以焊缝满足强度要求。 3.2.3 支撑架部位螺栓及焊缝的强度校核支撑架起到辅助支承的作用，支架的主视图，如图 3-11：图 3-11 支架当高空揽月的摆臂部分转到与立柱垂直的时候，支架的承受力最大，计算此时螺栓和焊缝的强度是否满足要求。螺栓强度校核 1m为座椅部分和人以及摆臂与座椅部分的质量约为 2200kg, 2m 为配重块和与配重块连接部分摆臂的质量约为 500kg， 1r 约为 2.8m， 2r 约为 2.1m，此时支架承受的顺着支架方向向外的拉力 02221 37s in)rm( rmF 拉（ 3-12） nts洛阳理工学院毕业设计（论文） 21 NN80037s i n)26.01.250026.08.22 2 0 0( 022 连接部分是用十个 M8 的螺栓连接起来的，根据普通螺纹标准可知螺纹的公称直径为 8mm，其螺纹小径 d=6.8mm。对于碳钢的要求 AFs7.06.00 （ 3-9）其中已知 MPas 240， 2222 368.644 mmmmdA ，取对螺栓所需预紧力的下限，所以 NNAs 5 1 8 4)362406.0(6.0 而每个螺栓实际承受的预紧力约为 800N 远小于上值，所以所选用的螺栓满足其强度要求。焊缝强度校核由以上说明可知当座椅部分转到与立柱垂直时，支架焊缝承载的力最大。此时的承载的力 1F 约为 N800 。取此处的焊缝的腰长为 mmk 3 ，所以此时焊缝在连接面的投影面积 )2(2 thkA (3-10) 式中 mmh 100 ,t 为壁厚是 5mm。所以在焊缝危险截面上所产生的切应力是 AF7.0 1(3-11) MPathkF32)2(21 查表可查得焊缝的许用切应力 M P aM P a 321 4 00 ,所以焊缝满足强度要求。高空揽月所选钢材为 Q235，即这种刚的屈服强度为 235MPa。当高空揽月运动到座椅部分处于最低端时，地梁与立柱接触部分承受的力最大，此时总m为高空揽月地梁部分以上的一半质量 2221122 mrrmrvmgmF 总（ 3-12） nts洛阳理工学院毕业设计（论文） 22 NN3.12986226.01.235026.08.22005.052000103000 222 ）（立柱与地梁的接触面积为 219440 mms 所以接触面的屈服强度为 SFQ（ 3-13） MPaMPa2.2453603.129862 次数值小于所选钢材的强度要求，所以所选钢材满足要求。 3.3 本章小结本章确定了各部分的尺寸，也对需要校核的部分进行了强度校核。经过强度校核确定了所选的各种螺栓满足强度要求，各部位的焊缝的强度也满足设计需要。满足了各种强度要求确保了高空揽月的安全性，确保生产出来的产品运转时的安全。 nts洛阳理工学院毕业设计（论文） 23 第 4 章轴承的设计 4.1 轴承的选择高空揽月的所用的轴承是用来承载座椅部分的，与圆柱相接触。由于高空揽月的体积较大，承载的座椅和人质量较大还有保证安全，所以圆柱的的尺寸不能太小，我选择用直径为 160mm 的圆柱，所以选择的轴承的内径也为 160mm,而且其接触面应较大，所以我所需要的轴承为双排圆柱滚子 3032NN 型号的轴承。 4.2 轴承的校核由于高空揽月的座椅部分是做的圆周运动，所以轴承受到的有轴向力，需要计算其径向力。静止不动时只承载座椅以及人的重力。每个座椅以及人的重量按 200kg 来算，其中人按 60kg 算，一共有 20 个座椅，可承载 20个人，圆柱以及连接部件的重量按 100kg 来算。空载时其重力为：空F=空Mg+Mg=20坐Mg+Mg （ 3-1） =20 140 10N+100 10N =15KN 满载时其重力为：满F=总Mg+Mg (3-2) =200 20 10N+100 10N =41KN 当高空揽月运转的时候，其落到最下端的时候，座椅部分的运转速度最大这个时候轴承的承载力也最大，座椅部分的最大线速度为 5m/s，其回转半径按 0.4m 来计算，此时其重力为：动F=满F+总M r2v (3-3) nts洛阳理工学院毕业设计（论文） 24 =41000N+200 204.052 N =291KN 轴承的受径向力情况如图

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