毕业设计（论文）-弹射救生装置设计

[2]表6-1初选深沟球轴承6306，基本尺寸为。5.2.3中间轴的设计计算及校核中间轴的受力情况如图5-8：图5-8(1)计算齿轮受力第一级大斜齿轮受力分析（，）大斜齿轮周向力大斜齿轮径向力大斜齿轮轴向力第二级小斜齿轮受力分析（，）周向力径向力轴向力(2)做出弯扭矩图以轴左端为原点，经简化后各段长度分别为=27.5mm，=52.5mm,=32mm。水平方向受力情况如图5-9：图5-9解得=-124N=1391.8N垂直方向如图5-8：图5-10解得=-43N=-611N弯矩图5-11如下：图5-11扭矩T==44.83，扭矩图5-12如下:图5-12（3）校核轴的强度载荷水平面H竖直面V支反力=-124N=1391.8N=-43N=-611N弯矩总弯矩扭矩T=44830表5-2根据教材REF_Ref41203422\r\h[1]式15-5及计算得到的表5-2的数据，取，轴的计算应力（公式中）由教材REF_Ref41203422\r\h[1]表15-1查得45钢的许用弯曲应力符合要求。5.2.4中间轴轴承寿命的校核中间轴上的轴承选用GB／T276-94深沟球轴承6306，基本额定动载荷C=27KN，计算如下：（1）求两轴承受到的径向载荷和由力与力矩平衡方程，求得两轴承受力为又左端承受到径向载荷右端承受到径向载荷（2）求两端轴承的计算轴向力对于低速轴左端轴承所以，取x=1y=0而对于右端轴承由教材表13-5有：x=0.56y=2，又由教材REF_Ref41203422\r\h[1]表13-6，中间轴受轻微冲击，所以取，则当量动载荷为：因为所以按轴承2来计算寿命（3）计算轴承寿命（球轴承，式中=3）符合设计要求。5.3低速轴及其轴承、键的设计5.3.1确定低速轴的直径和长度 选取轴的材料为45钢，调质处理。由教材REF_Ref41203422\r\h[1]表15-3取=110由于此处要安放键，故该最小轴径应再放大7%，可取。最终低速轴的设计参数如图5-13所示：图5-135.3.2低速轴轴承的选择第二级齿轮传动同样是斜齿轮齿轮传动，低速轴同时受径向载荷，故采用深沟球轴承，由于，考虑到轴向定位和轴承装拆方便，同时防止齿轮干涉低速轴，查手册REF_Ref41204709\r\h[2]表6-1初选根据GB／T276-94深沟球轴承6306，基本尺寸为。5.3.3低速轴的设计计算及校核低速轴的受力情况如图5-14：图5-14(1)计算齿轮受力第Ⅱ级大斜齿轮受力分析（，）周向力径向力轴向力(2)做出弯扭矩图以低速轴的左端点为原点，简化后各段长度分别为L1=80mm，L2=33mm。水平方向受力如图5-15：图5-15解得=607N=1471N垂直方向上受力情况如图5-16：图5-17利用力学知识建立方程：解得=548.75N=230.25N分别作出水平弯矩图、垂直弯矩图、总弯矩图5-18如下：图5-18扭矩T==145.46，做出扭矩图5-19如下:图5-19（3）校核轴的强度载荷水平面H竖直面V支反力=607=1471N=548.75N=230.25N弯矩总弯矩扭矩T=145460表5-3根据教材REF_Ref41203422\r\h[1]式15-5及所计算得到的表5-3内数据，取，轴的计算应力（公式中）由教材REF_Ref41203422\r\h[1]表15-1查得45钢的许用弯曲应力符合设计要求。5.3.4低速轴轴承寿命的校核低速轴选用的轴承为GB／T276-94深沟球轴承6209，其基本额定动载荷C=31.5KN，计算如下：（1）求两轴承受到的径向载荷和，，由于低速轴不受轴向载荷，且由教材REF_Ref41203422\r\h[1]表13-5知：深沟球轴承最小e值为0.22，假设轴向力全部由右端的深沟球轴承承受，那么对于左端的轴承，有所以，取x=0.56，y=2，对于右端的轴承，有又由教材REF_Ref41203422\r\h[1]表13-6，取，则当量动载荷为：因为所以按轴承2来计算寿命。（2）计算轴承寿命轴承的使用寿命能够满足使用要求。5.4输出轴的设计输出轴位于支架的最上端，两端装有深沟球轴承，用以支承传动部件，减少摩擦。输出轴的材料选用为45钢，调质处理教材REF_Ref41203422\r\h[1]表15-3取=110由于输出轴与带轮之间、发射杆与输出轴之间要安放键，故该最小轴径应再放大7%，最后取。最终输出轴建模如下图5-20所示：图5-20

第6章键连接的选择和计算6.1电机轴与联轴器键连接的选择和计算电机伸出轴与金属弹性联轴器连接起来，选用单圆头普通平键（C型），轴径d=24mm，查手册REF_Ref41204709\r\h[2]表4-1应选键的截面尺寸为，此段轴长为50mm,取键长L=50mm，由教材REF_Ref41203422\r\h[1]式6-1有：，式中k=0.5h=3.5mm，=L-b=50-8=42mm又由教材REF_Ref41203422\r\h[1]表6-2查得许用应力>，该键强度满足设计要求。6.2高速轴与联轴器键联接的选择和计算校核高速轴的轴端与金属弹性联轴器用键联结，选用普通圆头平键（A型），轴径d=24mm，查手册REF_Ref41204709\r\h[2]表4-1应选键尺寸为，此段轴长为52mm,取键长L=50mm，由教材REF_Ref41203422\r\h[1]式6-1有：，式中k=0.5h=3.5mm，=L-b=50-8=42mm又由教材REF_Ref41203422\r\h[1]表6-2查得许用应力>，该键强度满足要求。6.3高速轴与小齿轮键联接的选择和计算校核此处选用圆头普通平键（A型），轴径d=18mm,查手册REF_Ref41204709\r\h[2]表4-1应选键的截面尺寸为，此段轴长为38mm,键长取L=36mm，由教材REF_Ref41203422\r\h[1]式6-1有：,式中k=0.5h=3mm，=L-b=38-6=30mm又由教材REF_Ref41203422\r\h[1]表6-2查得许用应力>，该键强度满足要求。6.4中间轴与大齿轮键联接的选择和计算校核此处选用普通圆头平键（A型），轴径d=40mm,查手册REF_Ref41204709\r\h[2]表4-1应选键的截面尺寸为，此段轴长为38mm,键长取L=32mm，由教材REF_Ref41203422\r\h[1]式6-1有：，式中k=0.5h=4mm，l=L-b=32-12=20mm又由教材REF_Ref41203422\r\h[1]表6-2查得许用应力>，该键强度满足要求。6.5中间轴与小齿轮键联接的选择和计算校核此处选用普通圆头平键（A型），轴径d=25mm,查手册REF_Ref41204709\r\h[2]表4-1应选键的截面尺寸为，此段轴长为47mm,键长取L=45mm，由教材REF_Ref41203422\r\h[1]式6-1有：，式中k=0.5h=3.5mm，=L-b=45-8=37mm又由教材REF_Ref41203422\r\h[1]表6-2查得许用应力>，该键强度满足要求。6.6低速轴与齿轮键联接的选择和计算校核此处选用普通圆头平键（A型），轴径d=44mm，查手册REF_Ref41204709\r\h[2]表4-1应选键的截面尺寸为，此段轴长为47mm,取键长L=45mm，由教材REF_Ref41203422\r\h[1]式6-1有：，式中k=0.5h=7mm，=L-b=90-22=68mm又由教材REF_Ref41203422\r\h[1]表6-2查得许用应力>，该键强度满足要求。6.7低速轴与小带轮键联接的选择和计算校核此处选用普通圆头平键（A型），轴径d=55mm，查手册REF_Ref41204709\r\h[2]表4-1应选键的截面尺寸为，此段轴长为52mm,取键长L=50mm，由教材REF_Ref41203422\r\h[1]式6-1有：，式中k=0.5h=7mm，=L-b==36mm又由教材REF_Ref41203422\r\h[1]表6-2查得许用应力>，该键强度满足要求。6.8输出轴与大带轮键联接的选择和计算校核此处选用普通圆头平键（A型），轴径d=70mm，查手册REF_Ref41204709\r\h[2]表4-1应选键的截面尺寸为，此段轴长为120mm,取键长L=80mm，由教材REF_Ref41203422\r\h[1]式6-1有：，式中k=0.5h=7mm，=L-b==36mm又由教材REF_Ref41203422\r\h[1]表6-2查得许用应力>，该键强度满足要求。

第7章发射装置的设计7.1发射杆的设计发射杆的设计是利用杠杆的原理进行发射，其中分为动力臂和阻力臂，在电机发动时，动力通过各级传动到达输出轴，输出轴发生旋转，此时悬挂有配重的一端为阻力臂，装有救生圈的一端为动力臂；当电机停止时，装有配重的一端为动力臂，装载救生圈的一端为阻力臂，配重的重力势能转化为救生圈的动能，完成发射的任务。发射杆的设计如图7-1：图7-17.2配重的选择采用标准的救生圈GB4302-2007，救生圈外径不超过800mm，内径不超过400mm。假设弹射救生装置发射的救生圈在物理学上是进行平抛运动，发射角为，初速度为，同时假设救生圈为质点，空气阻力为0。现在将平抛运动分解为X轴与Y轴，则救生圈在X轴方向上做匀速直线运动，速度为初速度；同时救生圈在Y轴上做自由落体运动，加速的为g（重力加速度）。救生圈的飞行时间为,则飞行的距离既射程为，。现在设计一个射程在5~10m的弹射急救装置，重力加速度g取9.8，将最大射程10m，带入公式中，求得=13.5m/s。图7-2分析如图7-3所示其中A点代表的处于未发射状态下的救生圈，B点为未发射状态下的配重；其中点代表的发射后的装有救生圈杆的位置，点为发射后下的配重的位置。根据计算B点与的高度差，得到，即在发射的过程中配重下降了0.334m。在纯理论的模型下，配重的重力势能转化为救生圈发射的速度，根据机械能守恒定理，配重减少的重力势能全部转化为救生圈的动能，于是得到 解得 由此得到配重的重量至少为68kg。

结论本次毕业设计所设计的弹射急救装置是一种专门应用于标准救生圈的弹射装置，由于中国甚至是整个世界对于溺水者的救援措施都不到位，导致这种急救弹射装置目前来说的发展为空白，本设计通过对以往的投石器进行对比以及分析，确定了更加合理的结构和方案，将古代人的思维与现在的科学、机械相关进行融合，在一定条件下更加优化了发射的方法，通过计算确定了合理的参数保证整个设备运行的平稳，将电能转换为动能，以及最后利用最为简单的重力势能完成最终的发射。通过阅读相关的论文、书籍以及网络等方式收集国内外相关装置的信息资料，比较设备的优缺点、经济成本以及是否能够应用于实践，最后择优创新地选择了本次毕业设计，同时对其进行改善和提升。在进行设备地改进提升时，并非单纯的替换掉整个装置的相关零部件，而是要通过自己的思考，查阅相关的专业书籍、阅读大量论文，对其内部结构进行测算，确定的参数要保证满足本次设计的要求。通过严密的计算，以及校核之后，接着就是通过三维绘图软件将这些大大小小的零件绘制出来，按要求将各个零部件配合起来，同时最后完成组装，紧接着就是进行仿真模拟，以确保在真正投入使用的时候不会出现大的差错。在满足各项要求之后，将所有的三维模型通过二维图纸导出，然后使用二维绘图软件进行尺寸、参数的标注，并核对修改，最终能够保证设计出来的弹射急救装置时最合理的。独自完成毕业设计的过程对于我来说是人生一笔宝贵的财富，通过阅读各个专业的书籍我学会了很