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中國(guó)地質(zhì)大學(xué)長(zhǎng)城學(xué)院2012屆畢業(yè)設(shè)計(jì)
中國(guó)地質(zhì)大學(xué)長(zhǎng)城學(xué)院
本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)
題目 游樂設(shè)施行走裝置的設(shè)計(jì)
系 別 工程技術(shù)系
專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化
學(xué)生姓名 張玉琴
學(xué) 號(hào) 05208303
指導(dǎo)教師 孫曉燕
職 稱 助教
2012年 5 月 7 日
摘 要
本課題是關(guān)于游樂設(shè)施行走裝置的設(shè)計(jì)，游樂設(shè)施是指用于經(jīng)營(yíng)目的，在封閉的區(qū)域內(nèi)運(yùn)行，承載游客游樂的載體。本設(shè)計(jì)包含有兩種運(yùn)動(dòng)：行走裝置擺動(dòng)和旋轉(zhuǎn)。往復(fù)擺動(dòng)的傳動(dòng)路線是：直流電機(jī)→皮帶傳動(dòng)→鏈傳動(dòng)→驅(qū)動(dòng)輪。行走裝置旋轉(zhuǎn)采用機(jī)械傳動(dòng)，傳動(dòng)路線是：直流電機(jī)→帶傳動(dòng)→減速器→齒輪→回轉(zhuǎn)支承裝置→行走裝置。
本文分兩部分，設(shè)計(jì)說明書和設(shè)計(jì)計(jì)算書。設(shè)計(jì)說明書介紹了華夏飛碟行走裝置的背景和發(fā)展趨勢(shì)及設(shè)計(jì)依據(jù)和設(shè)計(jì)方案。設(shè)計(jì)計(jì)算書闡述了華夏飛碟運(yùn)行驅(qū)動(dòng)裝置計(jì)算、主要受力零件強(qiáng)度計(jì)算、主要受力零件疲勞強(qiáng)度的校核等。
關(guān)鍵詞：行走裝置； 運(yùn)動(dòng)； 受力； 計(jì)算
ABSTRACT
This 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 錄
1.緒論....................................................................................................................................................................1
1.1前言 1
1.2設(shè)計(jì)目的 1
1.3發(fā)展趨勢(shì)及背景 1
1.4設(shè)計(jì)依據(jù).................................................................................................................................................2
1.5設(shè)計(jì)方案.................................................................................................................................................2
1.5.1運(yùn)動(dòng)方案及工作原理.................................................................................................................2
1.5.2結(jié)構(gòu)方案.....................................................................................................................................3
2. 設(shè)計(jì)計(jì)算書 5
2.1運(yùn)行驅(qū)動(dòng)裝置計(jì)算 5
2.1.1電機(jī)的選擇 5
2.1.2帶傳動(dòng) 5
2.1.3鏈傳動(dòng) 6
2.2主要受力零件強(qiáng)度計(jì)算 7
2.2.1軸 7
2.2.2行走輪軸 8
2.2.3側(cè)輪軸 10
2.2.4中間軸 11
2.2.5銷軸Ⅱ 13
2.2.6框架與支架 13
2.3主要受力零件疲勞強(qiáng)度的校核 14
2.3.1軸 14
2.3.2行走輪軸 14
2.3.3側(cè)輪軸 14
2.3.4中間軸 15
3.小結(jié) 16
參考文獻(xiàn) 17
致謝 18
18
1緒論
1.1前言
這次設(shè)計(jì)是對(duì)大學(xué)所學(xué)課程的一次深入的綜合性的連接，也是一次理論聯(lián)系實(shí)際的訓(xùn)練。因此，它在我們的大學(xué)學(xué)習(xí)生活中占有十分重要的地位。
就我個(gè)人而言，我希望能通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)對(duì)自己未來將從事的工作進(jìn)行一次適應(yīng)性訓(xùn)練，從中鍛煉自己分析問題、解決問題的能力，初步掌握設(shè)計(jì)行走裝置的基本原理和方法，擬訂設(shè)計(jì)方案，完成行走機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，為今后參加祖國(guó)的現(xiàn)代化建設(shè)打下一個(gè)良好的基礎(chǔ)。
由于能力所限，經(jīng)驗(yàn)不足，設(shè)計(jì)中還有許多不足之處，懇請(qǐng)各位老師多加指教。
1.2設(shè)計(jì)目的
本課題是關(guān)于游樂設(shè)施行走裝置的設(shè)計(jì)，游樂設(shè)施是指用于經(jīng)營(yíng)目的，在封閉的區(qū)域內(nèi)運(yùn)行，承載游客游樂的載體。隨著科學(xué)的發(fā)展，社會(huì)的進(jìn)步，現(xiàn)代游藝機(jī)和游樂設(shè)施充分運(yùn)用了機(jī)械、電、光、聲、水、力等先進(jìn)技術(shù)。本課題的設(shè)計(jì)目的是了解和掌握游樂設(shè)施中行走裝置的結(jié)構(gòu)及其工作原理，對(duì)行走裝置運(yùn)動(dòng)方案的設(shè)計(jì),對(duì)主要零件軸、車輪、大小皮帶輪進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，對(duì)其他零件進(jìn)行結(jié)構(gòu)和選型設(shè)計(jì)，對(duì)其關(guān)鍵部件進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算分析和校核，行走裝置的總體設(shè)計(jì)和行走裝置零部件的設(shè)計(jì)計(jì)算。
1.3發(fā)展趨勢(shì)及背景
我國(guó)游樂業(yè)起步較晚，20世紀(jì)80年代以前，現(xiàn)代大型游樂設(shè)施在我國(guó)幾乎是一片空白。往前可追溯到1951年由北京機(jī)械廠設(shè)計(jì)制造，安裝在北京中山公園的電動(dòng)小乘椅，那可能是我國(guó)的第一臺(tái)游藝機(jī)。20世紀(jì)80年代初，隨著改革開放的深入，國(guó)民經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展，人們生活水平不斷提高，人們對(duì)游樂活動(dòng)的需求也越來越旺盛。在這種形勢(shì)下，山東、江蘇、浙江溫州等地開創(chuàng)出各種戶外游樂設(shè)施，在國(guó)家政策鼓勵(lì)下，各個(gè)企業(yè)迅猛發(fā)展，產(chǎn)品遠(yuǎn)銷國(guó)外，被稱之為《中國(guó)教玩具之都》。隨著游樂業(yè)的發(fā)展，我國(guó)的游樂設(shè)施無(wú)論從設(shè)計(jì)到制造水平都不斷提高。品種也越來越多，從旋轉(zhuǎn)類到滑行類，從有動(dòng)力到無(wú)動(dòng)力，從固定式到移動(dòng)式，從地面到空中，從室內(nèi)到室外，從以前的單一型向綜合型都在轉(zhuǎn)變。研發(fā)過程中存在的實(shí)際問題，根據(jù)行走裝置乘坐人數(shù)、所在軌道長(zhǎng)度和半徑及轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速最大運(yùn)行速度等 ，基于力學(xué)分析，對(duì)行走裝置運(yùn)動(dòng)情況加以分析、深入研究。
1.4設(shè)計(jì)依據(jù)
法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)
《游樂設(shè)施安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程（試行）》
《GB8408-2000 游藝機(jī)和游樂設(shè)施安全》
《GB18159-2000 滑行類游藝機(jī)通用技術(shù)條件》
《GB50231-98 機(jī)械設(shè)備安裝工程施工及驗(yàn)收通用規(guī)范》
《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》
主要技術(shù)參數(shù)
整機(jī)技術(shù)參數(shù)
乘坐人數(shù)： 22人
軌道長(zhǎng)度： 約31米
軌道半徑： 16米
軌道最大高度： 7.5米
軌距： 1.8米
水平輪和軌道的水平控制間隙 5～10mm
防脫輪和軌道的上下控制間隙 5～8mm
轉(zhuǎn)盤外緣直徑： 6.22米
轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速： 8轉(zhuǎn)/分鐘
瞬時(shí)最大運(yùn)行速度： 8米/秒（28.8km/h）
上下微擺最大幅度： 0.32米
上下微擺頻率： 3次循環(huán)/分鐘(次/20秒)
飛碟沿軌道擺動(dòng)驅(qū)動(dòng)電機(jī) Z4-180-11 37KW 直流電機(jī)
轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電機(jī) Z4-132-11 11KW 直流電機(jī)
用電功率： 約70千瓦
電源要求： 三相交流380/220V±5%；
占地面積： 約29米×10米
整機(jī)使用壽命： 8年
1.5設(shè)計(jì)方案
1.5.1運(yùn)動(dòng)方案與工作原理
華夏飛碟包含有兩種運(yùn)動(dòng)：整體擺動(dòng)和座艙旋轉(zhuǎn)。
華夏飛碟是座艙整體沿圓弧形軌道做往復(fù)擺動(dòng)。為了使結(jié)構(gòu)緊湊，傳動(dòng)鏈短，擬采用自驅(qū)式，利用驅(qū)動(dòng)輪和軌道的摩擦力來實(shí)現(xiàn)。
與交流電機(jī)相比，直流電機(jī)有起動(dòng)力矩大、機(jī)械特性好、調(diào)速方便、可頻繁換向等優(yōu)點(diǎn)。故選用直流電機(jī)作為動(dòng)力源。
往復(fù)擺動(dòng)的傳動(dòng)路線（圖1）是：直流電機(jī)→皮帶傳動(dòng)→鏈傳動(dòng)→驅(qū)動(dòng)輪。
圖1：行走裝置擺動(dòng)路線
座艙旋轉(zhuǎn)采用機(jī)械傳動(dòng)，傳動(dòng)路線是：直流電機(jī)→帶傳動(dòng)→減速器→齒輪→回轉(zhuǎn)支承裝置→座艙。
1.5.2結(jié)構(gòu)方案
該設(shè)備主要由以下幾部分組成：
軌道支架（圖2） 由立柱、軌道等組成。立柱和立柱之間由連接結(jié)構(gòu)連接，立柱上端有連接板和軌道相連，以支撐軌道。軌道共三條，中間為驅(qū)動(dòng)用軌道，兩側(cè)為行走軌道。驅(qū)動(dòng)軌道由軌道支撐管支撐，在驅(qū)動(dòng)軌道上鋪有花紋板以增大摩擦力。行走軌道兩端設(shè)有防撞擋塊，以保安全運(yùn)行。
行走裝置（圖3） 由底架、輪組等組成。底架主要有框架和套筒兩部分，用螺栓連接在一起。在框架上安裝有實(shí)現(xiàn)擺動(dòng)的運(yùn)行驅(qū)動(dòng)裝置。套筒上端和回轉(zhuǎn)支承的內(nèi)圈相連。輪組有行走輪和水平側(cè)輪，水平側(cè)輪用以導(dǎo)向。
回轉(zhuǎn)裝置（圖4） 由回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置和回轉(zhuǎn)套筒兩部分組成?；剞D(zhuǎn)套筒和回轉(zhuǎn)支承的外圈連成一體。回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置減速器輸出端的小齒輪和內(nèi)齒圈嚙合，以實(shí)現(xiàn)座艙的轉(zhuǎn)動(dòng)。
平臺(tái) 由平臺(tái)支架和內(nèi)連接架組成。平臺(tái)上安裝著座椅，在座椅上設(shè)置有扶手、保險(xiǎn)壓杠和安全帶，可保障乘客安全。
站臺(tái) 為鋼結(jié)構(gòu)件。用做乘客上下。
電氣裝置 用來控制設(shè)備的運(yùn)行。
圖2：軌道支架
圖3：行走裝置
圖4：回轉(zhuǎn)裝置
2設(shè)計(jì)計(jì)算書
2.1運(yùn)行驅(qū)動(dòng)裝置計(jì)算
2.1.1電機(jī)的選擇
電機(jī)選Z4-180-11 P=37KW，n=1500r/min
2.1.2帶傳動(dòng)
輸入功率 P=40kw，輸入轉(zhuǎn)速 n=1500r/min
設(shè)計(jì)功率 Pd=ka×p=1.2×40=48kw
根據(jù)(機(jī)械設(shè)計(jì)課本表8-7下同)Pd和n，普通V帶選型圖，選C型帶（表8-4a）
帶輪的選擇 小帶輪d1=200mm，大帶輪d2=400mm(圖8-11)
帶速的計(jì)算 V=πd1n/60×1000=15.7 m/s
帶長(zhǎng)的選擇 ：
初定中心距取a0=1600mm
帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度：
Ld0=2 a0+π（d1+ d2）/2+（d2－d1）2/4 a0
=3200+942+6.25=4148.25mm
根據(jù)普通V帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度表選 Ld=4216mm（表8-2）
實(shí)際中心距：a= a0+（Ld－ Ld0）/2=1633.7mm 取a=1603mm
amin=a－（2bd+0.009Ld）=1557.76mm
amax=a+0.02Ld=1718.02mm
小帶輪的包角 α=180°－57.3°×（d2－ d1）/ a=172.8°
單根V帶額定功率P1：
由普通V帶額定功率表查得P1=5.92kw(表8-4a) △P=1.06 kw(表8-4b)
V帶根數(shù) Z=Pd/（ P1+△P）KαKL=6.9
式中 Kα—包角修正系數(shù)，Kα=0.98(表8-5)
KL—帶長(zhǎng)修正系數(shù)，KL=1.02（表8-2）
取Z=7根
單根V帶初張力：F0=500Pd（2.5/Kα－1）/ZV+mv2
=500×48（2.5/0.98-1）÷（7×15.7）+0.17×9.682
=412.65N
作用在軸上的力：Fr=2 F0Zsin（α/2）=5765N
Frmax=3 F0Zsin（α/2）=8647N
2.1.3 鏈傳動(dòng)
電機(jī)功率 P=40kw，帶傳動(dòng)的效率為η=0.96，
傳遞的功率為P=40×0.96=38.4 kw
電機(jī)轉(zhuǎn)速 n=1500r/min，帶的傳動(dòng)比為i=400/200=2
輸入的轉(zhuǎn)速為n1=1500/2=750 r/min
鏈輪齒數(shù)：Z1=17 Z2 =57
鏈條的傳動(dòng)比為i=57/17=3.35
設(shè)計(jì)功率 Pd=ka×p=1.5×38.4=57.6 kw（注：ka工況系數(shù)表9-6）
特定條件下單排鏈傳遞的功率
Po= Pd/（kz·kp）=57.6/（1.7×0.887）=38 kw
式中 kz—小鏈輪齒數(shù)系數(shù)，取0.887（圖9-13）
kp—排數(shù)系數(shù)，取1.7（雙排取1.7）
據(jù)Po和n1選16A，節(jié)距P=25.4mm
初定中心距ao=780mm
以節(jié)距計(jì)的初定中心距aop=780/25.4=30.7
鏈條節(jié)數(shù) Lp=[（Z1＋Z2）/2]＋2aop＋k/aop
=[（17＋57）/2]＋2×30.7＋40.53/30.7=99.7
取鏈節(jié)數(shù)Lp=100
鏈條長(zhǎng)度L： L= LpP/1000=100×25.4/1000=2.54m
計(jì)算中心距ac=P（2Lp－Z1－Z2）Ka
=25.4×（2×100－17－57）×0.24476=783mm
實(shí)際中心距：a=ac－△a=783－（1.566～3.132）
取a=780mm
鏈條速度v；v=znp/60×1000=17×750×25.4/60×1000=5.4m/s
有效圓周力Ft=1000P/v=1000×38.4/5.4=7111N
作用在軸上的力為F=1.2×1.5×7111=12800N
2.2主要受力零件強(qiáng)度計(jì)算
2.2.1軸
圖5：軸
該軸按簡(jiǎn)支梁計(jì)算，所受載荷為：
a) 軸上設(shè)備自重：p1=（18915.51﹣10042﹣894﹣530）=7449.51kg
≈7450kg
（設(shè)備總重－軌道支架重量－站臺(tái)重量－4個(gè)輪組重量）
b）乘員重： p2=70×22=1540kg
c）座艙擺動(dòng)造成的離心力：
p3=mV2/R=（7450+1540）×82/16=35960kg
考慮滿載情況，則該軸主要承受：設(shè)備自重、乘員重，設(shè)備和乘員在座艙擺動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的離心力。
此時(shí)單軸受力為：
P=（p1+p2+p3）/4=（7450＋1540＋35960）/4=11237.5kg=110127.5N
彎矩圖、剪力圖如下：
彎矩：Mmax=Px/2=110127.5×26/2=1431657.5Nmm
剪力：Q= =110127.5/2=55064N
彎曲應(yīng)力：σbb= Kd( Mmax/W)
式中 Kd—?jiǎng)虞d系數(shù)，Kd=1.5；
W—抗彎截面模量，W=π×703/32=33674mm3
σbb=1.5×(1431657.5/33674)=63.8N/mm2
剪應(yīng)力：τ= Kd(Q/A)=1.5×55064/(π×702/4)=21.5N/mm2
材料選用45鋼調(diào)質(zhì)，σb=650 N/mm2，τb=325 N/mm2
抗彎安全系數(shù)：n彎=650/63.8=10.2＞5， 滿足要求。
抗剪安全系數(shù)：n剪=325/21.5=15＞5， 滿足要求
2.2.2 行走輪軸
圖6：行走輪軸
作用在軸上的載荷：F=P/2=110127.5N/2=55064N
彎矩圖、剪力圖如下示：
彎矩：Mmax=Fx/2=55064×27/2=743364Nmm
剪力：Q= R1=55064/2=27532N
彎曲應(yīng)力：σbb= Kd( Mmax/W)
式中 Kd—?jiǎng)虞d系數(shù)，Kd=1.5
W—抗彎截面模量，W=π×d3/32
W =3.14×503/32=12272mm3
σbb=1.5×(743364/12272)=90.86N/mm2
剪應(yīng)力：τ= Kd(Q/A)=1.5×(27532×4/π×502)=21N/mm2
材料選用45鋼調(diào)質(zhì)，σb=650 N/mm2，τb=325 N/mm2
抗彎安全系數(shù)：n彎=650/90.86=7.15＞5，滿足要求。
抗剪安全系數(shù)：n剪=325/21=15.5＞5 滿足要求。
2.2.3 側(cè)輪軸
圖7：側(cè)輪軸
該軸主要承受a)克服座艙旋轉(zhuǎn)起動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的反作用扭矩力F1
b)極端偏載情況下由11名乘客隨座艙旋轉(zhuǎn)造成的離心力F2
回轉(zhuǎn)支承上的扭矩T=9550×Ni/（nK) ×η(n·m)
N——輸入功率 kw
n——輸入軸轉(zhuǎn)速 r/min
K——工況系數(shù) 取1.0
i——總傳動(dòng)比 i=i1·i2=59×3.333=197
i1——減速機(jī)傳動(dòng)比 i1=59
i2——摩擦輪傳動(dòng)比 i2=1000/300=3.333
η——總機(jī)械效率 取0.8
T=9550×11×180×17×93/（125×1480×21）×0.8=6156N·m
設(shè)側(cè)輪的反作用力矩為Tˊ
Tˊ=T=F1×L L——前后側(cè)輪軸距; L=2.5m
作用在軸上的反作用力為：F1=6156/2.5=2460N
乘客旋轉(zhuǎn)離心力f2=mV2/R=70×(8/60×3.14×5)2/2.5=122.7kg=1202N
11名乘客平均離心力按f=(2) ?/2f2=0.707×1202=850N
F2=11×f=11×850=9350N
單個(gè)側(cè)輪軸總受力F=（F1+F2）/2=(2460+9350)/2=5905N
彎矩圖、剪力圖如下示：
彎矩：Mmax=5905×110=649550Nmm
剪力：Q= 5905N
彎曲應(yīng)力：σbb= KdMmax/W
式中 Kd—?jiǎng)虞d系數(shù)，Kd=1.5
W—抗彎截面模量，W=π×d3/32
W =3.14×523/32=13797mm3
彎曲應(yīng)力：σbb=1.5×649550/13797=70.6N/mm2
剪應(yīng)力：τ= KdQ /A=1.5×5905×4/(π×522)=4.17N/mm2
材料選用45鋼調(diào)質(zhì)，σb=650 N/mm2，τb=325 N/mm2
抗彎安全系數(shù)：n彎=650/70.6=9.2＞5 滿足要求。
抗剪安全系數(shù)：n剪=325/4.17=78＞5 滿足要求。
2.2.4中間軸
圖8：中間軸
該軸主要承受由皮帶和鏈條對(duì)其產(chǎn)生的徑向力及所傳遞的扭矩。
皮帶對(duì)其產(chǎn)生的力F1=8647N
鏈條作用在軸上的力為F2=12800N
其扭矩為：T=9550×40×400/（200×1500）=509N·m
彎矩圖、剪力圖及扭矩如下示：
彎曲應(yīng)力校核
校核距右端支撐21.5mm處
其彎矩為M=8647×（170－21.5）=1284080Nmm
其剪力為： Q=8647N
其扭矩為：T=509N·m
彎曲應(yīng)力：σbb= M×Kd/W
式中 Kd—?jiǎng)虞d系數(shù)，Kd=2；
W—抗彎截面模量，W=π×d3/32
W =3.14×703/32=33683mm3
彎曲應(yīng)力：σbb=1284080×2/33683=76.2N/mm2
扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力：τn=T·Kd/ Wn
Wn =2W=2×3.14×703/32=67366mm3
τn=509000×2/67366=15.1N/mm2
合成應(yīng)力為：σ合=（σbb2+3τn2）1/2=80.6 N/mm2
材料選用45鋼調(diào)質(zhì)，σb=650 N/mm2，
抗彎安全系數(shù)：n彎=650/80.6=8＞5，滿足要求
剪應(yīng)力校核
校核距左端支撐21.5mm處
剪力： Q =12800N
剪應(yīng)力：τ=4Q/（πD2）=4×12800×2/（π702）=6.7
材料選用45鋼調(diào)質(zhì)，τb=325 N/mm2
抗剪安全系數(shù)：n剪=325/6.7=48.5＞5 滿足要求。
2.2.5銷軸Ⅱ
該軸按簡(jiǎn)支梁，所受載荷如下：
設(shè)備質(zhì)量包括有：上罩與座椅架 m上=520kg、 座椅 m椅=288.2kg 、
導(dǎo)電裝置 m電=16kg 、 平臺(tái)與欄桿 m平=2490.5kg 、 回轉(zhuǎn)裝置 m回=1270kg、上連接套筒 m筒=293kg 、壓杠裝置m壓=660kg ∑m=5537.7kg
取∑m=5538kg
則設(shè)備自重：p1=5538kg=54272.4N
乘員重： p2=70×22=1540kg =15092N
座艙擺動(dòng)造成的離心力：
p3=（1540+ 5538）×82/16=28312kg=277457.6N
考慮滿載情況，則該軸主要承受的力有：設(shè)備自重、乘員重，設(shè)備和乘員在座艙擺動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的離心力。
則該軸受力為：
P=（p1+p2+p3）/4=（54272.4＋15092＋277457.6）/4=346822N
根據(jù)連接結(jié)構(gòu)只需校核抗剪力即可
剪力：Q= P/2=346822/2=173411N
剪應(yīng)力：τ= KdQ /A=1.5×173411×4/(π×552)=109.5N/mm2
式中 Kd—?jiǎng)虞d系數(shù)，Kd=1.5
材料選用42CrMo調(diào)質(zhì)，τb=648 N/mm2
抗剪安全系數(shù)：n剪=648/109.5=5.92＞5， 滿足要求
2.2.6框架與支架
連接螺栓強(qiáng)度校核
如前述該連接處受力為
P=（p1+p2+p3）/4=（7450＋1540＋35960）/4=11237.5kg=110127.5N
作用單個(gè)螺栓上的載荷：F=P/2=110127.5N/2=55064N
查表：GB70-85內(nèi)六角螺栓12.9級(jí) M27的保證載荷為445000N
抗拉安全系數(shù)：
n=445000/(KdF) 式中 Kd—?jiǎng)虞d系數(shù)，Kd=1.5
n=342000/1.5/55064=5.4＞5, 滿足要求
2.3主要受力零件疲勞強(qiáng)度的校核
2.3.1軸
該軸按有限壽命計(jì)算。其疲勞安全系數(shù)為：
n=σrN /[（Kσ/εβ）σmax]
式中 σrN—有限壽命疲勞極限，σrN=σ－1（No/N）1/9
σ－1—持久極限，σ－1=270 MPa
No—循環(huán)基數(shù)，No =5×106
N—疲勞應(yīng)力循環(huán)次數(shù)，設(shè)每天工作4小時(shí)，每小時(shí)運(yùn)行10次。該軸壽命為2年，則N=10×4×365×2=29200，取N=29200
σrN=270[（5×106/29200）]1/9=478
Kσ—有效應(yīng)力集中系數(shù)，依D/d=80/70=1.14，r/d=1/70=0.014查表得Kσ=2.5
ε—尺寸系數(shù)，查表得ε=0.77
β—表面加工系數(shù)，β=0.94
σmax—最大名義應(yīng)力，σmax=95.3MPa
n=478/[2.5×95.3/（0.77×0.94）]=1.5
2.3.2行走輪軸
該軸按有限壽命計(jì)算。其疲勞安全系數(shù)為：
n=σrN /[（Kσ/εβ）σmax]
式中 σrN—有限壽命疲勞極限，σrN=σ－1（No/N）1/9
σ－1—持久極限，σ－1=270 MPa
No—循環(huán)基數(shù)，No =5×106
N—疲勞應(yīng)力循環(huán)次數(shù)，設(shè)每天工作4小時(shí)，每小時(shí)運(yùn)行10次。該軸壽命為4年，則N=10×4×365×8=116800
σrN=270[（5×106/116800）]1/9=409
Kσ—有效應(yīng)力集中系數(shù)，依D/d=60/50=1.2，r/d=1/50=0.02查表得Kσ=2.33
ε—尺寸系數(shù)，查表得ε=0.83
β—表面加工系數(shù)，β=0.94
σmax—最大名義應(yīng)力，σmax=85.6MPa
n=409/[2.33×85.6/（0.83×0.94）]=1.6
2.3.3 側(cè)輪軸
該軸按有限壽命計(jì)算。其疲勞安全系數(shù)為：
n=σrN /[（Kσ/εβ）σmax]
式中 σrN—有限壽命疲勞極限，σrN=σ－1（No/N）1/9
σ－1—持久極限，σ－1=270 MPa
No—循環(huán)基數(shù)，No =5×106
N—疲勞應(yīng)力循環(huán)次數(shù)，設(shè)每天工作4小時(shí)，每小時(shí)運(yùn)行10次。該軸壽命為8年，則N=10×4×365×8=116800，取N=116800
σrN=270[（5×106/116800）]1/9=409
Kσ—有效應(yīng)力集中系數(shù)，依D/d=60/52=1.15，r/d=1/52=0.019查表得Kσ=2.38
ε—尺寸系數(shù)，查表得ε=0.78
β—表面加工系數(shù)，β=0.94
σmax—最大名義應(yīng)力，σmax=52.7MPa
n=409/[2.38×52.7/（0.78×0.94）]=2.4
2.3.4中間軸
該軸按有限壽命計(jì)算。其疲勞安全系數(shù)為：
n=σrN /[（Kσ/εβ）σmax]
式中 σrN—有限壽命疲勞極限，σrN=σ－1（No/N）1/9
σ－1—持久極限，σ－1=270 MPa
No—循環(huán)基數(shù)，No =5×106
N—疲勞應(yīng)力循環(huán)次數(shù)，設(shè)每天工作4小時(shí)，每小時(shí)運(yùn)行10次。該軸壽命為8年，則N=10×4×365×8=116800，取N=116800
σrN=270[（5×106/116800）]1/9=409
Kσ—有效應(yīng)力集中系數(shù)，依D/d=75/70=1.07，r/d=1/70=0.014查表得Kσ=2.08
ε—尺寸系數(shù)，查表得ε=0.77
β—表面加工系數(shù)，β=0.94
σmax—最大名義應(yīng)力，σmax=80.6MPa
n=409/[2.08×80.6/（0.77×0.94）]=1.8
3小結(jié)
我的畢業(yè)設(shè)計(jì)做的是游樂設(shè)施的行走裝置，主要是傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)和主要受力零件的計(jì)算。在設(shè)計(jì)過程中我也發(fā)現(xiàn)所設(shè)計(jì)的裝置的不足，如體積太大，不是很輕便，這對(duì)行走裝置是很不利的，同時(shí)原材料耗費(fèi)也很大。
整個(gè)設(shè)計(jì)過程是對(duì)四年來所學(xué)知識(shí)的總結(jié)而且在原來的基礎(chǔ)上需學(xué)會(huì)融會(huì)貫通將以前所學(xué)的知識(shí)系統(tǒng)化運(yùn)用到所做的設(shè)計(jì)中。在傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)時(shí)通過老師的講解我認(rèn)識(shí)到設(shè)計(jì)的重點(diǎn)結(jié)合現(xiàn)實(shí)的加工條件做出最低成本、最大使用價(jià)值的設(shè)計(jì)。同時(shí)我們也認(rèn)識(shí)到我們所學(xué)的知識(shí)太零散化而且很多都只是學(xué)習(xí)了皮毛沒有深入地研究導(dǎo)致運(yùn)用的時(shí)候只是照搬不能根據(jù)加工要求靈活改變。通過這次做畢業(yè)設(shè)計(jì)發(fā)現(xiàn)自己的看法有點(diǎn)太片面。畢業(yè)設(shè)計(jì)不僅是對(duì)前面所學(xué)知識(shí)的一種檢驗(yàn)而且也是對(duì)自己能力的一種提高。通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)使我明白了自己原來所學(xué)的知識(shí)還比較欠缺自己要學(xué)習(xí)的東西還太多學(xué)習(xí)是一個(gè)長(zhǎng)期積累的過程在以后的工作、生活中都應(yīng)該不斷的學(xué)習(xí)努力提高自己知識(shí)和綜合素質(zhì)。
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致 謝
我要特別感謝我的指導(dǎo)老師孫曉燕老師的熱情關(guān)懷和悉心指導(dǎo)。老師以其淵博的學(xué)識(shí)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)風(fēng)范、高度的責(zé)任感使我受益非淺。在我撰寫論文的過程中，孫曉燕老師傾注了大量的心血和汗水，無(wú)論是在論文的選題、構(gòu)思和資料的收集方面，還是在論文的研究方法以及成文定稿方面，我都得到了孫曉燕老師悉心細(xì)致的教誨和無(wú)私的幫助。
在論文的寫作過程中，也得到了許多同學(xué)的寶貴建議，同時(shí)也得到了許多在工作過程中許多同事的支持和幫助，在此一并致以誠(chéng)摯的謝意。
感謝所有關(guān)心、支持、幫助過我的良師益友！