【溫馨提示】 dwg后綴的文件為CAD圖，可編輯，無水印，高清圖，，壓縮包內(nèi)文檔可直接點開預(yù)覽，需要原稿請自助充值下載，請見壓縮包內(nèi)的文件，所見才能所得，下載可得到【資源目錄】下的所有文件哦--有疑問可咨詢QQ:1304139763 或 414951605
中國地質(zhì)大學(xué)長城學(xué)院
本科畢業(yè)設(shè)計文獻(xiàn)綜述
系 別： 工程技術(shù)系
專 業(yè)：機(jī)械設(shè)計制造及其自動化
姓 名： 張玉琴
學(xué) 號： 05208303
2012 年 2月 24日
游樂設(shè)施行走裝置的設(shè)計
1前言
本篇畢業(yè)設(shè)計（論文）題目是《游樂設(shè)施行走裝置的設(shè)計》 。游樂設(shè)施是指用于經(jīng)營目的，在封閉的區(qū)域內(nèi)運行，承載游客游樂的載體。隨著科學(xué)的發(fā)展，社會的進(jìn)步，現(xiàn)代游藝機(jī)和游樂設(shè)施充分運用了機(jī)械、電、光、聲、水、力等先進(jìn)技術(shù)。集知識性、趣味性、科學(xué)性、驚險性于一體，深受廣大青少年、兒童的普遍喜愛。作為特種設(shè)備之一的游樂設(shè)施已成為人民群眾生活質(zhì)量日臻優(yōu)化提高與文化娛樂活動豐富多彩的一個重要標(biāo)志。隨著高新技術(shù)不斷運用于游樂設(shè)施，刺激、驚險和復(fù)合運動方式更加復(fù)雜化的大型游樂設(shè)施項目不斷涌現(xiàn)，種類繁多、形態(tài)各異的游樂項目，使游客的游樂質(zhì)量、品味不斷的提升。 國家為了扶持游樂設(shè)施的國產(chǎn)化趨勢，發(fā)布了最新的游樂設(shè)施安全標(biāo)準(zhǔn)是2008年8月1日起實施的《游樂設(shè)施安全規(guī)范》。
2正文
我國游樂業(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)計制造，安裝在北京中山公園的電動小乘椅，那可能是我國的第一臺游藝機(jī)。20世紀(jì)80年代初，隨著改革開放的深入，國民經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展，人們生活水平不斷提高，人們對游樂活動的需求也越來越旺盛。在這種形勢下，山東、江蘇、浙江溫州等地開創(chuàng)出各種戶外游樂設(shè)施，其中以浙江溫州的戶外游樂設(shè)備（小博士）、淘氣寶、兒童桌面玩具等發(fā)展最為迅猛，在國家政策鼓勵下，各個企業(yè)迅猛發(fā)展，產(chǎn)品遠(yuǎn)銷國外，被稱之為《中國教玩具之都》。隨著游樂業(yè)的發(fā)展，我國的游樂設(shè)施無論從設(shè)計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，從有動力到無動力，從固定式到移動式，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。國家標(biāo)準(zhǔn)中卻沒有對其進(jìn)行規(guī)范。而本課題游樂設(shè)施行走裝置應(yīng)嚴(yán)格按照最新的游樂設(shè)施安全標(biāo)準(zhǔn)是2008年8月1日起實施的《游樂設(shè)施安全規(guī)范》進(jìn)行設(shè)計，結(jié)合行走裝置設(shè)計和研發(fā)過程中存在的實際問題，通過力學(xué)，進(jìn)行了大量的安全性校核、分析。
研發(fā)過程中存在的實際問題，根據(jù)行走裝置乘坐人數(shù)、所在軌道長度和半徑及轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速最大運行速度等 ，基于力學(xué)分析，對行走裝置運動情況加以分析、深入研究。
首先閱讀大量相關(guān)文獻(xiàn)資料，教材，包括機(jī)械設(shè)計制造的原理及方法，總結(jié)游樂設(shè)施行走裝置的分類及其在實際應(yīng)用中的優(yōu)缺點，并針對優(yōu)缺點進(jìn)行分析。然后針對使用場合和使用環(huán)境，初步確定設(shè)計方案，通過對結(jié)構(gòu)的進(jìn)一步分析優(yōu)化，盡可能的使結(jié)構(gòu)合理化，簡單化。明確該設(shè)備的主要組成部分，運用所學(xué)機(jī)械設(shè)計、機(jī)械原理、機(jī)械工程材料等內(nèi)容進(jìn)行行走裝置的總體設(shè)計和行走裝置零部件的設(shè)計計算。
設(shè)計的主要工作：1、行走裝置的總體設(shè)計主要包括：行走裝置設(shè)計的要求，行走裝置的工作原理，行走裝置的設(shè)計構(gòu)思，行走裝置的使用和效果。2、行走裝置零部件的設(shè)計和計算主要包括：帶傳動設(shè)計和計算、鏈傳動設(shè)計和計算、輪組的設(shè)計和計算及軸承的選擇等。
華夏飛碟包含有兩種運動：行走裝置擺動和旋轉(zhuǎn)。而行走裝置是由底架、輪組等組成。在框架上安裝有實現(xiàn)擺動的運行驅(qū)動裝置。套筒上的安裝回轉(zhuǎn)支承，以實現(xiàn)座艙部分的回轉(zhuǎn)，輪組有行走輪和水平側(cè)輪，水平側(cè)輪用以導(dǎo)向。
往復(fù)擺動的傳動路線是：直流電機(jī)→皮帶傳動→鏈傳動→驅(qū)動輪。
行走裝置旋轉(zhuǎn)采用機(jī)械傳動，傳動路線是：直流電機(jī)→帶傳動→減速器→齒輪→回轉(zhuǎn)支承裝置→行走裝置。
3、可行性分析：對數(shù)據(jù)進(jìn)行假設(shè)、分析經(jīng)過資料收集以及進(jìn)行試驗確定方案實施；
4、查手冊與該設(shè)計要求行走裝置類型，對其結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，然后根據(jù)自己的設(shè)計思路進(jìn)行設(shè)計改進(jìn)，使其更好更快的完成其基本功能。
參考文獻(xiàn)
[1] 孫桓.機(jī)械原理[M].北京:高等教育出版社,2006.
[2] 哈爾濱工業(yè)大學(xué)理論力學(xué)教研室.理論力學(xué)[M].高等教育出版社,2002.
[3] 劉鴻文.材料力學(xué)[M].高等教育出版社,2004.
[3] 全國索道、游藝機(jī)及游樂設(shè)施標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會.游樂設(shè)施安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程（試行）[J]. 國家質(zhì)量監(jiān)督檢
驗檢疫總局，2003．
[4] 全國索道、游藝機(jī)及游樂設(shè)施標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會.GB8408-2000 游藝機(jī)和游樂設(shè)施 安全[J]．中國標(biāo)準(zhǔn)化雜志，
2002．
[5] 全國索道、游藝機(jī)及游樂設(shè)施標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會.GB18159-2000 滑行類游藝機(jī)通用技術(shù)條件[J]．國家質(zhì)量監(jiān)
督檢驗檢疫總局，2000．
[6] GB50231-98 機(jī)械設(shè)備安裝工程施工及驗收通用規(guī)范[J]．機(jī)械工業(yè)部，1998．
[7] 王信峰,宋旭丹,王震.機(jī)械設(shè)計手冊[Ｍ].機(jī)械工程師，2009(10),29-30.
中國地質(zhì)大學(xué)長城學(xué)院2012屆畢業(yè)設(shè)計
題目 游樂設(shè)施行走裝置的設(shè)計
系 別 工程技術(shù)系
專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計制造及其自動化
學(xué)生姓名 張玉琴
學(xué) 號 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，游樂設(shè)施是指用于經(jīng)營目的，在封閉的區(qū)域內(nèi)運行，承載游客游樂的載體。本設(shè)計包含有兩種運動：行走裝置擺動和旋轉(zhuǎn)。往復(fù)擺動的傳動路線是：直流電機(jī)→皮帶傳動→鏈傳動→驅(qū)動輪。行走裝置旋轉(zhuǎn)采用機(jī)械傳動，傳動路線是：直流電機(jī)→帶傳動→減速器→齒輪→回轉(zhuǎn)支承裝置→行走裝置。
本文分兩部分，設(shè)計說明書和設(shè)計計算書。設(shè)計說明書介紹了華夏飛碟行走裝置的背景和發(fā)展趨勢及設(shè)計依據(jù)和設(shè)計方案。設(shè)計計算書闡述了華夏飛碟運行驅(qū)動裝置計算、主要受力零件強(qiáng)度計算、主要受力零件疲勞強(qiáng)度的校核等。
關(guān)鍵詞：行走裝置； 運動； 受力； 計算
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)計目的 1
1.3發(fā)展趨勢及背景 1
1.4設(shè)計依據(jù).................................................................................................................................................2
1.5設(shè)計方案.................................................................................................................................................2
1.5.1運動方案及工作原理.................................................................................................................2
1.5.2結(jié)構(gòu)方案.....................................................................................................................................3
2. 設(shè)計計算書 5
2.1運行驅(qū)動裝置計算 5
2.1.1電機(jī)的選擇 5
2.1.2帶傳動 5
2.1.3鏈傳動 6
2.2主要受力零件強(qiáng)度計算 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
0
1緒論
1.1前言
這次設(shè)計是對大學(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。
就我個人而言，我希望能通過這次畢業(yè)設(shè)計對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)計行走裝置的基本原理和方法，擬訂設(shè)計方案，完成行走機(jī)構(gòu)的設(shè)計，為今后參加祖國的現(xiàn)代化建設(shè)打下一個良好的基礎(chǔ)。
中國地質(zhì)大學(xué)長城學(xué)院2012屆畢業(yè)設(shè)計
中國地質(zhì)大學(xué)長城學(xué)院
本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計
題目 游樂設(shè)施行走裝置的設(shè)計
系 別 工程技術(shù)系
專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計制造及其自動化
學(xué)生姓名 張玉琴
學(xué) 號 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，游樂設(shè)施是指用于經(jīng)營目的，在封閉的區(qū)域內(nèi)運行，承載游客游樂的載體。本設(shè)計包含有兩種運動：行走裝置擺動和旋轉(zhuǎn)。往復(fù)擺動的傳動路線是：直流電機(jī)→皮帶傳動→鏈傳動→驅(qū)動輪。行走裝置旋轉(zhuǎn)采用機(jī)械傳動，傳動路線是：直流電機(jī)→帶傳動→減速器→齒輪→回轉(zhuǎn)支承裝置→行走裝置。
本文分兩部分，設(shè)計說明書和設(shè)計計算書。設(shè)計說明書介紹了華夏飛碟行走裝置的背景和發(fā)展趨勢及設(shè)計依據(jù)和設(shè)計方案。設(shè)計計算書闡述了華夏飛碟運行驅(qū)動裝置計算、主要受力零件強(qiáng)度計算、主要受力零件疲勞強(qiáng)度的校核等。
關(guān)鍵詞：行走裝置； 運動； 受力； 計算
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)計目的 1
1.3發(fā)展趨勢及背景 1
1.4設(shè)計依據(jù).................................................................................................................................................2
1.5設(shè)計方案.................................................................................................................................................2
1.5.1運動方案及工作原理.................................................................................................................2
1.5.2結(jié)構(gòu)方案.....................................................................................................................................3
2. 設(shè)計計算書 5
2.1運行驅(qū)動裝置計算 5
2.1.1電機(jī)的選擇 5
2.1.2帶傳動 5
2.1.3鏈傳動 6
2.2主要受力零件強(qiáng)度計算 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)計是對大學(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。
就我個人而言，我希望能通過這次畢業(yè)設(shè)計對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)計行走裝置的基本原理和方法，擬訂設(shè)計方案，完成行走機(jī)構(gòu)的設(shè)計，為今后參加祖國的現(xiàn)代化建設(shè)打下一個良好的基礎(chǔ)。
由于能力所限，經(jīng)驗不足，設(shè)計中還有許多不足之處，懇請各位老師多加指教。
1.2設(shè)計目的
本課題是關(guān)于游樂設(shè)施行走裝置的設(shè)計，游樂設(shè)施是指用于經(jīng)營目的，在封閉的區(qū)域內(nèi)運行，承載游客游樂的載體。隨著科學(xué)的發(fā)展，社會的進(jìn)步，現(xiàn)代游藝機(jī)和游樂設(shè)施充分運用了機(jī)械、電、光、聲、水、力等先進(jìn)技術(shù)。本課題的設(shè)計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，對行走裝置運動方案的設(shè)計,對主要零件軸、車輪、大小皮帶輪進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計，對其他零件進(jìn)行結(jié)構(gòu)和選型設(shè)計，對其關(guān)鍵部件進(jìn)行強(qiáng)度計算分析和校核，行走裝置的總體設(shè)計和行走裝置零部件的設(shè)計計算。
1.3發(fā)展趨勢及背景
我國游樂業(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)計制造，安裝在北京中山公園的電動小乘椅，那可能是我國的第一臺游藝機(jī)。20世紀(jì)80年代初，隨著改革開放的深入，國民經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展，人們生活水平不斷提高，人們對游樂活動的需求也越來越旺盛。在這種形勢下，山東、江蘇、浙江溫州等地開創(chuàng)出各種戶外游樂設(shè)施，在國家政策鼓勵下，各個企業(yè)迅猛發(fā)展，產(chǎn)品遠(yuǎn)銷國外，被稱之為《中國教玩具之都》。隨著游樂業(yè)的發(fā)展，我國的游樂設(shè)施無論從設(shè)計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，從有動力到無動力，從固定式到移動式，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)過程中存在的實際問題，根據(jù)行走裝置乘坐人數(shù)、所在軌道長度和半徑及轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速最大運行速度等 ，基于力學(xué)分析，對行走裝置運動情況加以分析、深入研究。
1.4設(shè)計依據(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收通用規(guī)范》
《機(jī)械設(shè)計手冊》
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
瞬時最大運行速度： 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)
飛碟沿軌道擺動驅(qū)動電機(jī) Z4-180-11 37KW 直流電機(jī)
轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)驅(qū)動電機(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)計方案
1.5.1運動方案與工作原理
華夏飛碟包含有兩種運動：整體擺動和座艙旋轉(zhuǎn)。
華夏飛碟是座艙整體沿圓弧形軌道做往復(fù)擺動。為了使結(jié)構(gòu)緊湊，傳動鏈短，擬采用自驅(qū)式，利用驅(qū)動輪和軌道的摩擦力來實現(xiàn)。
與交流電機(jī)相比，直流電機(jī)有起動力矩大、機(jī)械特性好、調(diào)速方便、可頻繁換向等優(yōu)點。故選用直流電機(jī)作為動力源。
往復(fù)擺動的傳動路線（圖1）是：直流電機(jī)→皮帶傳動→鏈傳動→驅(qū)動輪。
圖1：行走裝置擺動路線
座艙旋轉(zhuǎn)采用機(jī)械傳動，傳動路線是：直流電機(jī)→帶傳動→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)動用軌道，兩側(cè)為行走軌道。驅(qū)動軌道由軌道支撐管支撐，在驅(qū)動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。在框架上安裝有實現(xiàn)擺動的運行驅(qū)動裝置。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?；剞D(zhuǎn)驅(qū)動裝置減速器輸出端的小齒輪和內(nèi)齒圈嚙合，以實現(xiàn)座艙的轉(zhuǎn)動。
平臺 由平臺支架和內(nèi)連接架組成。平臺上安裝著座椅，在座椅上設(shè)置有扶手、保險壓杠和安全帶，可保障乘客安全。
站臺 為鋼結(jié)構(gòu)件。用做乘客上下。
電氣裝置 用來控制設(shè)備的運行。
圖2：軌道支架
圖3：行走裝置
圖4：回轉(zhuǎn)裝置
2設(shè)計計算書
2.1運行驅(qū)動裝置計算
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
輸入功率 P=40kw，輸入轉(zhuǎn)速 n=1500r/min
設(shè)計功率 Pd=ka×p=1.2×40=48kw
根據(jù)(機(jī)械設(shè)計課本表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)
帶速的計算 V=πd1n/60×1000=15.7 m/s
帶長的選擇 ：
初定中心距取a0=1600mm
帶的基準(zhǔn)長度：
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)長度表選 Ld=4216mm（表8-2）
實際中心距：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
電機(jī)功率 P=40kw，帶傳動的效率為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
鏈條的傳動比為i=57/17=3.35
設(shè)計功率 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
鏈條長度L： L= LpP/1000=100×25.4/1000=2.54m
計算中心距ac=P（2Lp－Z1－Z2）Ka
=25.4×（2×100－17－57）×0.24476=783mm
實際中心距：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)度計算
2.2.1軸
圖5：軸
該軸按簡支梁計算，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－站臺重量－4個輪組重量）
b）乘員重： p2=70×22=1540kg
c）座艙擺動造成的離心力：
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時產(chǎn)生的離心力。
此時單軸受力為：
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—動載系數(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—動載系數(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)起動時產(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——總傳動比 i=i1·i2=59×3.333=197
i1——減速機(jī)傳動比 i1=59
i2——摩擦輪傳動比 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—動載系數(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其產(chǎn)生的徑向力及所傳遞的扭矩。
皮帶對其產(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—動載系數(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時產(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—動載系數(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 M27的保證載荷為445000N
抗拉安全系數(shù)：
n=445000/(KdF) 式中 Kd—動載系數(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，每小時運行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，每小時運行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，每小時運行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，每小時運行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)計做的是游樂設(shè)施的行走裝置，主要是傳動裝置的設(shè)計和主要受力零件的計算。在設(shè)計過程中我也發(fā)現(xiàn)所設(shè)計的裝置的不足，如體積太大，不是很輕便，這對行走裝置是很不利的，同時原材料耗費也很大。
整個設(shè)計過程是對四年來所學(xué)知識的總結(jié)而且在原來的基礎(chǔ)上需學(xué)會融會貫通將以前所學(xué)的知識系統(tǒng)化運用到所做的設(shè)計中。在傳動裝置設(shè)計時通過老師的講解我認(rèn)識到設(shè)計的重點結(jié)合現(xiàn)實的加工條件做出最低成本、最大使用價值的設(shè)計。同時我們也認(rèn)識到我們所學(xué)的知識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)致運用的時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)計發(fā)現(xiàn)自己的看法有點太片面。畢業(yè)設(shè)計不僅是對前面所學(xué)知識的一種檢驗而且也是對自己能力的一種提高。通過這次畢業(yè)設(shè)計使我明白了自己原來所學(xué)的知識還比較欠缺自己要學(xué)習(xí)的東西還太多學(xué)習(xí)是一個長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)努力提高自己知識和綜合素質(zhì)。
參考文獻(xiàn)
[1] 孫桓.機(jī)械原理[M].北京.高等教育出版社,2006.
[2] 濮良貴、紀(jì)名剛主編.機(jī)械設(shè)計.西北工業(yè)大學(xué).高等教育出版社.1985.
[3] 劉鴻文.材料力學(xué)[M].北京:高等教育出版社.2004年1月.143-155.
[4] 數(shù)字化手冊委員會.機(jī)械設(shè)計手冊（軟件版）.www.Mxcad.com.2007年.
[5] 哈爾濱工業(yè)大學(xué)理論力學(xué)教研室.理論力學(xué)[M].高等教育出版社,2002.
[6] 全國索道、游藝機(jī)及游樂設(shè)施標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會.游樂設(shè)施安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程（試行）[J]. 國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局，2003．
[7] 全國索道、游藝機(jī)及游樂設(shè)施標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會.GB8408-2000 游藝機(jī)和游樂設(shè)施 安全[J]．中國標(biāo)準(zhǔn)化雜志，2002．
[8] 全國索道、游藝機(jī)及游樂設(shè)施標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會.GB18159-2000 滑行類游藝機(jī)通用技術(shù)條件[J]．國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局，2000．
[9] GB50231-98 機(jī)械設(shè)備安裝工程施工及驗收通用規(guī)范[J]．機(jī)械工業(yè)部，1998．
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、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，在此一并致以誠摯的謝意。
感謝所有關(guān)心、支持、幫助過我的良師益友！