畢業(yè)設計（論文）任務書學生姓名 學號 班 級指導教師 職稱 單 位畢業(yè)設計（論文）題目游樂設施行走裝置的設計畢業(yè)設計（論文）主要內容和要求：本課題是關于游樂設施——華夏飛碟的行走裝置的設計，游樂設施是指用于經(jīng)營目的，在封閉的區(qū)域內運行，承載游客游樂的載體。作為特種設備之一的游樂設施，國家為了扶持游樂設施的國產化趨勢，發(fā)布了最新的游樂設施安全標準是 2008 年 8 月 1 日起實施的《游樂設施安全規(guī)范》。設計過程要嚴格考慮安全問題。1、 主要技術參數(shù)整機技術參數(shù)乘坐人數(shù)： 22 人瞬時最大運行速度： 8 米/秒（28.8km/h）上下微擺最大幅度： 0.32 米整機使用壽命： 8 年畢業(yè)設計（論文）主要參考資料：[1] 孫桓.機械原理[M].北京:高等教育出版社,2006.[2] 哈爾濱工業(yè)大學理論力學教研室.理論力學[M].高等教育出版社,2002.[3] 劉鴻文.材料力學[M].高等教育出版社,2004.[3] 全國索道、游藝機及游樂設施標準化技術委員會.游樂設施安全技術監(jiān)察規(guī)程（試行）[J]. 國家質量監(jiān)督檢驗檢疫總局，2003．[4] 全國索道、游藝機及游樂設施標準化技術委員會.GB8408-2000 游藝機和游樂設施 安全[J]．中國標準化雜志，2002． 畢業(yè)設計（論文）應完成的主要工作：設計的主要工作：1、行走裝置的總體設計主要包括：行走裝置設計的要求，行走裝置的工作原理，行走裝置的設計構思，行走裝置的使用和效果。2、行走裝置零部件的設計和計算主要包括：帶傳動設計和計算、鏈傳動設計和計算、輪組的設計和計算及軸承的選擇等。設計圖紙的主要要求：1、總裝圖 A0 圖紙 1 張。2、傳動部裝圖及相關零件圖若干張。3、設計的工程圖樣折合成圖幅為 A0 兩張以上。畢業(yè)設計（論文）進度安排：序號 畢業(yè)設計（論文）各階段內容 時間安排 備注1 查閱資料，完成外文翻譯和文獻綜述定稿 2011.12.22—2012.01.062 進一步收集資料，學習相關資料 2012.01.10—2012.02.203 整理資料，擬定設計方案 2012.02.24—2012.02.284 行走裝置總體的設計并繪制總裝圖 2012.03.04—2012.03.245 行走裝置零部件的設計計算并繪制各零件圖 2012.03.28—2012.04.186 編寫設計說明書 2012.04.20—2012.04.307 老師審閱，準備答辯 2012.05.02—2012.05.088 畢業(yè)答辯 2012.05.25—2012.05.30課題信息：課題性質： 設計? 論文□ ?課題來源： 教學□ 科研□ 生產? 其它□發(fā)出任務書日期： 指導教師簽名：年 月 日教研室意見：教研室主任簽名：年 月 日 學生簽名：畢業(yè)設計（論文）任務書學生姓名 學號 班 級指導教師 職稱 單 位畢業(yè)設計（論文）題目游樂設施行走裝置的設計畢業(yè)設計（論文）主要內容和要求：本課題是關于游樂設施——華夏飛碟的行走裝置的設計，游樂設施是指用于經(jīng)營目的，在封閉的區(qū)域內運行，承載游客游樂的載體。作為特種設備之一的游樂設施，國家為了扶持游樂設施的國產化趨勢，發(fā)布了最新的游樂設施安全標準是 2008 年 8 月 1 日起實施的《游樂設施安全規(guī)范》。設計過程要嚴格考慮安全問題。1、 主要技術參數(shù)整機技術參數(shù)乘坐人數(shù)： 22 人瞬時最大運行速度： 8 米/秒（28.8km/h）上下微擺最大幅度： 0.32 米整機使用壽命： 8 年畢業(yè)設計（論文）主要參考資料：[1] 孫桓.機械原理[M].北京:高等教育出版社,2006.[2] 哈爾濱工業(yè)大學理論力學教研室.理論力學[M].高等教育出版社,2002.[3] 劉鴻文.材料力學[M].高等教育出版社,2004.[3] 全國索道、游藝機及游樂設施標準化技術委員會.游樂設施安全技術監(jiān)察規(guī)程（試行）[J]. 國家質量監(jiān)督檢驗檢疫總局，2003．[4] 全國索道、游藝機及游樂設施標準化技術委員會.GB8408-2000 游藝機和游樂設施 安全[J]．中國標準化雜志，2002． 畢業(yè)設計（論文）應完成的主要工作：設計的主要工作：1、行走裝置的總體設計主要包括：行走裝置設計的要求，行走裝置的工作原理，行走裝置的設計構思，行走裝置的使用和效果。2、行走裝置零部件的設計和計算主要包括：帶傳動設計和計算、鏈傳動設計和計算、輪組的設計和計算及軸承的選擇等。設計圖紙的主要要求：1、總裝圖 A0 圖紙 1 張。2、傳動部裝圖及相關零件圖若干張。3、設計的工程圖樣折合成圖幅為 A0 兩張以上。畢業(yè)設計（論文）進度安排：序號 畢業(yè)設計（論文）各階段內容 時間安排 備注1 查閱資料，完成外文翻譯和文獻綜述定稿 2011.12.22—2012.01.062 進一步收集資料，學習相關資料 2012.01.10—2012.02.203 整理資料，擬定設計方案 2012.02.24—2012.02.284 行走裝置總體的設計并繪制總裝圖 2012.03.04—2012.03.245 行走裝置零部件的設計計算并繪制各零件圖 2012.03.28—2012.04.186 編寫設計說明書 2012.04.20—2012.04.307 老師審閱，準備答辯 2012.05.02—2012.05.088 畢業(yè)答辯 2012.05.25—2012.05.30課題信息：課題性質： 設計? 論文□ ?課題來源： 教學□ 科研□ 生產? 其它□發(fā)出任務書日期： 指導教師簽名：年 月 日教研室意見：教研室主任簽名：年 月 日 學生簽名： 本 科 畢 業(yè) 設 計 文 獻 綜 述系 別：專 業(yè)：姓 名：學 號：游樂設施行走裝置的設計1 前言本篇畢業(yè)設計（論文）題目是《游樂設施行走裝置的設計》 。游樂設施是指用于經(jīng)營目的，在封閉的區(qū)域內運行，承載游客游樂的載體。隨著科學的發(fā)展，社會的進步，現(xiàn)代游藝機和游樂設施充分運用了機械、電、光、聲、水、力等先進技術。集知識性、趣味性、科學性、驚險性于一體，深受廣大青少年、兒童的普遍喜愛。作為特種設備之一的游樂設施已成為人民群眾生活質量日臻優(yōu)化提高與文化娛樂活動豐富多彩的一個重要標志。隨著高新技術不斷運用于游樂設施，刺激、驚險和復合運動方式更加復雜化的大型游樂設施項目不斷涌現(xiàn)，種類繁多、形態(tài)各異的游樂項目，使游客的游樂質量、品味不斷的提升。 國家為了扶持游樂設施的國產化趨勢，發(fā)布了最新的游樂設施安全標準是 2008 年8 月 1 日起實施的《游樂設施安全規(guī)范》。2 正文我國游樂業(yè)起步較晚，20 世紀 80 年代以前，現(xiàn)代大型游樂設施在我國幾乎是一片空白。往前可追溯到 1951 年由北京機械廠設計制造，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。20 世紀 80 年代初，隨著改革開放的深入，國民經(jīng)濟迅速發(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)出各種戶外游樂設施，其中以浙江溫州的戶外游樂設備（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，產品遠銷國外，被稱之為《中國教玩具之都》 。隨著游樂業(yè)的發(fā)展，我國的游樂設施無論從設計到制造水平都不斷提高。品種也越來越多，從旋轉類到滑行類，從有動力到無動力，從固定式到移動式，從地面到空中，從室內到室外，從以前的單一型向綜合型都在轉變。國家標準中卻沒有對其進行規(guī)范。而本課題游樂設施行走裝置應嚴格按照最新的游樂設施安全標準是 2008年 8 月 1 日起實施的《游樂設施安全規(guī)范》進行設計，結合行走裝置設計和研發(fā)過程中存在的實際問題，通過力學，進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盤轉速最大運行速度等 ，基于力學分析，對行走裝置運動情況加以分析、深入研究。首先閱讀大量相關文獻資料，教材，包括機械設計制造的原理及方法，總結游樂設施行走裝置的分類及其在實際應用中的優(yōu)缺點，并針對優(yōu)缺點進行分析。然后針對使用場合和使用環(huán)境，初步確定設計方案，通過對結構的進一步分析優(yōu)化，盡可能的使結構合理化，簡單化。明確該設備的主要組成部分，運用所學機械設計、機械原理、機械工程材料等內容進行行走裝置的總體設計和行走裝置零部件的設計計算。設計的主要工作：1、行走裝置的總體設計主要包括：行走裝置設計的要求，行走裝置的工作原理，行走裝置的設計構思，行走裝置的使用和效果。2、行走裝置零部件的設計和計算主要包括：帶傳動設計和計算、鏈傳動設計和計算、輪組的設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。而行走裝置是由底架、輪組等組成。在框架上安裝有實現(xiàn)擺動的運行驅動裝置。套筒上的安裝回轉支承，以實現(xiàn)座艙部分的回轉，輪組有行走輪和水平側輪，水平側輪用以導向。往復擺動的傳動路線是：直流電機→皮帶傳動→鏈傳動→驅動輪。行走裝置旋轉采用機械傳動，傳動路線是：直流電機→帶傳動→減速器→齒輪→回轉支承裝置→行走裝置。3、可行性分析：對數(shù)據(jù)進行假設、分析經(jīng)過資料收集以及進行試驗確定方案實施；4、查手冊與該設計要求行走裝置類型，對其結構進行分析，然后根據(jù)自己的設計思路進行設計改進，使其更好更快的完成其基本功能。參考文獻[1] 孫桓.機械原理[M].北京:高等教育出版社,2006.[2] 哈爾濱工業(yè)大學理論力學教研室.理論力學[M].高等教育出版社,2002.[3] 劉鴻文.材料力學[M].高等教育出版社,2004.[3] 全國索道、游藝機及游樂設施標準化技術委員會.游樂設施安全技術監(jiān)察規(guī)程（試行）[J]. 國家質量監(jiān)督檢驗檢疫總局，2003．[4] 全國索道、游藝機及游樂設施標準化技術委員會.GB8408-2000 游藝機和游樂設施 安全[J]．中國標準化雜志，2002． [5] 全國索道、游藝機及游樂設施標準化技術委員會.GB18159-2000 滑行類游藝機通用技術條件[J]．國家質量監(jiān)督檢驗檢疫總局，2000．[6] GB50231-98 機械設備安裝工程施工及驗收通用規(guī)范[J]．機械工業(yè)部，1998．[7] 王信峰,宋旭丹,王震.機械設計手冊[Ｍ].機械工程師，2009(10),29-30. 畢業(yè)設計（論文）開題報告學生姓名 學號 專業(yè)班級指導教師 職稱 單 位課題性質 設計 ? 論文□ 課題來源 科研□ 教學□ 生產? 其它□畢業(yè)設計（論文）題目 游樂設施行走裝置的設計一、課題研究的目的和意義：1、研究目的：本課題是關于游樂設施行走裝置的設計，游樂設施是指用于經(jīng)營目的，在封閉的區(qū)域內運行，承載游客游樂的載體。隨著科學的發(fā)展，社會的進步，現(xiàn)代游藝機和游樂設施充分運用了機械、電、光、聲、水、力等先進技術。集知識性、趣味性、科學性、驚險性于一體，深受廣大青少年、兒童的普遍喜愛。對豐富人們的娛樂生活，鍛煉人們的體魄陶冶人們的情操，美化城市環(huán)境，發(fā)揮了積極的作用。本課題的設計目的是了解和掌握游樂設施中行走裝置的結構及其工作原理，對行走裝置運動方案的設計,對主要零件軸、車輪、大小皮帶輪進行結構設計，對其他零件進行結構和選型設計，對其關鍵部件進行強度計算分析和校核，行走裝置的總體設計和行走裝置零部件的設計計算。2、研究意義：作為特種設備之一的游樂設施已成為人民群眾生活質量日臻優(yōu)化提高與文化娛樂活動豐富多彩的一個重要標志。隨著高新技術不斷運用于游樂設施，刺激、驚險和復合運動方式更加復雜化的大型游樂設施項目不斷涌現(xiàn)，種類繁多、形態(tài)各異的游樂項目，使游客的游樂質量、品味不斷的提升。 國家為了扶持游樂設施的國產化趨勢，發(fā)布了最新的游樂設施安全標準是 2008 年 8 月 1 日起實施的《游樂設施安全規(guī)范》。取消了許多滯后條款，也新增了許多要求。主要變化體現(xiàn)在五個方面。 第一，對滑行類，比如“過山車”增加了加速度允許值。這是因為當“過山車”從最高處向最低處下降時，速度很快，加速度很大，為使乘人不受到傷害，加速度應限制在一定的范圍內。第二，增加了各種載荷，比如風載荷，因為當風力在六級以上時，本身的速度再加上沖擊力，乘人有被甩出的可能，是非常危險的，必須停止游樂設施的運轉。 第三，對安全系數(shù)進行了調整，有所降低。本來一種普通材料就能達到安全要求，就沒有必要用特殊材料。而以前安全系數(shù)定得過高，造成了材料的浪費和成本的增加。 第四，增加了安全評估和安全分析新要求。 第五，增加了水上游樂設施安全標準二、游樂設施行走裝置的發(fā)展現(xiàn)狀我國游樂業(yè)起步較晚，20 世紀 80 年代以前，現(xiàn)代大型游樂設施在我國幾乎是一片空白。往前可追溯到 1951 年由北京機械廠設計制造，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。20 世紀 80 年代初，隨著改革開放的深入，國民經(jīng)濟迅速發(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)出各種戶外游樂設施，其中以浙江溫州的戶外游樂設備（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，產品遠銷國外，被稱之為《中國教玩具之都》 。隨著游樂業(yè)的發(fā)展，我國的游樂設施無論從設計到制造水平都不斷提高。品種也越來越多，從旋轉類到滑行類，從有動力到無動力，從固定式到移動式，從地面到空中，從室內到室外，從以前的單一型向綜合型都在轉變。國家標準中卻沒有對其進行規(guī)范。而本課題游樂設施行走裝置應嚴格按照最新的游樂設施安全標準是 2008 年 8 月 1 日起實施的《游樂設施安全規(guī)范》進行設計，結合行走裝置設計和研發(fā)過程中存在的實際問題，通過力學，進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盤轉速最大運行速度等 ，基于力學分析，對行走裝置運動情況加以分析、深入研究。三、研究內容首先閱讀大量相關文獻資料，教材，包括機械設計制造的原理及方法，總結游樂設施行走裝置的分類及其在實際應用中的優(yōu)缺點，并針對優(yōu)缺點進行分析。然后針對使用場合和使用環(huán)境，初步確定設計方案，通過對結構的進一步分析優(yōu)化，盡可能的使結構合理化，簡單化。明確該設備的主要組成部分，運用所學機械設計、機械原理、機械工程材料等內容進行行走裝置的總體設計和行走裝置零部件的設計計算。設計的主要工作：1、行走裝置的總體設計主要包括：行走裝置設計的要求，行走裝置的工作原理，行走裝置的設計構思，行走裝置的使用和效果。2、行走裝置零部件的設計和計算主要包括：帶傳動設計和計算、鏈傳動設計和計算、輪組的設計和計算及軸承的選擇等。設計圖紙的主要要求：1、總裝圖 A0 圖紙 1 張。2、傳動部裝圖及相關零件圖若干張。3、設計的工程圖樣折合成圖幅為 A0 兩張以上。四、研究方案設計任務的確定 行走裝置運動方案分析 設計方案分析設計方案的確定結構與工作原理分析設計計算與圖紙的繪制1、 主要技術參數(shù)整機技術參數(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 米整機使用壽命： 8 年2、運動方案與工作原理華夏飛碟包含有兩種運動：行走裝置擺動和旋轉。華夏飛碟是行走裝置整體沿圓弧形軌道做往復擺動。為了使結構緊湊，傳動鏈短，擬采用自驅式，利用驅動輪和軌道的摩擦力來實現(xiàn)。與交流電機相比，直流電機有起動力矩大、機械特性好、調速方便、可頻繁換向等優(yōu)點。故選用直流電機作為動力源。往復擺動的傳動路線是：直流電機→皮帶傳動→鏈傳動→驅動輪。行走裝置旋轉采用機械傳動，傳動路線是：直流電機→帶傳動→減速器→齒輪→回轉支承裝置→行走裝置。3、可行性分析：對數(shù)據(jù)進行假設、分析經(jīng)過資料收集以及進行試驗確定方案實施；4、查手冊與該設計要求行走裝置類型，對其結構進行分析，然后根據(jù)自己的設計思路進行設計改進，使其更好更快的完成其基本功能。五、進度安排2011.12.22—2012.01.06 查閱資料，完成外文翻譯和文獻綜述定稿2012.01.10—2012.02.20 進一步收集資料，學習相關資料2012.02.24—2012.02.28 整理資料，擬定設計方案2012.03.04—2012.03.24 行走裝置總體的設計并繪制總裝圖2012.03.28—2012.04.18 行走裝置零部件的設計計算并繪制各零件圖2012.04.20—2012.04.30 編寫設計說明書2012.05.02—2012.05.08 老師審閱，準備答辯2012.05.25—2012.05.30 畢業(yè)答辯六、預期結果通過對行走裝置的設計與研究，全面掌握行走裝置的基本結構、工作原理以及工作性能特點。并針對現(xiàn)有的一些設計方面的不足之處提出自己的觀點、與改進。繪制出系統(tǒng)中各主要機構的零件圖和裝配圖。進行相應的實驗，基本達到實用效果，并為以后參加工作打下堅實的基礎。七、參考文獻[1] 孫桓.機械原理[M].北京:高等教育出版社,2006.[2] 哈爾濱工業(yè)大學理論力學教研室.理論力學[M].高等教育出版社,2002.[3] 劉鴻文.材料力學[M].高等教育出版社,2004.[4] 全國索道、游藝機及游樂設施標準化技術委員會.游樂設施安全技術監(jiān)察規(guī)程（試行）[J]. 國家質量監(jiān)督檢驗檢疫總局，2003．[5] 全國索道、游藝機及游樂設施標準化技術委員會.GB8408-2000 游藝機和游樂設施 安全[J]．中國標準化雜志，2002． [6] 全國索道、游藝機及游樂設施標準化技術委員會.GB18159-2000 滑行類游藝機通用技術條件[J]．國家質量監(jiān)督檢驗檢疫總局，2000．[7] GB50231-98 機械設備安裝工程施工及驗收通用規(guī)范[J]．機械工業(yè)部，1998．[8] 王信峰,宋旭丹,王震.機械設計手冊[Ｍ].機械工程師，2009(10),29-30. 指導教師意見：指導教師簽名：年 月 日教研室意見：審 查 結 果： 同 意□ 不 同 意□教研室主任簽名：年 月 日 本 科 畢 業(yè) 設 計題目 游樂設施行走裝置的設計 系 別 工程技術系 專 業(yè) 機 械 設 計 制 造 及 其 自 動 化學 生 姓 名 學 號 指 導 教 師 職 稱 年 5 月 7 日2摘 要本課題是關于游樂設施行走裝置的設計，游樂設施是指用于經(jīng)營目的，在封閉的區(qū)域內運行，承載游客游樂的載體。本設計包含有兩種運動：行走裝置擺動和旋轉。往復擺動的傳動路線是：直流電機→皮帶傳動→鏈傳動→驅動輪。行走裝置旋轉采用機械傳動，傳動路線是：直流電機→帶傳動→減速器→齒輪→回轉支承裝置→行走裝置。本文分兩部分，設計說明書和設計計算書。設計說明書介紹了華夏飛碟行走裝置的背景和發(fā)展趨勢及設計依據(jù)和設計方案。設計計算書闡述了華夏飛碟運行驅動裝置計算、主要受力零件強度計算、主要受力零件疲勞強度的校核等。關鍵詞：行走裝置； 運動； 受力； 計算3ABSTRACTThis 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; calculation4目 錄1.緒論11.1 前言 11.2 設計目的 11.3 發(fā)展趨勢及背景 11.4 設計依據(jù).21.5 設計方案.21.5.1 運動方案及工作原理.21.5.2 結構方案.32. 設計計算書 .52.1 運行驅動裝置計算 52.1.1 電機的選擇 52.1.2 帶傳動 52.1.3 鏈傳動 62.2 主要受力零件強度計算 72.2.1 軸 72.2.2 行走輪軸 82.2.3 側輪軸 102.2.4 中間軸 112.2.5 銷軸Ⅱ 132.2.6 框架與支架 132.3 主要受力零件疲勞強度的校核 142.3.1 軸 142.3.2 行走輪軸 142.3.3 側輪軸 142.3.4 中間軸 153.小結 .16參考文獻 .17致謝 .1801 緒論1.1 前言這次設計是對大學所學課程的一次深入的綜合性的連接，也是一次理論聯(lián)系實際的訓練。因此，它在我們的大學學習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)設計對自己未來將從事的工作進行一次適應性訓練，從中鍛煉自己分析問題、解決問題的能力，初步掌握設計行走裝置的基本原理和方法，擬訂設計方案，完成行走機構的設計，為今后參加祖國的現(xiàn)代化建設打下一個良好的基礎。由于能力所限，經(jīng)驗不足，設計中還有許多不足之處，懇請各位老師多加指教。1.2 設計目的本課題是關于游樂設施行走裝置的設計，游樂設施是指用于經(jīng)營目的，在封閉的區(qū)域內運行，承載游客游樂的載體。隨著科學的發(fā)展，社會的進步，現(xiàn)代游藝機和游樂設施充分運用了機械、電、光、聲、水、力等先進技術。本課題的設計目的是了解和掌握游樂設施中行走裝置的結構及其工作原理，對行走裝置運動方案的設計,對主要零件軸、車輪、大小皮帶輪進行結構設計，對其他零件進行結構和選型設計，對其關鍵部件進行強度計算分析和校核，行走裝置的總體設計和行走裝置零部件的設計計算。1.3 發(fā)展趨勢及背景我國游樂業(yè)起步較晚，20 世紀 80 年代以前，現(xiàn)代大型游樂設施在我國幾乎是一片空白。往前可追溯到 1951 年由北京機械廠設計制造，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。20 世紀 80 年代初，隨著改革開放的深入，國民經(jīng)濟迅速發(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)出各種戶外游樂設施，在國家政策鼓勵下，各個企業(yè)迅猛發(fā)展，產品遠銷國外，被稱之為《中國教玩具之都》 。隨著游樂業(yè)的發(fā)展，我國的游樂設施無論從設計到制造水平都不斷提高。品種也越來越多，從旋轉類到滑行類，從有動力到無動力，從固定式到移動式，從地面到空中，從室內到室外，從以前的單一型向綜合型都在轉變。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盤轉速最大運行速度等 ，基于力學分析，對行走裝置運動情況加以分析、深入研究。11.4 設計依據(jù)法規(guī)和標準《游樂設施安全技術監(jiān)察規(guī)程（試行） 》《GB8408-2000 游藝機和游樂設施安全》《GB18159-2000 滑行類游藝機通用技術條件》《GB50231-98 機械設備安裝工程施工及驗收通用規(guī)范 》《機械設計手冊》主要技術參數(shù)整機技術參數(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轉盤外緣直徑： 6.22 米轉盤轉速： 8 轉/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)飛碟沿軌道擺動驅動電機 Z4-180-11 37KW 直流電機轉盤旋轉驅動電機 Z4-132-11 11KW 直流電機用電功率： 約 70 千瓦電源要求： 三相交流 380/220V±5%；占地面積： 約 29 米×10 米整機使用壽命： 8 年1.5 設計方案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。華夏飛碟是座艙整體沿圓弧形軌道做往復擺動。為了使結構緊湊，傳動鏈短，擬采2用自驅式，利用驅動輪和軌道的摩擦力來實現(xiàn)。與交流電機相比，直流電機有起動力矩大、機械特性好、調速方便、可頻繁換向等優(yōu)點。故選用直流電機作為動力源。往復擺動的傳動路線（圖 1）是：直流電機→皮帶傳動→鏈傳動→驅動輪。圖 1：行走裝置擺動路線座艙旋轉采用機械傳動，傳動路線是：直流電機→帶傳動→減速器→齒輪→回轉支承裝置→座艙。1.5.2 結構方案該設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構連接，立柱上端有連接板和軌道相連，以支撐軌道。軌道共三條，中間為驅動用軌道，兩側為行走軌道。驅動軌道由軌道支撐管支撐，在驅動軌道上鋪有花紋板以增大摩擦力。行走軌道兩端設有防撞擋塊，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)擺動的運行驅動裝置。套筒上端和回轉支承的內圈相連。輪組有行走輪和水平側輪，水平側輪用以導向?；剞D裝置（圖 4） 由回轉驅動裝置和回轉套筒兩部分組成?；剞D套筒和回轉支承的外圈連成一體?；剞D驅動裝置減速器輸出端的小齒輪和內齒圈嚙合，以實現(xiàn)座艙的轉動。平臺 由平臺支架和內連接架組成。平臺上安裝著座椅，在座椅上設置有扶手、保險壓杠和安全帶，可保障乘客安全。站臺 為鋼結構件。用做乘客上下。電氣裝置 用來控制設備的運行。3BR1630R160 270 270 270270 9.51°9.51°9.51°3.17°95C A30153720 3015 37209.51°9.51°AC8062340624701.34°6 7 895 4 321圖 2：軌道支架圖 3：行走裝置圖 4：回轉裝置42 設計計算書 2.1 運行驅動裝置計算2.1.1 電機的選擇 電機選 Z4-180-11 P=37KW，n=1500r/min2.1.2 帶傳動輸入功率 P=40kw，輸入轉速 n=1500r/min設計功率 Pd=ka×p=1.2×40=48kw根據(jù)(機械設計課本表 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 帶的基準長度表選 Ld=4216mm（表 8-2）實際中心距：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）=5765NFrmax=3 F0Zsin（α/2）=8647N52.1.3 鏈傳動電機功率 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電機轉速 n=1500r/min，帶的傳動比為 i=400/200=2輸入的轉速為 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=12800N62.2 主要受力零件強度計算2.2.1 軸圖 5：軸該軸按簡支梁計算，所受載荷為：a) 軸上設備自重：p1=（18915.51﹣10042﹣894﹣530）=7449.51kg≈7450kg（設備總重－軌道支架重量－站臺重量－4 個輪組重量）b）乘員重： p2=70×22=1540kgc）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：設備自重、乘員重，設備和乘員在座艙擺動時產生的離心力。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：7MR2R1 220QP16826 26彎矩：Mmax=Px/2=110127.5×26/2=1431657.5Nmm剪力：Q= =110127.5/2=55064N彎曲應力：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=33674mm3σbb=1.5×(1431657.5/33674)=63.8N/mm2剪應力：τ= Kd(Q/A)=1.5×55064/(π×702/4)=21.5N/mm2材料選用 45 鋼調質，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?？辜舭踩禂?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=55064N8彎矩圖、剪力圖如下示：MR2R1QP/29014427 27彎矩：Mmax=Fx/2=55064×27/2=743364Nmm剪力：Q= R1=55064/2=27532N彎曲應力：σbb= Kd( Mmax/W)式中 Kd—動載系數(shù)，Kd=1.5W—抗彎截面模量，W=π×d3/32W =3.14×503/32=12272mm3σbb=1.5×(743364/12272)=90.86N/mm2剪應力：τ= Kd(Q/A)=1.5×(27532×4/π×502)=21N/mm2材料選用 45 鋼調質，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?？辜舭踩禂?shù)：n 剪=325/21=15.5＞5 滿足要求。92.2.3 側輪軸圖 7：側輪軸該軸主要承受 a)克服座艙旋轉起動時產生的反作用扭矩力 F1b)極端偏載情況下由 11 名乘客隨座艙旋轉造成的離心力 F2回轉支承上的扭矩 T=9550×Ni/（nK) ×η(n·m)N——輸入功率 kwn——輸入軸轉速 r/minK——工況系數(shù) 取 1.0i——總傳動比 i=i1·i2=59×3.333=197i1——減速機傳動比 i1=59i2——摩擦輪傳動比 i2=1000/300=3.333η——總機械效率 取 0.8T=9550×11×180×17×93/（125×1480×21）×0.8=6156N·m設側輪的反作用力矩為 TˊTˊ=T=F1×L L——前后側輪軸距; L=2.5m作用在軸上的反作用力為：F1=6156/2.5=2460N乘客旋轉離心力 f2=mV2/R=70×(8/60×3.14×5)2/2.5=122.7kg=1202N11 名乘客平均離心力按 f=(2) ?/2f2=0.707×1202=850NF2=11×f=11×850=9350N單個側輪軸總受力 F=（F1+F2）/2=(2460+9350)/2=5905N彎矩圖、剪力圖如下示：10MQF110彎矩：Mmax=5905×110=649550Nmm剪力：Q= 5905N彎曲應力：σbb= KdMmax/W式中 Kd—動載系數(shù)，Kd=1.5W—抗彎截面模量，W=π×d3/32W =3.14×523/32=13797mm3彎曲應力：σbb=1.5×649550/13797=70.6N/mm2剪應力：τ= KdQ /A=1.5×5905×4/(π×522)=4.17N/mm2材料選用 45 鋼調質，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?？辜舭踩禂?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生的徑向力及所傳遞的扭矩。皮帶對其產生的力 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：11MF2 F117011321.5 21.5QT彎曲應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×d3/32W =3.14×703/32=33683mm3彎曲應力：σbb=1284080×2/33683=76.2N/mm2扭轉剪應力：τn=T·Kd/ WnWn =2W=2×3.14×703/32=67366mm3τn=509000×2/67366=15.1N/mm2合成應力為：σ 合=（σbb2+3τn2）1/2=80.6 N/mm2材料選用 45 鋼調質，σb=650 N/mm2，抗彎安全系數(shù)：n 彎=650/80.6=8＞5，滿足要求剪應力校核校核距左端支撐 21.5mm 處剪力： Q =12800N剪應力：τ=4Q/（πD2）=4×12800×2/（π702）=6.7材料選用 45 鋼調質，τb=325 N/mm2抗剪安全系數(shù)：n 剪=325/6.7=48.5＞5 滿足要求。122.2.5 銷軸Ⅱ該軸按簡支梁，所受載荷如下：設備質量包括有：上罩與座椅架 m 上=520kg、 座椅 m 椅=288.2kg 、 導電裝置 m 電=16kg 、 平臺與欄桿 m 平=2490.5kg 、 回轉裝置 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：設備自重、乘員重，設備和乘員在座艙擺動時產生的離心力。則該軸受力為：P=（p1+p2+p3）/4=（54272.4＋15092＋277457.6）/4=346822N根據(jù)連接結構只需校核抗剪力即可剪力：Q= P/2=346822/2=173411N剪應力：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 調質，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=1.5n=342000/1.5/55064=5.4＞5, 滿足要求132.3 主要受力零件疲勞強度的校核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）1/9σ－1—持久極限，σ－1=270 MPaNo—循環(huán)基數(shù)，No =5×106N—疲勞應力循環(huán)次數(shù)，設每天工作 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=29200σrN=270[（5×106/29200）]1/9=478Kσ—有效應力集中系數(shù)，依 D/d=80/70=1.14，r/d=1/70=0.014 查表得 Kσ=2.5ε—尺寸系數(shù)，查表得 ε=0.77β—表面加工系數(shù)，β=0.94σmax—最大名義應力，σmax=95.3MPan=478/[2.5×95.3/（0.77×0.94）]=1.52.3.2 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）1/9σ－1—持久極限，σ－1=270 MPaNo—循環(huán)基數(shù)，No =5×106N—疲勞應力循環(huán)次數(shù)，設每天工作 4 小時，每小時運行 10 次。該軸壽命為 4 年，則N=10×4×365×8=116800σrN=270[（5×106/116800）]1/9=409Kσ—有效應力集中系數(shù)，依 D/d=60/50=1.2，r/d=1/50=0.02 查表得 Kσ=2.33ε—尺寸系數(shù)，查表得 ε=0.83β—表面加工系數(shù)，β=0.94σmax—最大名義應力，σmax=85.6MPan=409/[2.33×85.6/（0.83×0.94）]=1.62.3.3 側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）1/914σ－1—持久極限，σ－1=270 MPaNo—循環(huán)基數(shù)，No =5×106N—疲勞應力循環(huán)次數(shù)，設每天工作 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=116800σrN=270[（5×106/116800）]1/9=409Kσ—有效應力集中系數(shù)，依 D/d=60/52=1.15，r/d=1/52=0.019 查表得 Kσ=2.38ε—尺寸系數(shù)，查表得 ε=0.78β—表面加工系數(shù)，β=0.94σmax—最大名義應力，σmax=52.7MPan=409/[2.38×52.7/（0.78×0.94）]=2.42.3.4 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）1/9σ－1—持久極限，σ－1=270 MPaNo—循環(huán)基數(shù)，No =5×106N—疲勞應力循環(huán)次數(shù)，設每天工作 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=116800σrN=270[（5×106/116800）]1/9=409Kσ—有效應力集中系數(shù)，依 D/d=75/70=1.07，r/d=1/70=0.014 查表得 Kσ=2.08ε—尺寸系數(shù)，查表得 ε=0.77β—表面加工系數(shù)，β=0.94σmax—最大名義應力，σmax=80.6MPan=409/[2.08×80.6/（0.77×0.94）]=1.8153 小結我的畢業(yè)設計做的是游樂設施的行走裝置，主要是傳動裝置的設計和主要受力零件的計算。在設計過程中我也發(fā)現(xiàn)所設計的裝置的不足，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。整個設計過程是對四年來所學知識的總結而且在原來的基礎上需學會融會貫通將以前所學的知識系統(tǒng)化運用到所做的設計中。在傳動裝置設計時通過老師的講解我認識到設計的重點結合現(xiàn)實的加工條件做出最低成本、最大使用價值的設計。同時我們也認識到我們所學的知識太零散化而且很多都只是學習了皮毛沒有深入地研究導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)設計發(fā)現(xiàn)自己的看法有點太片面。畢業(yè)設計不僅是對前面所學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)設計使我明白了自己原來所學的知識還比較欠缺自己要學習的東西還太多學習是一個長期積累的過程在以后的工作、生活中都應該不斷的學習努力提高自己知識和綜合素質。16參考文獻[1] 孫桓.機械原理[M].北京.高等教育出版社,2006.[2] 濮良貴、紀名剛主編.機械設計.西北工業(yè)大學.高等教育出版社.1985.[3] 劉鴻文.材料力學[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.機械設計手冊（軟件版）.www.Mxcad.com.2007 年.[5] 哈爾濱工業(yè)大學理論力學教研室.理論力學[M].高等教育出版社,2002.[6] 全國索道、游藝機及游樂設施標準化技術委員會.游樂設施安全技術監(jiān)察規(guī)程（試行）[J]. 國家質量監(jiān)督檢驗檢疫總局，2003．[7] 全國索道、游藝機及游樂設施標準化技術委員會.GB8408-2000 游藝機和游樂設施 安全[J]．中國標準化雜志，2002． [8] 全國索道、游藝機及游樂設施標準化技術委員會.GB18159-2000 滑行類游藝機通用技術條件[J]．國家質量監(jiān)督檢驗檢疫總局，2000．[9] GB50231-98 機械設備安裝工程施工及驗收通用規(guī)范[J]．機械工業(yè)部，1998．17致 謝我要特別感謝我的指導老師孫曉燕老師的熱情關懷和悉心指導。老師以其淵博的學識、嚴謹?shù)闹螌W風范、高度的責任感使我受益非淺。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。感謝所有關心、支持、幫助過我的良師益友！