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1、兰州工业学院毕业设计（论文）题目 电动转马设计 系 别 机械工程系 专 业 机械设计与制造 班 级 机设10-1 班 姓 名 学 号 201001101147 指导教师（职称） 日 期 2012年12月 摘 要 电动转马是一种娱乐机械，随着人们生活水平的提高出现的娱乐设施，它主要依赖漂亮的外观造型，绚丽多彩的灯光和美妙的音乐吸引人，在人骑上它时有一种身临其境的感觉，所以说转马的整体造型及其奔马运动是非常非常重要的。然而，当前的电动转马的不足是只能做旋转运动和上下升降运动，游客不能够体会奔马给人带来的快感。本设计是在原有的基础之上对电动转马设备进行了改进，在以前转马直上直下的基础上进行改革创新。
2、首先，确定单个转马的运动机构，能够实现奔马动作的机构有曲柄摇杆机构和凸轮机构，综合分析，本设备选择曲柄摇杆机构比较合理，而且易于实现奔马运动。其次，确定马的旋转运动，为了合理分配6匹转马的布局，选定转盘作为支撑转马的结构，为了能够在小功率下驱动转盘，只有在转盘的边缘才会省力，并且在转动环节中本设备采用了火车轮子和工字钢导轨，大大减少了轮子的磨损，也使运动更加轻快。我相信在改进后的电动转马一定会给游客带来更刺激的感觉，也会吸引更多的游客，这将会是娱乐机械发展的动力。关键词：电动转马；娱乐机械；曲柄摇杆机构；转盘ABSTRACTElectric ZhuanMa is a kind of enter
3、tainment machinery, as people living standard rise in entertainment facilities, it mainly depends on the beautiful appearance modelling, colorful lights and beautiful music attractive, in people on it is a kind of be personally on the scene feeling, so ZhuanMa overall modelling and its running horse
4、 movement is very, very important. However, the shortage of the current electric ZhuanMa is can only do the rotary motion and upper and lower lifting movement, visitors cant understand benma bring pleasure. The design is and improved electric turn horse equipment in the original basis of the horse s
5、traight on the turn and down based on reform and innovation in the past. First, determine a single motion mechanism Carousel, gallop action agencies crank rocker mechanism and cam mechanism, a comprehensive analysis of the device selection crank rocker mechanism is more reasonable, but easy to imple
6、ment Benma movement. Second, determine the rotational movement of the horse, to reasonable allocation 6 turn horse layout selected turntable as the structure of the support to turn horse, in order to be able to drive turntable in a small power, and only the edge of the turntable only effort, and in
7、the rotational link this equippmentuses the wheels of the train and I-beam rails, greatly reduce the wear of the wheels, and also to make the sport more brisk.I believe that the improved electric Carousel will give visitors a more exciting feeling, will attract more tourists, it will be the driving
8、force for development of amusement machines.Keywords: Electric Carousel; amusement machines; crank rocker mechanism; turntable目 录摘 要IABSTRACTII1 绪论11.1 电动转马的设计背景与目的11.2 中国游乐园娱乐设施转马产品市场供需状况的调查11.3 中国游乐园娱乐设施转马产品市场可行性研究21.4 中国游乐园娱乐设施转马市场投资分析及发展预测31.5 中国游乐园娱乐设施转马产品市场发展及投资价值分析31.6 中国游乐园娱乐设施转马生产技术工艺研究及投资发
9、展分析4本章小结62 电动转马整体原理分析72.1 电动转马设计要求72.2 电动转马原理分析72.3 总体设计的内容83 单个转马设计133.1 单个转马原理设计及方案选择133.2 方案的选择143.3 单个转马的参数计算153.3.1 奔马机构的主参数确定153.3.2 标准件的选取163.3.3 连接轴的确定163.4 马跳跃的运动和动力计算193.5 减速机的选择及参数计算20本章结论204 转动部分的设计及计算214.1 转动部分的设计214.1.1 转盘的承载要求214.1.2 转盘的原理图214.2 转动部分的计算214.2.1 链条及链轮的选择214.2.2键的校核224.2
10、.3槽钢强度计算及校核244.2.4大转盘的运动和动力计算26本章结论285 整体装配295.1 装配图注意事项295.2 选择旋转木马（转马）注意事项295.3 整体装配图零件30结 论32致 谢33参考文献34附 录35附录A 8000系列摆线针轮减速机外形及安装尺寸35附录C 摆线针轮减速器的技术参数381 绪论1.1 电动转马的设计背景与目的各种各样的机械是我国国民经济许多部门及其它领域的重要装备。随着科学技术和工业生产的发展，娱乐业的急速发展，对娱乐机械产品不断的提出新的要求，除了优质、高效、低能耗、低廉价格之外，突出的课题是性能优越的，适应高精尖发展的机械功能，尤其是对娱乐机械的要
11、求向刺激、安全、舒适，美观等新的方向发展。在新的形势下，必须努力搞好创新设计，不断推出新产品来抢占市场，满足目前市场和寻求刺激的娱乐者客观需求。而机械创新设计的着重点是机构设计，也就是将其机械运动方案设计展现出来。本次的电动转马设计采用组合在一起，使其成为曲柄摇块机构，从而实现了电动转马的窜下、跃上、前俯、后仰等模拟真实马的活动，使娱乐者仿佛身临其境，感受真真实实的骑马感觉。在本次设计过程中，机构系统的开发设计、机构的选用和它们的巧妙组合，就是为了实现机械功能。而机构系统设计的好坏，会直接影响本次设计的机械娱乐产品的性能、效率、成本，因此愈来愈为人们重视。1.2 中国游乐园娱乐设施转马产品市场
12、供需状况的调查表1-1 市场需求关系表1-2 市场供给关系市场供需关系是影响市场变化的主要因素，在激烈地市场竞争中，企业及投资人能否全面准确地了解自己以及所处的环境，做出适时有效的市场决策是制胜的关键。市场供需情况就是为了解行情、分析环境提供依据，是企业了解市场和把握发展方向的重要手段，是辅助企业决策的重要工具。本报告根据对中国游乐园娱乐设施转马产品监测统计数据指标体系，通过技术手段，形成的连续性监测数据，反映了一定时期内中国游乐园娱乐设施转马产品生产消费的现状、变化及趋势。本报告有助于企业及投资商洞察中国游乐园娱乐设施转马产品市场供需行为，评估中国中国游乐园娱乐设施转马产品投资价值，为相关产
13、品制造商提供第三方的决策支持。本报告内容有助于游乐园娱乐设施转马产品制造企业、投资者了解市场供需情况，并可以为企业市场推广计划的制定提供第三方决策支持。该报告第一时间为客户提供中国游乐园娱乐设施产品年度供求数据分析，报告具有内容翔实、分析方法科学、应用范围广泛等特点。1.3 中国游乐园娱乐设施转马产品市场可行性研究中国游乐园娱乐设施转马产品市场投资可行性研究从游乐园娱乐设施市场需求、项目的资源供应、建设规模、工艺路线、环境影响、资金筹措等方面对项目进行调查研究和分析比较，并在专家研究经验的基础上对项目建成以后可能取得的财务、经济效益及社会影响进行科学预测，从而提出该项目是否值得投资、如何进行建
14、设及项目建设进程等咨询意见，为项目决策提供依据。1.4 中国游乐园娱乐设施转马市场投资分析及发展预测表1-3 游乐园娱乐设施产品全国产能规模分析中国游乐园娱乐设施转马市场投资分析及发展预测立足于游乐园娱乐设施市场发展现状分析，通过对游乐园娱乐设施行业环境、游乐园娱乐设施产业链、游乐园娱乐设施市场供需、游乐园娱乐设施价格、游乐园娱乐设施生产企业的详尽分析，以使企业和投资者达到对游乐园娱乐设施产品市场发展现状的全面、深入掌握；同时为使企业和投资者把握游乐园娱乐设施未来的市场发展趋势，我小组还对游乐园娱乐设施行业未来发展趋势和市场前景进行科学、严谨的分析与预测。1.5 中国游乐园娱乐设施转马产品市场
15、发展及投资价值分析表1-4 2010-2015年中国游乐园娱乐设施产品行情走势预测随着游乐园娱乐设施产品市场竞争的愈发激烈，快速有效的掌握市场发展情况成为企业及决策者成功的关键。市场分析是一个科学系统的工作，直接影响着企业发展战略的规划、产品营销方案的设计、公司投资方针的制定以及未来发展方向的确定。市场分析并非单纯从某一个层面对市场进行评价，要得到有实际价值、具有指导意义的结论，就必须从专业的角度对市场进行全面细致的分析。如此，才能时刻保持清晰的发展思路，不因纷繁的信息而迷失，在日益激烈的市场竞争中立于不败之地。针对企业的这种需要，我们对游乐园娱乐设施产品市场进行了深度调研。 1.6 中国游乐
16、园娱乐设施转马生产技术工艺研究及投资发展分析技术工艺，是衡量一个企业是否具有先进性，是否具备市场竞争力，是否能不断领先于竞争者的重要指标依据。随着我国游乐园娱乐设施市场的迅猛发展，与之相关的核心生产技术应用与研发必将成为业内企业关注的焦点。了解国内外游乐园娱乐设施生产核心技术的研发动向、工艺设备、技术应用及趋势对于企业提升产品技术规格，提高市场竞争力十分关键。 本调研通过参考大量专利文献对游乐园娱乐设施的工艺技术进展做了系统介绍，通过详细的调查和权威技术资料及相关情报的收集，为客户提供了游乐园娱乐设施产品核心技术应用现状、技术研发、工艺设备配套、高端技术应用等多方面的信息，对于企业了解各类游乐
17、园娱乐设施产品生产技术及其发展状况十分有益。一份完备的商业计划书，不仅是企业能否成功融资的关键因素，同时也是企业发展的核心管理工具。本章小结通过市场调研、分析，可知随着现代社会的发展，人民的生活水平也越来越高，人们不再单纯的追求物质生活的提高，更加注重精神享受。其中，游乐园的旋转木马越来越受到人们的喜爱，因此，旋转木马的发展就趋于豪华性、广泛性，而在这个发展过程中，人们也一直在刺激性上有着更高的追求。而本次设计过程中，充分发挥了创新性设计，在原有的基础上增加了木马本身的自转，在市场需求上占了很大的优势。而在结构上基本继承了原来木马的主体结构形式，因此在制造的可行性和经济性上都不存在问题。这就保
18、证了我们此次设计任务的可研发性和产品的市场占有力。2 电动转马整体原理分析2.1 电动转马设计要求设计游园娱乐电动转马成套设备，本设备包括6匹电动转马，每匹转马能承受的最大压力不大于1470N即游客的体重不超过150kg。所设计的电动转马能够模仿马的奔腾动作，但奔腾的幅度要在一定的范围之内。2.2 电动转马原理分析电动转马主要动力源是电动机，通过电动机驱动机构进行各自的运动，此装置分为独立的两部分，即单个马的奔马运动和转盘的转动。单个马主要实现前俯后仰上下升降等动作，能够实现此动作的机构有连杆机构和凸轮机构。转马的转动主要是转盘依靠电动机的带动而转动，转动可通过齿轮、链轮等实现。有了各自的分运
19、动后再将其进行叠加，在转盘上均匀分布6匹转马，要求各运动不能相互干扰。本次电动转马的机构设计中，使用了四杆机构的演化加以转盘，其中的四杆机构曲柄摇块机构，它的结构特点、工作原理、应用实例和设计计算方案，可参考丛书连杆机构设计、机构系统设计、凸轮机构设计、组合机构设计等专题著作。因为优良的机构，必须具备机构系统设计知识，能根据机械功能要求进行机构系统综合分析。但由目前设计人员对机构系统设计等知识和经历欠缺，有不足之处请批评指正。现在机电一体化的不断发展和广泛应用，是机构大为简化，工作性能大为提高，机械产品的前景比较广阔。而本次的娱乐场的电动转马的设计就是一次小系统的机电一体化系统的尝试。在现代设
20、计实践经验的积累、生产和科技的飞速发展，使设计思想、理论、方法和手段不断的丰富、充实和发展，使现代设计的产品的方法发生了质的变化，促进了机械产品的改进、更新、升级、换代速度的加快，而针对机械产品的设计有三种不同的类型: (1) 开发性设计；(2) 适应性设计；(3) 变型设计；在本次娱乐场电动转马机械产品设计中就显得十分重要，利用变型设计将目前娱乐场只能实现的马的上、下窜跃的曲柄导杆机构进行了变型设计使之具有了马的上、下窜跃和前、后俯仰的曲柄要快机构，使本次设计的娱乐场电动转马于目前娱乐场的转马相比别具一格，耳目一新之觉。本次的设计任务，不仅仅是去通过改善和满足人们对娱乐机械产品的要求，更重要
21、的是满足人们对骑真实马的产品需求。但是在本次娱乐场电动转马机械设计过程之中，必须使功能原理方案得予以具体化，成为机器及其零部件的合理结构。因此，要完成产品总体设计部件和零件设计，全部生成图纸并编制设计说明书等相关技术文件。在此设计过程中，零部件的结构形状，装配关系，材料选择，尺寸大小，加工要求，表面处理，总体布置等设计是否合理，对产品的技术性能和经济指标都会有直接的影响。为此，我们注意到了以下问题：零部件的设计必须满足其设计功能要求；要考虑到功能的合理分配和合理的零件结构形状的合理设计；从便于制造加工和降低成本考虑，力求零件结构形状简单，加工面少，材料利用率高；选用零件尽可能标准化、通用化、组
22、合化等；总体设计还满足总功能、造型美观等方面的要求。所以在本次娱乐场电动转马设计过程中，我们拟订出了较为详细、明确、合理的设计与要求。在拟定设计过程中，我们着重考虑人、机、材料、成本（一般将其称为四个“M”（Man 、Machine、 Material、 Money）。在本次娱乐电动转马机械设计的可靠性、适用性与完整性的考虑，现将其归纳为：保证功能要求与适当使用寿命下，不断降低成本。2.3 总体设计的内容总体设计是机械系统内部设计的主要任务之一，也是进行系统技术设计的依据。总体设计对机械的性能、尺寸、外形、质量及生产成本具有重大影响。因此，总体总体设计时必须在保证实际已定方案的基础上，尽可能充
23、分考虑与人机环境、加工装配、运行管理等外部系统的联系，使机械系统与外部系统相协调和适应，以求设计更臻完善。（1）总体设计的主要内容有：1）总体布置设计2）确定总体主要参数 3）绘制总体设计图样4）编写总体设计报告书及技术说明书等5）总体布置设计（2）总体布置的基本要求 总体布置是结构布局的细化，需具体确定各零部件之间的相对位置及联系尺寸、运动和动力的传递方式及主要技术参数，并绘制总体布置图。总体布置的基本要求如下：1）保证工艺过程的连续和流畅通常机械系统工作的工艺过程包含多项作业工序，例如一台联合收获机从作物切割、脱粒、分离、清洗直至获得清洁的谷粒要经过许多工序包转机械则有供料、充填、裹包、封
24、口、甚至清洗、堆码、盖印、计量等多项工序。保证工艺过程的连续和流畅是总体布置的最基本要求。对于工作条件恶劣和工况复杂的机械，还应考虑运动零部件的惯性力、弹性变形、过载变形及热变形、磨损、制造及装配误差等因素的影响，确保运动零部件必需的安全空间，相互间不发生运动干涉。例如，汽车的货箱与驾驶室后壁之间必需留有足够的间隙，以免当汽车在行驶过程中紧急制动时引起货箱与驾驶室相互撞击和摩擦。2）降低质心高度、减小偏置任何机械都应能平衡、稳定的工作，如果机械的质心过高或偏置过大，则可能因扰力矩增大而造成倾倒或加剧振动。所以，在总体布置时因力求降低质心高度，尽可能对称布置，减小偏置。整机的质心位置将直接影响行
25、走机械和工程机械。如汽车、拖拉机、叉车等的前后轴的载荷分配，纵向稳定性，横向稳定性，操纵性及附着性等，对于固定式机械则将影响其基础的稳定性。因此，在总体布置时必须验算各零部件和整机的质心位置，控制质心的偏移量。有些机械在完成不同作业或工况改变时，整机位置肯能改变，此时在总体布置时因考虑这种情况，必要时留有放置配重的位置。3）保证精度、刚体，提高抗振性及热稳定性对于机床，精密机械设备等，为了保证被加工工件的精度及所需的性能指标，总体布置时必须充分考虑精度、刚度、抗振性及热稳定性的要求。为此，在总体布置时应使运动和动力的传递尽量简捷，以简化和缩短传动链，提高机械的传递精度。对于受力较大及自重较大的
26、零部件，更应注意提高其结构刚度和抗振性，使受力均匀，避免偏载。如柱、梁、底座、床身等大型结构件，宜采用框架式封闭断面结构及双立柱对称布置，必要时增加辅助支撑，辅助导轨或采用重锤、液压缸、等负荷平衡装置，尽可能减小悬臂长度或不用悬臂布置。对于扰力较大的机械应尽量减小扰力的偏心距，提高支撑刚度，必要时还应采取隔振措施。如设置隔振装置或采用柔性连结，以减小振动的传递。采用分离驱动的布置，如精密机床，数控机床中把电动机与变速箱、主轴箱分开布置的方案，也可有效的把振源与主要工作部件隔开。热传导的不均匀也会降低机械的精度。把热源部件与主要工作部件分开布置，或采用隔热及散热措施，采用结构对称布置等均有利于均
27、匀传热和减小热变形。4）充分考虑产品系列化和发展设计机械产品时不仅要注意解决当前存在的问题，还应考虑今后进行产品系列化设计的可能性及产品更新换代的适应性。机械产品设计时应尽可能提高产品的标准化因数和重复因数，以提高产品的标准化程度。产品系列化通过把产品的主要参数、尺寸、型式、基本结构等做出合理的安排与规划，形成并合理的简化产品的品种规格，实现零部件最大限度的通用化，可以在只增加少数专业零部件的情况下即可发展变形产品或实现产品的更新换代。因此，产品的系列化可以有效地提高产品标准化程度。（3）产品系列化设计中的重要内容，如主要参数、尺寸和主要型式、基本结构的标准化、规格化、模块化，都与总体布置密切
28、相关。1）结构紧凑，层次分明紧凑的结构不仅可以节省空间，减少零部件，便于安装调试，往往还会带来良好的造型条件。为使结构紧凑，因注意利用机械的内部空间，如把电动机、传动部置代替卧式布置。2）操作、维修、调整方便为改善造作者的劳动条件，减少操作失误，应力求操作方便舒适。在总体布置时应使操作位置、修理位置和信息源的数目尽量减少并适当集中，使操作、观察、调整、维修等尽量方便省力，便于识别，以适应人的生理机能。例如应由人体尺度及体能参数合理确定操纵装置的位置及尺寸，根据人的视觉特征布置信号显示装置、确定信号显示方式等。3）外形美观机械产品投入市场后给人们的第一个直觉印象是外观造型和色彩，它是机械的功能、
29、结构、工艺、材料和外观形象的综合表现，是科学性、艺术性与实用性的结合。机械产品应使其外形、色彩和表现特征符合美学原则，并适应销售地区的时尚，使产品受到用户的喜爱。为此，总体布置时应使各零部件的组合均匀协调，型体的比例尺度具有比率美，前后左右的布置对称和谐，并有稳定和安全感。外形的轮廓线最好有直线或光滑曲线构成，有整体感。 图2-1 系统原理图转盘原理图（4）绘制总体布置图为确定额部件（子系统）的基本结构、型式及配置，进行构型设计，初步计算和运动分析，应考虑前述基本要求，按比例绘制总体布置图。总体布置图一般难以一次绘就，通常均需先绘制总体布置草图。总体布置时一般总是先布置执行系统，再布置传动系统
30、，操纵系统及支承形式等，通常都是从粗到细，从简到繁，需要反复多次才能确定。对方案设计阶段确定的各可行候选方案都应绘制其总体布置草图。总体布置草图中不仅确定了整机的布置型式和主要尺寸，也基本确定了各部件的基本型式和特性参数，主要零部件的尺寸、质量、基本加工要求等影响制造成本的数据已进行计算或估算，因而可进行初步技术经济分析，对各候选方案的评审也可做的比较具体和精细。在分析各候选方案的薄弱环节并加以改进后，并经全面分析比较，可确定 最佳总体布置方案。必要时应对方案中的关键技术系统进行实验研究。 3 单个转马设计3.1 单个转马原理设计及方案选择本次设计需求从旋转木木马的整体设计到各零部件的设计，其
31、实是一个完整的工程设计过程。首先应从整体设计开始，确定其主要功能和辅助功能，明确系统原理，然后从整体到局部，细化结构，完成各功能部件的设计，再着手于其中各非标准零件的设计和标准零件的选用，最后完成部件和整体的装配工作。 (1)单个转马的系统方案的提出及运动方案的分析要实现马前俯后仰的动作可选用凸轮摆杆机构，曲柄摇块机构，曲柄摇杆机构，曲柄滑块机构，双曲柄机构，凸轮摆杆稳定性能比较差，冲击较大，这样大幅度降低了机器的使用寿命，磨损较为严重，维护比较方便，成本低，较易实现，曲柄摇块机构稳定性好，动作比较明显，实现的运动综合性高，可靠性强，安全性高，成本较低。曲柄摇杆机构有急回特性，有死点位置，冲击
32、较大，动作复杂性不高，灵敏度不高，安全系数小，受外界干扰较大，结构不易实现。曲柄滑块机构，可较易实现，由急回特性，有死点位置，结构较大，导槽精度要求高，从而大大增加了制造成本，降低了经济性能，实用性较差。双曲柄机构体积较大，动作幅度较大，有死点和急回特性，运动轨迹比较平稳，刺激性不高。 (a) 曲柄摇杆机构 (b) 曲柄滑块机构 （c）双曲柄机构 (d) 凸轮摆杆 （e）曲柄摇块机构 图3-1 马的跳跃可选的机构图综上所述，选取曲柄摇块机构，各自有各自的优点，符合奔马运动的曲线特性，也符合实现奔马的运动方式，与足够的仿真性，给人以真实自然地骑马感受。3.2 方案的选择图 3-2 单个转马原理图
33、电动转马由曲柄摇杆机构叠加在构件4上，两杆机构在此作为运载机构使马绕M点作圆周运动向前奔驰，而曲柄摇杆机构中的导杆2的摇摆和伸缩则使马获得前俯后仰的姿态。3.3 单个转马的参数计算3.3.1 奔马机构的主参数确定初定马的前后摆幅为80，高低摆幅为40，分析可知： ， GM长度校核: 故GM杆长度可取 符合实际要求确定杆的直径，选材料为Q235 即 考虑到其他的因素，选取d=40根据工程计算，确定马跳跃电机的输出轴端直径为d=50,，据此可得偏心轮内径为，外径由于曲柄机构有死点位置，故偏心轮应该有足够的重量，保证在旋转过程中克服死点位置呢，特说明其厚度为，具体结构参见其零件图。3.3.2 标准件
34、的选取根据机械设计课程设计表861选取键为键14936 GB/T1096-1979根据机械设计课程设计表8137选取挡圈为挡圈 GB/T892-1986-13螺栓 GB/T5783-2000挡圈 GB/T93-19873.3.3 连接轴的确定机器上所安装的旋转零件，例如带轮、齿轮、联轴器和离合器等都必须用轴来支承，才能正常工作，因此轴是机械中不可缺少的重要零件。本章将讨论轴的类型、轴的材料和轮毂联接，重点是轴的设计问题，其包括轴的结构设计和强度计算。结构设计是合理确定轴的形状和尺寸，它除应考虑轴的强度和刚度外，还要考虑使用、加工和装配等方面的许多因素。根据结构需要，确定其结构如下所示 图3-3
35、 轴轴套的确定，根据结构需要，确定其结构如下所示 图3-4 轴套轴的设计计算（1）按扭转强度计算这种方法是只按轴所受的扭矩来计算轴的强度。如果还受不大的弯矩时，则采用降低许用扭转切应力的办法予以考虑。并且应根据轴的具体受载及应力情况，采取相应的计算方法，并恰当地选取其许用应力。在进行轴的结构设计时，通常用这种方法初步估算轴径。对于不大重要的轴，也可作为最后计算结果。轴的扭转强度条件为：强度条件： Mpa 设计公式： （mm）轴上有键槽： 放大：35%一个键槽；710%二个键槽。并且取标准植式中：许用扭转剪应力（N/mm2），C为由轴的材料和承载情况确定的常数。（2） 按弯扭合成强度计算通过轴的
36、结构设计，轴的主要结构尺寸、轴上零件的位置以及外载荷和支反力的作用位置均已确定，轴上的载荷（弯矩和扭矩）已可以求得，因而可按弯扭合成强度条件对轴进行强度校核计算。对于钢制的轴，按第三强度理论，强度条件为：设计公式： （mm）式中、：e为当量应力，Mpa。 d为轴的直径，mm; 为当量弯矩；M为危险截面的合成弯矩； MH为水平面上的弯矩；MV为垂直面上的弯矩；W为轴危险截面抗弯截面系数；为将扭矩折算为等效弯矩的折算系数弯矩引起的弯曲应力为对称循环的变应力，而扭矩所产生的扭转剪应力往往为非对称循环变应力与扭矩变化情况有关 扭矩对称循环变化 = 扭矩脉动循环变化 不变的扭矩，分别为对称循环、脉动循环
37、及静应力状态下的许用弯曲应。对于重要的轴，还要考虑影响疲劳强度的一些因素而作精确验算。内容参看有关书籍。（3） 轴的刚度计算概念轴在载荷作用下，将产生弯曲或扭转变形。若变形量超过允许的限度，就会影响轴上零件的正常工作，甚至会丧失机器应有的工作性能。轴的弯曲刚度是以挠度y或偏转角以及扭转角来度量，其校核公式为：yy; ; 。式中：y、 、 分别为轴的许用挠度、许用转角和许用扭转角。（4） 轴的设计步骤设计轴的一般步骤为：选择轴的材料 根据轴的工作要求，加工工艺性、经济性，选择合适的材料和热处理工艺。初步确定轴的直径 按扭转强度计算公式，计算出轴的最细部分的直径。轴的结构设计 要求：轴和轴上零件要
38、有准确、牢固的工作位置；轴上零件装拆、调整方便；轴应具有良好的制造工艺性等。尽量避免应力集中；根据轴上零件的结构特点，首先要预定出主要零件的装配方向、顺序和相互关系，它是轴进行结构设计的基础，拟定装配方案，应先考虑几个方案，进行分析比较后再选优。原则：轴的结构越简单越合理；装配越简单越合理3.4 马跳跃的运动和动力计算已知：=200 则=30其中表示曲柄半径，表示曲柄直径。则由速度 得=0.1取马及人的重量为150，则 =10010=1500(=10)且 =1500由功率 得=15000.1=100=1.05由转矩得=95.53.5 减速机的选择及参数计算摆线针轮减速机是一种应用行星式传动原理
39、，采用摆线针齿啮合的新颖传动装置。摆线针轮减速机全部传动装置可分为三部分：输入部分、减速部分、输出部分。在输入轴上装有一个错位180的双偏心套，在偏心套上装有两个称为转臂的滚柱轴承，形成H机构、两个摆线轮的中心孔即为偏心套上转臂轴承的滚道，并由摆线轮与针齿轮上一组环形排列的针齿相啮合，以组成齿差为一齿的内啮合减速机构，（为了减小摩擦，在速比小的减速机中，针齿上带有针齿套）。 当输入轴带着偏心套转动一周时，由于摆线轮上齿廓曲线的特点及其受针齿轮上针齿限制之故，摆线轮。摆线针轮减速机的运动成为既有公转又有自转的平面运动，在输入轴正转周时，偏心套亦转动一周，摆线轮于相反方向转过一个齿从而得到减速，再
40、借助W输出机构，将摆线轮的低速自转运动通过销轴，传递给输出轴，从而获得较低的输出转速。电动机及摆线针轮减速机的功能参数如表1.1所示表1.1名 称型 号功 率扭 矩转 速电 动 机Y90S-41.1KW95.5N.m1400r/min摆线针轮减速机X4B20.75KW332.5N.m20r/min本章结论分析与计算在实际工程应用中很重要，本章主要针对单个电动转马构件进行验证与校核，它起到验证该工程能否正常运转以及更进一步优化存在的问题。在减速机的选取上结合实际情况确定减速机的输出转速与转矩，以致使转马运动更刺激、更安全。轴的选取及设计亦尤为重要。4 转动部分的设计及计算4.1 转动部分的设计4
41、.1.1 转盘的承载要求 转盘上装有6匹转马及电动机和摆线针轮减速机，要求转盘材料耐磨性好抗压能力强，便于装配和维护。为了满足题目要求转盘半径R=3000mm，考虑到转盘太大制造及运输困难，故将转盘分为6块，装配时用螺钉固定。4.1.2 转盘的原理图图4-1 转盘原理图4.2 转动部分的计算4.2.1 链条及链轮的选择链传动是通过链条将具有特殊齿形的主动链轮的运动和动力传递到具有特殊齿形的从动链轮的一种传动方式。链传动有许多优点，与带传动相比，无弹性滑动和打滑现象，平均传动比准确，工作可靠，效率高；传递功率大，过载能力强，相同工况下的传动尺寸小；所需张紧力小，作用于轴上的压力小；能在高温、潮湿
42、、多尘、有污染等恶劣环境中工作。链传动的缺点主要有：仅能用于两平行轴间的传动；成本高，易磨损，易伸长，传动平稳性差，运转时会产生附加动载荷、振动、冲击和噪声，不宜用在急速反向的传动中。 4.2.2键的校核1.由于齿轮与减速机输出轴间用普通平键联接。已知传递的扭矩=541.2，齿轮材料为铸钢，载荷平稳。已知轴的直径=50及轮毂长度为61，按机械设计基础表66选择普通平键（A型），其中=14，=9，=50。标记为GB/T10962003 键14950强度校核 确许用挤压应力，按联接结构的材料（钢）和工作载荷（平稳），查机械设计基础表67得=150。键的工作长度=（50-14）=36由机械设计基础公
43、式（610）得=34.4=150故此键联接的强度足够。2.由于偏心轮与减速机输出轴间用普通平键联接。已知传递扭矩=95.5轮材料为铸钢，载荷平稳。已知轴的直径=28及轮毂长度为35，按机械设计基础表66选择普通平键（A型），其中=8，=7，=25。标记为GB/T10962003 键8725强度校核 确许用挤压应力，按联接结构的材料（钢）和工作载荷（平稳），查机械设计基础表67得=150。键的工作长度=（25-8）=17由机械设计基础公式（610）得=144=150故此键联接的强度足够。4.2.2 导轨的设计工字钢也称为钢梁（英文名称 I Beam)，是截面为工字形状的长条钢材。工字钢分普通工字
44、钢和轻型工字钢，H型钢三种。工字钢广泛用于各种建筑结构、桥梁、车辆、支架、机械等。 普通工字钢和轻型工字钢的翼缘由根部向边上逐渐变薄的，有一定的角度，普通工字钢和轻型工字钢的型号是用其腰高厘米数的阿拉伯数字来表示，腹板、翼缘厚度和翼缘宽度不同其规格以腰高( h)腿宽(b)腰厚(d)的毫数表示，如“普工160886”，即表示腰高为160毫米，腿宽为88毫米，腰厚为6毫米的普通工字钢。/“轻工160815”，即表示腰高为160毫米，腿宽为81毫米，腰厚为5毫米的轻型工字钢。普通工字钢的规格也可用型号表示，型号表示腰高的厘米数，如普工16#。腰高相同的工字钢，如有几种不同的腿宽和腰厚，需在型号右边加a b c 予以区别，如普工32#a、32#b、32#c等。 热轧普通工字钢的规格为10-63#。经供需双方协议供应的热轧普通工字钢规格为12-55#。已知焊接转盘时，采用28a工字钢，其跨长=3.0，材料的弹性模量，设最大承载量,若梁的许用挠度。1. 工字钢的最大挠度最大挠度在中心焊接处，查工程力学表73得查工程力学附录A型钢表得28a工字钢得截面惯性矩=11621.4=116故 =2. 工字钢的刚度校核=6即该工字钢的刚度足够。1） 导轮和导轨分析整体的载荷分布情况，设置6个导轨作为辅助支撑，考虑到各方面的原因，特设置导轮如下
