飞行表演塔计算说明书讲述.doc

飞行表演塔计算说明书 目录 一、 运动学、动力学分析 二、 销轴及螺栓等强度计算 三、 结构件强度计算 四、 立柱强度及刚度计算 五、 回转支承强度计算 六、 冲击计算 七、 基础校核 八、 焊接强度计算 九、 液压系统计算 十、 结论 一、运动学、动力学分析 1.1 设计参数 参照现有同类设备和用户的需要，确定以下设计参数： 座舱数： 12个 承载人数：24人 最大回转直径： D=16.5米 总高度：H=22米 总功率：P=31KW 回转体转速：n=7 r/min 最大提升速度：V=0.16米/秒 占地面积：280平方米 使用寿命：8年 1.2传动系统计算 回转支承型号：011，45，1800，Z=197，M=10 小齿轮：M=10，Z1=26 摆线针轮减速机：XLD11-7-7.5，电机7.5KW，n电机=1460 r/min 传动比: i摆线=17,输出轴使用转矩:M摆线=9550×P/n=9550×7.5/(1460/17 )=834(N.m) 传动比: i=Z/Z1×i摆线=197/26×17=128.8 回转体转速: n= n电机/i=1460/128.8 =11.3 r/min 最终调至7r/min。 对回转体的驱动矩:M=M摆线×Z/Z1=834×197/26 =6319(N.m) 1.3动力学计算 1.3.1人和座舱的受力计算 1.3.1.1 θ角的计算 回转体的角速度: ω=2πn/60=2X3.14X7/60=0.7327(rad/s) 图1 座舱及人的受力分析见1 由ΣF=0 得: tg(θ)=F/mg F=mω^2×R= mω^2（r+L×sinθ） 则：tg(θ)=mω^2×（r+L×sinθ）/（mg） =ω^2×(r+L×sinθ)/g g tg(θ)= ω^2×(r+L×sinθ) 9.8×tg(θ)=0.7327^2×(5.570+4.30 ×sinθ) 解上述方程：θ=21.5° 1.3.1.2座舱及人对吊杆的拉力T的计算： 由于人和座舱的质量：m人座=2×70+78.6=218.6(kg) 人和座舱的离心力：F人座=m人座g tg(θ) =218.6×9.8×tg(21.5°)=843(N) 坐舱及人对吊杆的拉力：T＝m人座g/cos（θ） =218.6×9.8/ cos（21.5°） ＝2302（N） 1.3.2吊杆受力计算： 受力情况见图2所示 图2 吊杆离心力： F吊杆=m吊杆ω^2×R=62×0.7327^2×(5.57+4.3/2×sin（21.5°）= 211 (N) 重力与离心力合力：T吊杆＝F吊杆/sin（θ）＝211/sin（21.5°）=575(N) 1.3.3 各部分质量 转乘架部件质量：m转乘架＝1316（kg） 回转体部件质量：m回转体=2997(kg) 滑轮部件：m滑轮=1514(kg) 立柱部件：m立柱=11438(kg) 风伞部件：m风伞=149(kg) 吊杆：m吊杆=62(kg)，共12件 油缸座：m油缸座=58.7(kg) 减震器：m减震器=50(kg) 共12件 液压站：m液压站=826(kg) 油缸：m油缸=936(kg) 坐舱部件:m坐舱部件=78.6(kg) 12件 基础：m基础=90946(kg) 1.3.4提升加速度计算 最大提升速度V=0.16m/s 设3秒钟从静止到达最大提升速度，则加速度为 a＝△V/△t＝0.16/3＝0.05（m/s2） 1.3.5最大偏载计算 受力分析见图3 R＝5.57＋4.3×sin（21.5°）＝7.146（m） 单坐舱内两人惯性离心力：f＝mω^2×R ＝2×70×0.7327^2×7.146=537(N) 12人偏载离心力产生的倾翻合力： F=2［f×cos15°+f×cos45°+f×cos75°］ =2×537［cos15°+cos45°+cos75°］ =2074(N) 惯性离心力所产生的倾翻力矩计算： 当提升至最高度时 在筒1下端：M1=2074×13.82=28662（N.m） 在筒2下端：M1=2074×9.80=20325（N.m） 乘客偏载时其重力产生的倾翻力矩 M2＝2×(mgRcos15°+ mgRcos45°+ mgRcos75°) =2×mgR(cos15°+ cos45°+ cos75°) =2×140×9.8×7.146×1.93 =37880 (N.m) 以此作为基础设计的依据。 1.3.6风力载荷 风力载荷按下式计算： F=0.5PACkV^2 上式中：P为空气密度