畢業(yè)設(shè)計（論文）-彈射救生裝置設(shè)計

[2]表6-1初選深溝球軸承6306，基本尺寸為。5.2.3中間軸的設(shè)計計算及校核中間軸的受力情況如圖5-8：圖5-8(1)計算齒輪受力第一級大斜齒輪受力分析（，）大斜齒輪周向力大斜齒輪徑向力大斜齒輪軸向力第二級小斜齒輪受力分析（，）周向力徑向力軸向力(2)做出彎扭矩圖以軸左端為原點，經(jīng)簡化后各段長度分別為=27.5mm，=52.5mm,=32mm。水平方向受力情況如圖5-9：圖5-9解得=-124N=1391.8N垂直方向如圖5-8：圖5-10解得=-43N=-611N彎矩圖5-11如下：圖5-11扭矩T==44.83，扭矩圖5-12如下:圖5-12（3）校核軸的強度載荷水平面H豎直面V支反力=-124N=1391.8N=-43N=-611N彎矩總彎矩扭矩T=44830表5-2根據(jù)教材REF_Ref41203422\r\h[1]式15-5及計算得到的表5-2的數(shù)據(jù)，取，軸的計算應(yīng)力（公式中）由教材REF_Ref41203422\r\h[1]表15-1查得45鋼的許用彎曲應(yīng)力符合要求。5.2.4中間軸軸承壽命的校核中間軸上的軸承選用GB／T276-94深溝球軸承6306，基本額定動載荷C=27KN，計算如下：（1）求兩軸承受到的徑向載荷和由力與力矩平衡方程，求得兩軸承受力為又左端承受到徑向載荷右端承受到徑向載荷（2）求兩端軸承的計算軸向力對于低速軸左端軸承所以，取x=1y=0而對于右端軸承由教材表13-5有：x=0.56y=2，又由教材REF_Ref41203422\r\h[1]表13-6，中間軸受輕微沖擊，所以取，則當(dāng)量動載荷為：因為所以按軸承2來計算壽命（3）計算軸承壽命（球軸承，式中=3）符合設(shè)計要求。5.3低速軸及其軸承、鍵的設(shè)計5.3.1確定低速軸的直徑和長度 選取軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。由教材REF_Ref41203422\r\h[1]表15-3取=110由于此處要安放鍵，故該最小軸徑應(yīng)再放大7%，可取。最終低速軸的設(shè)計參數(shù)如圖5-13所示：圖5-135.3.2低速軸軸承的選擇第二級齒輪傳動同樣是斜齒輪齒輪傳動，低速軸同時受徑向載荷，故采用深溝球軸承，由于，考慮到軸向定位和軸承裝拆方便，同時防止齒輪干涉低速軸，查手冊REF_Ref41204709\r\h[2]表6-1初選根據(jù)GB／T276-94深溝球軸承6306，基本尺寸為。5.3.3低速軸的設(shè)計計算及校核低速軸的受力情況如圖5-14：圖5-14(1)計算齒輪受力第Ⅱ級大斜齒輪受力分析（，）周向力徑向力軸向力(2)做出彎扭矩圖以低速軸的左端點為原點，簡化后各段長度分別為L1=80mm，L2=33mm。水平方向受力如圖5-15：圖5-15解得=607N=1471N垂直方向上受力情況如圖5-16：圖5-17利用力學(xué)知識建立方程：解得=548.75N=230.25N分別作出水平彎矩圖、垂直彎矩圖、總彎矩圖5-18如下：圖5-18扭矩T==145.46，做出扭矩圖5-19如下:圖5-19（3）校核軸的強度載荷水平面H豎直面V支反力=607=1471N=548.75N=230.25N彎矩總彎矩扭矩T=145460表5-3根據(jù)教材REF_Ref41203422\r\h[1]式15-5及所計算得到的表5-3內(nèi)數(shù)據(jù)，取，軸的計算應(yīng)力（公式中）由教材REF_Ref41203422\r\h[1]表15-1查得45鋼的許用彎曲應(yīng)力符合設(shè)計要求。5.3.4低速軸軸承壽命的校核低速軸選用的軸承為GB／T276-94深溝球軸承6209，其基本額定動載荷C=31.5KN，計算如下：（1）求兩軸承受到的徑向載荷和，，由于低速軸不受軸向載荷，且由教材REF_Ref41203422\r\h[1]表13-5知：深溝球軸承最小e值為0.22，假設(shè)軸向力全部由右端的深溝球軸承承受，那么對于左端的軸承，有所以，取x=0.56，y=2，對于右端的軸承，有又由教材REF_Ref41203422\r\h[1]表13-6，取，則當(dāng)量動載荷為：因為所以按軸承2來計算壽命。（2）計算軸承壽命軸承的使用壽命能夠滿足使用要求。5.4輸出軸的設(shè)計輸出軸位于支架的最上端，兩端裝有深溝球軸承，用以支承傳動部件，減少摩擦。輸出軸的材料選用為45鋼，調(diào)質(zhì)處理教材REF_Ref41203422\r\h[1]表15-3取=110由于輸出軸與帶輪之間、發(fā)射桿與輸出軸之間要安放鍵，故該最小軸徑應(yīng)再放大7%，最后取。最終輸出軸建模如下圖5-20所示：圖5-20

第6章鍵連接的選擇和計算6.1電機軸與聯(lián)軸器鍵連接的選擇和計算電機伸出軸與金屬彈性聯(lián)軸器連接起來，選用單圓頭普通平鍵（C型），軸徑d=24mm，查手冊REF_Ref41204709\r\h[2]表4-1應(yīng)選鍵的截面尺寸為，此段軸長為50mm,取鍵長L=50mm，由教材REF_Ref41203422\r\h[1]式6-1有：，式中k=0.5h=3.5mm，=L-b=50-8=42mm又由教材REF_Ref41203422\r\h[1]表6-2查得許用應(yīng)力>，該鍵強度滿足設(shè)計要求。6.2高速軸與聯(lián)軸器鍵聯(lián)接的選擇和計算校核高速軸的軸端與金屬彈性聯(lián)軸器用鍵聯(lián)結(jié)，選用普通圓頭平鍵（A型），軸徑d=24mm，查手冊REF_Ref41204709\r\h[2]表4-1應(yīng)選鍵尺寸為，此段軸長為52mm,取鍵長L=50mm，由教材REF_Ref41203422\r\h[1]式6-1有：，式中k=0.5h=3.5mm，=L-b=50-8=42mm又由教材REF_Ref41203422\r\h[1]表6-2查得許用應(yīng)力>，該鍵強度滿足要求。6.3高速軸與小齒輪鍵聯(lián)接的選擇和計算校核此處選用圓頭普通平鍵（A型），軸徑d=18mm,查手冊REF_Ref41204709\r\h[2]表4-1應(yīng)選鍵的截面尺寸為，此段軸長為38mm,鍵長取L=36mm，由教材REF_Ref41203422\r\h[1]式6-1有：,式中k=0.5h=3mm，=L-b=38-6=30mm又由教材REF_Ref41203422\r\h[1]表6-2查得許用應(yīng)力>，該鍵強度滿足要求。6.4中間軸與大齒輪鍵聯(lián)接的選擇和計算校核此處選用普通圓頭平鍵（A型），軸徑d=40mm,查手冊REF_Ref41204709\r\h[2]表4-1應(yīng)選鍵的截面尺寸為，此段軸長為38mm,鍵長取L=32mm，由教材REF_Ref41203422\r\h[1]式6-1有：，式中k=0.5h=4mm，l=L-b=32-12=20mm又由教材REF_Ref41203422\r\h[1]表6-2查得許用應(yīng)力>，該鍵強度滿足要求。6.5中間軸與小齒輪鍵聯(lián)接的選擇和計算校核此處選用普通圓頭平鍵（A型），軸徑d=25mm,查手冊REF_Ref41204709\r\h[2]表4-1應(yīng)選鍵的截面尺寸為，此段軸長為47mm,鍵長取L=45mm，由教材REF_Ref41203422\r\h[1]式6-1有：，式中k=0.5h=3.5mm，=L-b=45-8=37mm又由教材REF_Ref41203422\r\h[1]表6-2查得許用應(yīng)力>，該鍵強度滿足要求。6.6低速軸與齒輪鍵聯(lián)接的選擇和計算校核此處選用普通圓頭平鍵（A型），軸徑d=44mm，查手冊REF_Ref41204709\r\h[2]表4-1應(yīng)選鍵的截面尺寸為，此段軸長為47mm,取鍵長L=45mm，由教材REF_Ref41203422\r\h[1]式6-1有：，式中k=0.5h=7mm，=L-b=90-22=68mm又由教材REF_Ref41203422\r\h[1]表6-2查得許用應(yīng)力>，該鍵強度滿足要求。6.7低速軸與小帶輪鍵聯(lián)接的選擇和計算校核此處選用普通圓頭平鍵（A型），軸徑d=55mm，查手冊REF_Ref41204709\r\h[2]表4-1應(yīng)選鍵的截面尺寸為，此段軸長為52mm,取鍵長L=50mm，由教材REF_Ref41203422\r\h[1]式6-1有：，式中k=0.5h=7mm，=L-b==36mm又由教材REF_Ref41203422\r\h[1]表6-2查得許用應(yīng)力>，該鍵強度滿足要求。6.8輸出軸與大帶輪鍵聯(lián)接的選擇和計算校核此處選用普通圓頭平鍵（A型），軸徑d=70mm，查手冊REF_Ref41204709\r\h[2]表4-1應(yīng)選鍵的截面尺寸為，此段軸長為120mm,取鍵長L=80mm，由教材REF_Ref41203422\r\h[1]式6-1有：，式中k=0.5h=7mm，=L-b==36mm又由教材REF_Ref41203422\r\h[1]表6-2查得許用應(yīng)力>，該鍵強度滿足要求。

第7章發(fā)射裝置的設(shè)計7.1發(fā)射桿的設(shè)計發(fā)射桿的設(shè)計是利用杠桿的原理進行發(fā)射，其中分為動力臂和阻力臂，在電機發(fā)動時，動力通過各級傳動到達輸出軸，輸出軸發(fā)生旋轉(zhuǎn)，此時懸掛有配重的一端為阻力臂，裝有救生圈的一端為動力臂；當(dāng)電機停止時，裝有配重的一端為動力臂，裝載救生圈的一端為阻力臂，配重的重力勢能轉(zhuǎn)化為救生圈的動能，完成發(fā)射的任務(wù)。發(fā)射桿的設(shè)計如圖7-1：圖7-17.2配重的選擇采用標準的救生圈GB4302-2007，救生圈外徑不超過800mm，內(nèi)徑不超過400mm。假設(shè)彈射救生裝置發(fā)射的救生圈在物理學(xué)上是進行平拋運動，發(fā)射角為，初速度為，同時假設(shè)救生圈為質(zhì)點，空氣阻力為0。現(xiàn)在將平拋運動分解為X軸與Y軸，則救生圈在X軸方向上做勻速直線運動，速度為初速度；同時救生圈在Y軸上做自由落體運動，加速的為g（重力加速度）。救生圈的飛行時間為,則飛行的距離既射程為，?，F(xiàn)在設(shè)計一個射程在5~10m的彈射急救裝置，重力加速度g取9.8，將最大射程10m，帶入公式中，求得=13.5m/s。圖7-2分析如圖7-3所示其中A點代表的處于未發(fā)射狀態(tài)下的救生圈，B點為未發(fā)射狀態(tài)下的配重；其中點代表的發(fā)射后的裝有救生圈桿的位置，點為發(fā)射后下的配重的位置。根據(jù)計算B點與的高度差，得到，即在發(fā)射的過程中配重下降了0.334m。在純理論的模型下，配重的重力勢能轉(zhuǎn)化為救生圈發(fā)射的速度，根據(jù)機械能守恒定理，配重減少的重力勢能全部轉(zhuǎn)化為救生圈的動能，于是得到 解得 由此得到配重的重量至少為68kg。

結(jié)論本次畢業(yè)設(shè)計所設(shè)計的彈射急救裝置是一種專門應(yīng)用于標準救生圈的彈射裝置，由于中國甚至是整個世界對于溺水者的救援措施都不到位，導(dǎo)致這種急救彈射裝置目前來說的發(fā)展為空白，本設(shè)計通過對以往的投石器進行對比以及分析，確定了更加合理的結(jié)構(gòu)和方案，將古代人的思維與現(xiàn)在的科學(xué)、機械相關(guān)進行融合，在一定條件下更加優(yōu)化了發(fā)射的方法，通過計算確定了合理的參數(shù)保證整個設(shè)備運行的平穩(wěn)，將電能轉(zhuǎn)換為動能，以及最后利用最為簡單的重力勢能完成最終的發(fā)射。通過閱讀相關(guān)的論文、書籍以及網(wǎng)絡(luò)等方式收集國內(nèi)外相關(guān)裝置的信息資料，比較設(shè)備的優(yōu)缺點、經(jīng)濟成本以及是否能夠應(yīng)用于實踐，最后擇優(yōu)創(chuàng)新地選擇了本次畢業(yè)設(shè)計，同時對其進行改善和提升。在進行設(shè)備地改進提升時，并非單純的替換掉整個裝置的相關(guān)零部件，而是要通過自己的思考，查閱相關(guān)的專業(yè)書籍、閱讀大量論文，對其內(nèi)部結(jié)構(gòu)進行測算，確定的參數(shù)要保證滿足本次設(shè)計的要求。通過嚴密的計算，以及校核之后，接著就是通過三維繪圖軟件將這些大大小小的零件繪制出來，按要求將各個零部件配合起來，同時最后完成組裝，緊接著就是進行仿真模擬，以確保在真正投入使用的時候不會出現(xiàn)大的差錯。在滿足各項要求之后，將所有的三維模型通過二維圖紙導(dǎo)出，然后使用二維繪圖軟件進行尺寸、參數(shù)的標注，并核對修改，最終能夠保證設(shè)計出來的彈射急救裝置時最合理的。獨自完成畢業(yè)設(shè)計的過程對于我來說是人生一筆寶貴的財富，通過閱讀各個專業(yè)的書籍我學(xué)會了很