飛行表演塔計(jì)算說(shuō)明書(shū)

1、飛行表演塔計(jì)算說(shuō)明書(shū) 目錄一、 運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)分析二、 銷(xiāo)軸及螺栓等強(qiáng)度計(jì)算三、 結(jié)構(gòu)件強(qiáng)度計(jì)算四、 立柱強(qiáng)度及剛度計(jì)算五、 回轉(zhuǎn)支承強(qiáng)度計(jì)算六、 沖擊計(jì)算七、 基礎(chǔ)校核八、 焊接強(qiáng)度計(jì)算九、 液壓系統(tǒng)計(jì)算十、 結(jié)論一、運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)分析1.1 設(shè)計(jì)參數(shù)參照現(xiàn)有同類(lèi)設(shè)備和用戶(hù)的需要，確定以下設(shè)計(jì)參數(shù)：座艙數(shù)： 12個(gè)承載人數(shù)：24人最大回轉(zhuǎn)直徑： D=16.5米總高度：H=22米總功率：P=31KW回轉(zhuǎn)體轉(zhuǎn)速：n=7 r/min最大提升速度：V=0.16米/秒占地面積：280平方米使用壽命：8年1.2傳動(dòng)系統(tǒng)計(jì)算回轉(zhuǎn)支承型號(hào)：011，45，1800，Z=197，M=10小齒輪：M=10，Z1=

2、26擺線針輪減速機(jī)：XLD11-7-7.5，電機(jī)7.5KW，n電機(jī)=1460 r/min傳動(dòng)比: i擺線=17,輸出軸使用轉(zhuǎn)矩:M擺線=9550P/n=95507.5/(1460/17 )=834(N.m)傳動(dòng)比: i=Z/Z1i擺線=197/2617=128.8回轉(zhuǎn)體轉(zhuǎn)速: n= n電機(jī)/i=1460/128.8 =11.3 r/min最終調(diào)至7r/min。對(duì)回轉(zhuǎn)體的驅(qū)動(dòng)矩:M=M擺線Z/Z1=834197/26=6319(N.m)1.3動(dòng)力學(xué)計(jì)算1.3.1人和座艙的受力計(jì)算1.3.1.1 角的計(jì)算回轉(zhuǎn)體的角速度: =2n/60=2X3.14X7/60=0.7327(rad/s)圖1座艙及人

3、的受力分析見(jiàn)1由F=0 得:tg()=F/mgF=m2R= m2（r+Lsin）則：tg()=m2（r+Lsin）/（mg）=2(r+Lsin)/gg tg()= 2(r+Lsin)9.8tg()=0.73272(5.570+4.30 sin)解上述方程：=21.51.3.1.2座艙及人對(duì)吊桿的拉力T的計(jì)算：由于人和座艙的質(zhì)量：m人座=270+78.6=218.6(kg) 人和座艙的離心力：F人座=m人座g tg()=218.69.8tg(21.5)=843(N) 坐艙及人對(duì)吊桿的拉力：Tm人座g/cos（） =218.69.8/ cos（21.5） 2302（N）1.3.2吊桿受力計(jì)算：受力

4、情況見(jiàn)圖2所示 圖2吊桿離心力：F吊桿=m吊桿2R=620.73272(5.57+4.3/2sin（21.5）= 211 (N)重力與離心力合力：T吊桿F吊桿/sin（）211/sin（21.5）=575(N)1.3.3 各部分質(zhì)量轉(zhuǎn)乘架部件質(zhì)量：m轉(zhuǎn)乘架1316（kg）回轉(zhuǎn)體部件質(zhì)量：m回轉(zhuǎn)體=2997(kg)滑輪部件：m滑輪=1514(kg)立柱部件：m立柱=11438(kg)風(fēng)傘部件：m風(fēng)傘=149(kg)吊桿：m吊桿=62(kg)，共12件油缸座：m油缸座=58.7(kg)減震器：m減震器=50(kg) 共12件液壓站：m液壓站=826(kg)油缸：m油缸=936(kg)坐艙部件:m坐

5、艙部件=78.6(kg) 12件基礎(chǔ)：m基礎(chǔ)=90946(kg)1.3.4提升加速度計(jì)算最大提升速度V=0.16m/s設(shè)3秒鐘從靜止到達(dá)最大提升速度，則加速度為aV/t0.16/30.05（m/s2）1.3.5最大偏載計(jì)算受力分析見(jiàn)圖3R5.574.3sin（21.5）7.146（m）單坐艙內(nèi)兩人慣性離心力：fm2R2700.732727.146=537(N)12人偏載離心力產(chǎn)生的傾翻合力：F=2fcos15+fcos45+fcos75=2537cos15+cos45+cos75=2074(N)慣性離心力所產(chǎn)生的傾翻力矩計(jì)算：當(dāng)提升至最高度時(shí)在筒1下端：M1=207413.82=28662（N

6、.m）在筒2下端：M1=20749.80=20325（N.m）乘客偏載時(shí)其重力產(chǎn)生的傾翻力矩M22(mgRcos15+ mgRcos45+ mgRcos75)=2mgR(cos15+ cos45+ cos75)=21409.87.1461.93=37880 (N.m) 以此作為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的依據(jù)。1.3.6風(fēng)力載荷風(fēng)力載荷按下式計(jì)算：F=0.5PACkV2上式中：P為空氣密度，P=0.1228kgS2/m4 K:風(fēng)向影響系數(shù)，取K1.22A:迎風(fēng)面積V：風(fēng)速 8級(jí)風(fēng)時(shí)，V=15m/s 12級(jí)風(fēng)時(shí)V=30m/s迎風(fēng)面積計(jì)算：立柱部分面積：A1=0.982+151.4+42=31（m2）三腳架部分面積

7、：A2=2（0.48cos15+0.48cos45+0.48cos75）=20.48（cos15+ cos45+ cos75）=1.84（m2）吊臂部分的面積：A3=124.670.10=5.6（m2）座艙部分面積：A4=121.60.8=15（m2）風(fēng)傘部分面積：A5=3.141.22/2=2.26（m2）總面積：A=A1+A2+ A3+ A4+ A5=31+1.84+5.6+15+2.26 =55.7（m2）八級(jí)風(fēng)的推力：F8=0.5PACkV2=0.50.122855.71.291.22152=1211（kg）12級(jí)風(fēng)推力：F12=0.5PACkV2=0.50.122855.71.291

8、.22152=4844（kg）8級(jí)風(fēng)的傾翻力矩在筒體1的下端:M8=12119.820/2=118678(N.m)12級(jí)風(fēng)的傾翻力矩M12=48449.820/2=474712(N.m)M1+ M2+ M8=28662+37880+118678=185220(N.m)6安全。2.1.1.2筒體2下端強(qiáng)度計(jì)算筒體2和3的迎風(fēng)面積：A筒體23=1.415=21（m2）作用在筒體2和3上的風(fēng)力F筒體23=0.5PA筒體23CkV2=0.50.1228211.291.22302=1826(kgf)作用在筒體2下端的力矩：M=（F風(fēng)傘17+F筒體415.5+ F筒體237.5）9.8=(46917+17

9、415.5+18267.5)9.8=238777(N.m)抗彎模量: W=(D4-d4)/(32D)=3.14(1.44-1.384)/32/1.4=0.015(m3)應(yīng)為: =G/A+M/W=(m風(fēng)傘+m簡(jiǎn)體4+m簡(jiǎn)體32+m其它)g/A+M/W =(149+781+2808.74+2875.36+38957)9.8/(1/43.14(1.42-1.382)+238777/0.015 =26.2(MPa)材料為Q235A, b=400MPa設(shè)動(dòng)載系數(shù)k為1.5筒體2下端安全系數(shù):n=b/k=400/26.2 /1.5=10.24安全。2.1.1.3筒體1下端強(qiáng)度計(jì)算筒體1的迎風(fēng)面積:A筒體1

10、=24=8(m2)作用在筒體1上的風(fēng)力F筒體1=0.5PA筒體1CkV2=0.50.122881.291.22302=695(kgf)作用在立柱1下端的力矩:M=(F風(fēng)傘21+ F筒體419.5+F筒體2311.5+ F筒體12)9.8=(46921+17419.5+182611.5+6952)9.8=349183(N.m)抗彎模量:W=(D4-d4)/(32D)=3.14(24-1.9764)/32/2=0.037(m3)面積:A=1/43.14(22-1.9762)=0.0749(m2)應(yīng)力:=G/A+M/W=g(m立柱+m 風(fēng)傘+m咸震器+m其它)/A+M/W=9.8(11438+149

11、+200+38957)/0.0749+349183/0.037=16.1(MPa)設(shè)動(dòng)載系數(shù)k為1.5，則安全系數(shù)材料為Q235A，b=400MPa筒體2下端安全系數(shù)：n=b/k=400/16.1/1.5=16.64安全。2.1.2空載時(shí)+12級(jí)風(fēng)載時(shí)，地腳螺栓強(qiáng)度計(jì)算見(jiàn)圖4 螺栓M36，性能等級(jí)5.6L1=244L2=478L3=694L4=884L5=1039L6=1155L7=1126L8=1250螺栓所受最大力：FD=MLma/Li2=3491831.25/2（0.2442+0.4782+0.6942+0.884 2+1.0932+1.1552+1.2262+1.252）=30542(

12、N)=1.3FD/A=1.3305402/（1/43.140.0362）=39(MPa)地腳螺栓為5.6級(jí)，其b=500（MPa）動(dòng)載系數(shù)k取1.5，則安全系數(shù)：n=b/k=500/39/1.5=8.56安全。2.2 偏載+15m/s 風(fēng)載時(shí)2.2.1 立柱強(qiáng)度計(jì)算2.2.1.1 筒體4下端強(qiáng)度計(jì)算風(fēng)傘部分的迎風(fēng)面積A風(fēng)傘=3.141.76792/2+10.335+0.7740.2=5.40(m2)作用在風(fēng)傘部分上的風(fēng)力F風(fēng)傘=0.5PA風(fēng)傘CkV2=0.50.12285.401.291.22152=117(kgf)立柱4的迎風(fēng)面積：A立柱4=12=2（m2）作用在立柱4上的風(fēng)力F立柱4=0.

13、5PA立柱4CkV2=0.50.122821.291.22152=43（kgf）作用在立柱4下端的力矩：M=（F風(fēng)傘2+F立柱40.5）9.8=（1172+430.5）9.8=2503（N.m）抗彎模量:W=(D4-d4)/(32D)=3.14(24-1.9804)/32/2=0.0309(m3)應(yīng)力: =G/A+M/W=(m風(fēng)傘+m立柱4)/A+M/W =9.8(149+781)/(1/43.14(22-1.9802)+2503/0.0309 =0.23(MPa)設(shè)動(dòng)載系數(shù)k為1.5,則安全系數(shù)材料為Q235A,b=400MPa立柱下端安全系數(shù):n=b/k=400/0.23/1.5=1159

14、4安全。2.2.1.2筒體2下端強(qiáng)度計(jì)算筒體2和3的迎風(fēng)面積:A筒體23=1.415=21(m2)作用在筒體2和3上的風(fēng)力F筒體23=0.5PA筒體23CkV2=0.50.1228211.291.22152=456(kgf)作用在筒體2下端的力矩:M=(F風(fēng)傘17+F筒體415.5+F筒體237.5)9.8=(11717+4315.5+4567.5)9.8=59540(N.m)偏載時(shí)人的離心力所產(chǎn)生的力矩M1=20749.80=20325（N.m）偏載時(shí)人的重力所產(chǎn)生的力矩M2=37880 (N.m) (上面已求得,見(jiàn)第5頁(yè))抗彎模量:W=(D4-d4)/(32D)=3.14(1.44-1.3

15、84)/32/1.4=0.015(m3)M總=M+M1+M2=59540+20325+37880=117745(N.m)筒體2下端應(yīng)力:=G/A+M總/W=(m風(fēng)傘+m筒體4+m筒體23+m外)g/A+M總/W=(149+781+5683+38957)9.8/(1/43.14(1.42-1.382)+ 117745/0.015=18.1(MPa)設(shè)動(dòng)載系數(shù)k為1.5材料為Q235A,b=400MPa筒體2下端安全系數(shù):n=b/k=400/18.1/1.5=14.74安全。2.2.1.3筒體1下端強(qiáng)度計(jì)算筒體1的迎風(fēng)面積:A筒體1=24=8(m2)作用在筒體1上的風(fēng)力F筒體1=0.5PA筒體1C

16、kV2=0.50.122881.291.22152=174(kgf)8級(jí)風(fēng)作用在立柱1下端的力矩:M=(F風(fēng)傘21+F筒體419.5+F筒體2311.5+F筒體12)9.8=(46921+17419.5+182611.5+1742)9.8=339872(N.m)抗彎模量:W=(D4-d4)/(32D)=3.14(24-1.9764)/32/2=0.037(m3)偏載時(shí)人的離心力所產(chǎn)生的力矩M1=2074(N)13.82(m)=28662(N.m)偏載時(shí)人的重力所產(chǎn)生的力矩M2=37880(N.m) (上面已求得,見(jiàn)第5頁(yè))M總=M+M1+M2=339872+28662+37880=406414

17、(N)面積:A=1/43.14(22-1.9762)=0.0749(m2)=G/A+M總/W=(m總-m基礎(chǔ)-m液壓站)g/A+M總/W=(112068-90946-826)9.8/(1/43.14(22-1.9762)+ 406414/0.037=13.6(MPa)設(shè)動(dòng)載系數(shù)k為1.5材料為Q235A, b=400MPa筒體1下端安全系數(shù):n=b/k=400/13.6/1.5=19.64安全。2.2.2 有關(guān)銷(xiāo)軸、螺栓等強(qiáng)度計(jì)算2.2.2.1座艙與吊桿連接銷(xiāo)軸(KT24-03-04)強(qiáng)度計(jì)算受力簡(jiǎn)圖見(jiàn)圖5 由1.3.1.2可知:人和座艙的離心力F人座=843(N)單個(gè)座艙部分面積:A座艙=1

18、.60.8=1.28(m2)8級(jí)風(fēng)對(duì)其的施加的風(fēng)力:F風(fēng)=0.5PA座艙CkV2=0.50.12281.281.291.22152=27.8(kgf)座艙和人的重力:m=270+78.6=218.6(kgf)合力F=(F風(fēng)+F人座)2+(mg)21/2=(27.89.8+843)2+(218.69.8)21/2=2415(N)座艙及人對(duì)吊桿的拉力:T人座艙=F=2415(N)連接銷(xiāo)軸(KT24-03-04)所受力Fpin=F/2=2415/2=1207.5(N)銷(xiāo)軸的截面積:A=1/4X3.14X0.0252=4.9X10-4(m2)剪切應(yīng)力:=Fpin/A/2=1207.5/2/(4.9X1

19、0-4)=1.2(MPa)材料為45鋼調(diào)質(zhì),b=600(MPa) 0=300(MPa)動(dòng)載系數(shù) k=1.5則安全系數(shù):n=0/k=300/1.2/1.5=1676安全。2.2.2.2吊臂與轉(zhuǎn)乘架連接銷(xiāo)(KT24-07-02)強(qiáng)度計(jì)算受力分析見(jiàn)圖6T=(F人艙+F風(fēng)+F吊桿)2+(m人艙g+m吊桿g)2)1/2=(843+27.8X9.8+211)2+(218.6X9.8+62X9.8)2)(1/2)=3053(N)連接銷(xiāo)所受剪力計(jì)算:已知: d=40mm=T/(1/4d2)=3053/(1/40.0402)=2.43(MPa)45鋼調(diào)質(zhì), 0=300(MPa)動(dòng)載系數(shù)k取1.5,則安全系數(shù)n=

20、0/k=300/2.43/1.5=826安全2.2.2.3三腳架與副回轉(zhuǎn)體連接螺栓強(qiáng)度計(jì)算受力分析見(jiàn)圖7所示:圖7M=F0.730-mg1.3-F三角架0.48-T3.783=0F三腳架=860.732723.4=157(N)F=(mg1.3+F三腳架0.48+T3.783)/0.730=(869.81.3+1570.48+30533.783)/0.730=17425(N)三腳架底端支力F支的計(jì)算,通過(guò)矢量法求出,見(jiàn)圖8圖8F 支=16344（N）,將其分解得:F 支=15944（N）F 支y=3594（N）上面連接螺栓強(qiáng)度計(jì)算：?jiǎn)蝹€(gè)螺栓所受的剪力：FB=F/3=17425/3=5808(N)

21、剪應(yīng)力：=FB/A=5808/（1/43.140.0202）=18.5(MPa)螺栓為8.8級(jí),其名義剪應(yīng)力為: 0=400(MPa)動(dòng)載系數(shù)k取1.5,則安全系數(shù)N=0/k=400/18.5/1.5=14.46安全下面連接螺栓強(qiáng)度計(jì)算：垂直分力F支y3594（N），是壓在副回轉(zhuǎn)體上的，其水平分力F支=15944（N），是作用在3個(gè)螺栓上，因此，只計(jì)算剪切強(qiáng)度就行了。單個(gè)螺栓所受的剪力:FB= F支/3=15944/3=5315(N)剪應(yīng)力=FB/A=5315/(1/43.140.0202)=16.9(MPa)螺栓為8.8級(jí),其名義剪應(yīng)為:0=400(MPa)動(dòng)載系數(shù)k取1.5,則安全系數(shù)n=

22、0/k=400/16.9/1.5=15.86安全2.2.2.4 三腳架內(nèi)力計(jì)算矩管:60603mm A=0.060.06-0.0540.054=6.8410-4(m2)b=400(MPa)上=F/A=17425/(6.8410-4)=25.5(MPa)下=F支/A=16344/(6.8410-4)=23.9(MPa)動(dòng)載系數(shù) k=1.5則安全系數(shù)n=b/ma/k=400/25.5/1.5=10.56安全。2.2.2.5 鋼絲繩強(qiáng)度計(jì)算座艙部分重量:1278.6kg=943.2kg人重:1270=840kg吊桿重:6212=744kg轉(zhuǎn)乘架重:1316kg回轉(zhuǎn)體重:2997kg以上幾樣加起來(lái)共重

23、:m=943.2kg+840kg+744kg+1316kg+2997kg=6840.2kg鋼絲所受的總力大小計(jì)算:T總=mg/cos(757)=6840.29.8/ cos(757)=67684(N)單根鋼絲繩受力:T=T總/8=67684/8=8460(N)即W1=8460 (N)GB/T8918-1996第2組619(a)類(lèi),直徑為d=12 的鋼絲繩的最小破斷拉力為:R=95.8KN鋼絲繩的靜載荷安全系數(shù):n1=R/W1=95.81000/8460=11.310提升加速度：S=0.05m/s2加速度的載荷:W2=SW1/g=0.058460/9.8=43(N)鋼絲繩的彈性系數(shù):E=2001

24、09(N/m2)鋼絲繩的面積: A=1/43.14122=113(mm2) 鋼絲繩的直徑:d=12mm槽輪直徑: D=480mm彎曲所產(chǎn)生的載荷：W3=EAd/D=211312/480=5.7（N）總載荷的安全系數(shù)：n2=R/（W1+W2+W3）=95.81000/(8460+43+5.7)=11.35按GB8408-2000標(biāo)準(zhǔn)，鋼絲繩安全。2.2.2.6滑輪部件（KT24-02）中的活節(jié)螺栓強(qiáng)度計(jì)算 M36螺紋底徑為31.67mm，有效段面積為A=1/43.1431.672=7.8710-4(m2)材料按45調(diào)質(zhì),b=600(MPa)=W1/A=8460/(7.8710-4)=10.7(M

25、Pa)動(dòng)載系數(shù)按k=1.5安全系數(shù):n=b/k=600/10.7/1.5=37.46安全2.2.2.7 動(dòng)滑輪滑輪軸(KT24-02-03-02)強(qiáng)度校核受力情況見(jiàn)圖9滑輪軸d=60mmA=1/43.14d2=1/43.140.0602=2.82610-3(m2)45#鋼調(diào)質(zhì), b=600MPa, 0=300MPa=T/A=8460/(2.82610-3)=3.0(MPa) 動(dòng)載系數(shù)k取1.5安全系數(shù)：n=0/k=300/3.0/1.5=66.76安全2.2.2.8定滑輪滑輪軸(KT24-02-04-02)強(qiáng)度校核受力情況見(jiàn)圖10 滑輪軸d=60mmA=1/43.14d2=1/43.140.0

26、602=2.82610-3(m2)45#鋼調(diào)質(zhì), b=600MPa, 0=300MPa=T/A=8460/（2.82610-3） =3.0（MPa)動(dòng)載系數(shù)k取1.5安全系數(shù):n=0/k=300/3.0/1.5=66.76安全。2.2.2.9油缸銷(xiāo)軸(KT24-09-02)強(qiáng)度計(jì)算液壓缸重:G液壓缸=936kgf=9172(N)油缸銷(xiāo)軸受力計(jì)算F=32T- G動(dòng)滑輪以下-G油缸=328460-（263+171+42+7.7+20）9.8-9369.8=256610(N)油缸銷(xiāo)軸直徑d=90mmA=1/43.140.0902=6.3410-3(m2)應(yīng)力:=F/(2A)= 256610/(6.3

27、410-3)/2 =20.2(MPa)45#鋼調(diào)質(zhì),b=600MPa,0=300MPa動(dòng)載系數(shù)k取1.5安全系數(shù):n=0/k=300/20.2/1.5=9.96安全。2.2.2.10支座(KT24-02-02)M110螺紋連接強(qiáng)度計(jì)算A=3.140.110110/30.0032/2=0.02(m2)應(yīng)力:=（F油缸銷(xiāo)軸+G油缸） /A=（256610+9369.8）/0.02=13.3MPa)Q235的b=400（MPa）設(shè)動(dòng)載系數(shù)：k=1.5，則安全系數(shù)：n=b/k=400/13.3/1.5=20.16強(qiáng)度足夠,安全。2.2.2.11導(dǎo)向輪組銷(xiāo)軸（KT24-05-01-01-04）強(qiáng)度計(jì)算圖

28、11滑輪軸d=30mA=1/43.14d2=1/43.140.0302=7.06510-4(m2)45#鋼調(diào)質(zhì), b=600MPa, 0=300MPa=T/A=8460/（7.06510-4） =12.0（MPa)動(dòng)載系數(shù)k取1.5安全系數(shù):n=0/k=300/12.0/1.5=16.76安全。2.3滿(mǎn)載+15m/s 風(fēng)載2.3.1立柱強(qiáng)度計(jì)算2.3.1.1筒體4下端強(qiáng)度計(jì)算風(fēng)傘部分的迎風(fēng)面積A風(fēng)傘=3.141.76792/2+10.335+0.7740.2=5.40(m2)作用在風(fēng)傘部分上的風(fēng)力F風(fēng)傘=0.5PA風(fēng)傘CkV2=0.50.12285.401.291.22152=17(kgf)立

29、柱4迎風(fēng)面積:A立柱4=12=2(m2)作用在立柱4上的風(fēng)力F立柱4=0.5PA立柱4kV2=0.50.122821.291.22152=43(kgf)作用在立柱下端的力矩:M=(F風(fēng)傘2+F立柱40.5)9.8=(1172+430.5)9.8=2503(N.m)抗彎模量:W=(D4-4)/(32D)=3.14(24-1.9804)/32/2=0.0309(m3)應(yīng)力:=G/A+M/W=(m風(fēng)傘+m立柱4)g/A+M/W =9.8(149+781)/(1/43.14(22-1.9802)+2503/0.0309=0.23設(shè)動(dòng)載系數(shù)k為1.5材料為Q235A，b=400MPa立柱4下端安全系數(shù)：

30、n=b/k=400/0.23/1.5=11594安全。2.3.1.2筒體2下端強(qiáng)度計(jì)算筒體2和3的迎風(fēng)面積:A筒體23=1.415=21(m2)作用在筒體2和3上的風(fēng)力A筒體23=0.5PA筒體23CkV2=0.50.1228211.291.22152=456(kgf)作用在筒體2下端的力矩:M=(F風(fēng)傘17+F筒體415.5+F筒體327.5)9.8=(11717+4315.5+4567.5)9.8=59540(N.m)抗彎模量:W=(D4-d4)/(32D)=3.14(1.44-1.384)/32/1.4=0.015(m3)轉(zhuǎn)動(dòng)部分重量:G=(m人24+m座艙+m吊桿+m轉(zhuǎn)乘架+m回轉(zhuǎn)體)

31、9.8=(7024+78.612+744.24+1420+2997)9.8=76287(N)單根鋼絲繩拉力:T=76287/8/cos(757)=9628(N)立柱外載荷:G外=409628+（314+46.4+10.6）9.8=388755(N)筒體下端應(yīng)力:=G/A+M/W=(m風(fēng)傘+m筒體4+m筒體23)g+ G外/A+M/W =(149+781+2808+2875)9.8+388755/(1/43.14(1.42-1.382)+59540/0.015=14.4(MPa)設(shè)動(dòng)載系數(shù)k為1.5材料為Q235A, b=400MPa筒體2下端安全系數(shù):n=b/k=400/14.4/1.5=18

32、.54安全。 2.3.1.3筒體1下端強(qiáng)度計(jì)算筒體1的迎風(fēng)面積A筒體1=24=8（m2）作用在筒體1上的風(fēng)力F筒體1=0.5PA筒體1CkV2=0.50.122881.291.22152=174(kgf)8級(jí)風(fēng)作用在立柱1下端的力矩:M=(F風(fēng)傘21+F筒體419.5+F筒體2311.5+F筒體12)9.8=（46921+17419.5+182611.5+1742）9.8=339872（N.m）抗彎模量:W=(D4-d4)/(32D)=3.14(24-1.9764)/32/2=0.037(m3)面積:A=1/43.14(22-1.9762)=0.0749(m2)=G/A+M/W=(m總-m基礎(chǔ)

33、-m液壓站)g/A+M/W=(112068-90946-826)9.8/0.0749+ 339872/0.037=11.8(MPa)設(shè)動(dòng)載系數(shù)k為1.5材料為Q235A,b=400MPa筒體1下端安全系數(shù):n=b/k=400/11.8/1.5=22.64安全。2.3.2 有關(guān)銷(xiāo)軸、螺栓等強(qiáng)度計(jì)算2.3.2.1 座艙與吊桿連接銷(xiāo)軸強(qiáng)度計(jì)算受力簡(jiǎn)圖見(jiàn)圖12 圖12 由1.3.1.2可知:人和座艙的離心力F人座=843(N), 見(jiàn)第3頁(yè)單個(gè)座艙部分面積:A座艙=1.60.8=1.28(m2)8級(jí)風(fēng)對(duì)其的施加的風(fēng)力:F風(fēng)=0.5PA座艙CkV2=0.50.12281.281.291.22152=27.

34、8(kgf)座艙和人的重力:mg=270+78.6=218.6(kgf)=2142(N)合力F=(F風(fēng)+F人座)2+(mg)21/2=(27.89.8+843)2+(2142)21/2 =2415(N)座艙及人對(duì)吊桿的拉力:T人座艙=F=2415(N)連接銷(xiāo)軸所受力Fpin=F/2=2415/2=1207.5(N)銷(xiāo)軸的截面積:A=1/43.140.0252=4.910-4(m2)剪切應(yīng)力:=Fpin/A/2=1207.5/2/(4.910-4)=1.2(MPa)材料為45鋼調(diào)質(zhì),b=600(MPa) 0=300(MPa)動(dòng)載系數(shù)k=1.5則安全系數(shù):n=0/k=300/1.2/1.5=167

35、6安全。2.3.2.2 吊臂與轉(zhuǎn)乘架連接銷(xiāo)強(qiáng)度計(jì)算受力分析見(jiàn)圖13圖13F=(F人艙+F風(fēng)+F吊桿)2+(m人艙g+m吊桿)2)(1/2)=(843+27.89.8+211)2+(218.69.8+629.8)2)(1/2)=3053(N)連接銷(xiāo)(KT24-07-02)所受剪力計(jì)算:已知:d=40mm=F/(21/4d2)=3053/(21/40.0402)=1.22(MPa)45鋼調(diào)質(zhì),0=300(MPa)動(dòng)載系數(shù)k取1.5,則安全系數(shù)n=0/k=300/1.22/1.5=1646安全。2.3.2.3三腳架與副回轉(zhuǎn)體連接螺栓強(qiáng)度計(jì)算受力分析見(jiàn)圖14所示:圖14M=F0.730-mg1.3-F

36、三角架0.48-T3.783=0F三腳架=860.732723.4=157(N)F=(mg1.3+F三腳架0.48+T3.783)/0.730=(869.81.3+1570.48+30533.783)/0.730=17425(N)三腳架底端支力F支的計(jì)算,通過(guò)矢量法求出,見(jiàn)圖15圖15F 支=16344（N）,將其分解得:F 支=15944（N）F 支y=3594（N）上面連接螺栓強(qiáng)度計(jì)算：?jiǎn)蝹€(gè)螺栓所受的剪力：FB=F/3=17425/3=5808(N)剪應(yīng)力：=FB/A=5808/（1/43.140.0202）=18.5(MPa)螺栓為8.8級(jí),其名義剪應(yīng)力為: 0=400(MPa)動(dòng)載系數(shù)

37、k取1.5,則安全系數(shù)n=0/k=400/18.5/1.5=14.46安全下面連接螺栓強(qiáng)度計(jì)算：垂直分力F支y3594（N），是壓在副回轉(zhuǎn)體上的，其水平分力F支=15944（N），是作用在3個(gè)螺栓上，因此，只計(jì)算剪切強(qiáng)度就行了。單個(gè)螺栓所受的剪力:FB= F支/3=15944/3=5315(N)剪應(yīng)力=FB/A=5315/(1/43.140.0202)=16.9(MPa)螺栓為8.8級(jí),其名義剪應(yīng)為:0=400(MPa)動(dòng)載系數(shù)k取1.5,則安全系數(shù)n=0/k=400/16.9/1.5=15.86安全2.3.2.4 三腳架內(nèi)力計(jì)算矩管:60603mm A=0.060.06-0.0540.054

38、=6.8410-4(m2)b=400(MPa)上=F/A=17425/(6.8410-4)=25.5(MPa)下=F支/A=16344/(6.8410-4)=23.9(MPa)動(dòng)載系數(shù) k=1.5則安全系數(shù)n=b/ma/k=400/25.5/1.5=10.56安全。2.3.2.5鋼絲繩強(qiáng)度計(jì)算座艙部分重量:1278.6kg=943.2kg人重:12270=1680kg吊桿重:744kg轉(zhuǎn)乘架重:1316kg回轉(zhuǎn)體重:2997kg以上幾樣加起來(lái)共重:m=943.2kg+1680kg+744kg+1316kg+2997kg=7680(kg)鋼絲所受的總力大小計(jì)算：T總=mg/cos(757)=76

39、809.8/ cos(757)=75994（N）單根鋼絲繩受力：T=T總/8=75994/8=9499（N）即W1=9499（N）GB/T8918-1996第2組619(a）類(lèi)，直徑為d=12 的鋼絲繩的最小破斷拉力為R=95.8KN鋼絲繩的靜載荷安全系數(shù)：n1=R/W1=95.81000/9499=10.110提升加速度：S=0.05m/s2加速度的載荷:W2=SW1/g=0.059499/9.8=48.5(N)鋼絲繩的彈性系數(shù):E=200109(N.m2)鋼絲繩斷面積:A=1/43.14122=113(mm2)絲的直徑:d=12mm槽輪直徑:D=480mm彎曲所產(chǎn)生的載荷:W3=EAd/D

40、=211312/480=5.7(N)總載荷的安全系數(shù):n2=R/(W1+W2+W3)=95.81000/(9499+48.5+5.7)=105按GB8408-2000標(biāo)準(zhǔn),鋼絲繩安全。2.3.2.6 滑輪部件（KT24-02）中的活節(jié)螺栓強(qiáng)度計(jì)算 M36螺紋底經(jīng)為31.67mm,有效斷面積為A=1/43.1431.672=7.8710-4(m2)材料按Q235,b=400(MPa)=W1/A=9499/(7.8710-4)=12.1(MPa)動(dòng)載系數(shù)按k=1.5安全系數(shù):n=b/k=400/12.1/1.5=226安全2.3.2.7 動(dòng)滑輪滑輪軸(KT24-02-03-02)強(qiáng)度校核受力情況見(jiàn)

41、圖16圖16滑輪軸d=60mmA=1/43.14d2=1/43.140.0602=2.82610-3(m2 )45#鋼調(diào)質(zhì), b=600MPa,0=300MPa=T/A=9499/(2.82610-3)=3.36(MPa)動(dòng)載系數(shù)k取1.5安全系數(shù):n=0/k=300/3.36/1.5=59.56安全。2.3.2.8 定滑輪滑輪軸(KT24-02-04-02)強(qiáng)度校核受力情況見(jiàn)圖17 圖17滑輪軸d=60mmA=1/43.14d2=1/43.140.0602=2.82610-3(m2)45#鋼調(diào)質(zhì), b=600MPa,0=300MPa=T/A=9499/(2.82610-3)=3.36MPa動(dòng)

42、載系數(shù)k取1.5安全系數(shù):n=0/k=300/3.36/1.5=59.56安全。2.3.2.9 油缸銷(xiāo)軸(KT24-11-02)強(qiáng)度計(jì)算:液壓缸重:G液壓缸=936kgf=9172(N)油缸銷(xiāo)軸受力計(jì)算F=32T-G動(dòng)滑輪以下-G油缸=329499-(263+171+42+7.7+20)9.8-9369.8=289859(N)油缸銷(xiāo)軸直徑d=90mmA=1/43.140.0902=6.3410-3(m2)應(yīng)力: =F/(2A)= 289859/2/(6.3410-3)=22.9(MPa)45#鋼調(diào)質(zhì),b=600MPa, 0=300MPa動(dòng)載系數(shù)k取1.5安全系數(shù):n=0/k=300/22.9/

43、1.5=8.76安全。2.3.2.10支座（KT24-02-02）M110螺紋連接強(qiáng)度計(jì)算A=3.140.110110/30.00322=0.02（m2）應(yīng)力：=F/A=329499/0.02=15.2(MPa )Q235的b=400(MPa)設(shè)載動(dòng)系數(shù):k=1.5,則安全系數(shù):n=b/k=400/15.2/1.5=17.56強(qiáng)度足夠,安全。2.3.2.11導(dǎo)向輪組銷(xiāo)軸（KT24-05-01-01-04）強(qiáng)度計(jì)算見(jiàn)圖11滑輪軸d=30mA=1/43.14d2=1/43.140.0302=7.06510-4(m2)45#鋼調(diào)質(zhì), b=600MPa, 0=300MPa=T/A=9499/（7.06510-4） =13.4（MPa)動(dòng)載系數(shù)k取1.5安全系數(shù):n=0/k