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游乐设备过山车（A级）设计计算书作者：赵九峰赵九峰：河南平顶山人，09年大连理工大学工程机械硕士毕业，CAD/CAE工程师，仿真论坛AnsysWB版主；主要从事游乐设备设计、计算、有限元仿真，3D建模、CAD制图、撰写设计计算说明书、申报鉴定文件，并对游乐设备设计、制造、申报鉴定流程提供指导。1.掌握三维Solidworks的应用技能，熟练应用Solidworks的钣金模块、焊件模块和工程图模块；2.熟练使用ANSYS、Workbench等做机械相关领域的结构计算和仿真分析；3.掌握LS_DYNA的冲击分析和ADAMS的动力学分析；4.熟练使用ICEM前处理软件，勾画出任意结构的六面体网格。游乐设备CAD/CAE工作室2017年03月目录1概述...........................................................................................12计算模型....................................................................................23工况及载荷分析.........................................................................34计算结果....................................................................................44.1轨道立柱..................................................................................44.2检修楼梯及检修平台.............................................................764.3提升主要部件校核.................................................................844.3.1提升链条传动设计...............................................................844.3.2提升电机功率.....................................................................854.3.3减速机选型.........................................................................864.3.4链轮轴及键的选型计算........................................................864.3.5链轮轴端轴承选型...............................................................864.3.6联轴器选型.........................................................................874.3.7刹车减速计算......................................................................884.3.8移车机构.............................................................................884.3.8.1移车减速电机...................................................................884.3.8.2传动轴键校核...................................................................894.3.9顶部从动链轮支架..............................................................894.3.10底部从动链轮支架............................................................914.3.11主驱动架..........................................................................934.3.12提升顶部链轮轴校核........................................................954.3.13提升防倒计算...................................................................974.4机械刹车装置计算.................................................................995重要螺栓强度校核...................................................................1015.1柱脚螺栓强度校核................................................................1015.1.1提升段底盘螺栓..............................................................1015.1.2回环1段底盘螺栓校核.....................................................1035.1.3回环2段底盘螺栓校核.....................................................1065.1.4单立柱LZ063和LZ070底盘螺栓校核.............................1095.2刹车机构固定螺栓强度校核..................................................1106重要焊缝疲劳强度校核.............................................................111赵九峰1页共页1概述本部分计算书对车体滑行进行动力学分析计算，照GB8408-2008要求校核乘客所受的各向加速度。将获得的运动加速度数据叠加重力加速度，并考虑冲击系数的影响，再将获得的综合加速度换算成车体对轨道的惯性力，而后对轨道、立柱进行结构分析校核。整体结构见下图：赵九峰2页共页2计算模型应用有限元分析软件对设备进行强度分析。牌号厚度或直径（mm）强度设计值σs1（MPa）屈服强度σs（MPa）破断强度σb（MPa）弯曲疲劳极限σ-1(MPa)扭转疲劳极限τ-1(MPa)Q235-B≤16215235390\\16~40205225\\40~60200215\\60~100190205\\Q345-B≤16310345470\\16~35295325\\35~50265295\\50~100250275\\20#(棒料轴类)≤100\2103401659545#(轴类调质)≤100\360630270155100～200\34559025014520钢(结构用无缝钢管)≤16\2454001729916~30\2351699830\2251669640Cr（轴类调质）≤100\540735350200101~300\490685320185301~500\440635295170501~800\3455902551456A02-T6(铝)\\230295\\1060(铝)\\1560\\赵九峰3页共页3工况及载荷分析载荷分析如下：永久载荷GK结构自重(单车0KG)活载荷Q11单车满载乘客人，总计0kgQ12均布载荷kN/m2约束支反力Q2一般约束反力00N（GB8408-2008）驱动/制动力T驱动扭矩0KNmQ31链条提升力0kNQ32制动惯性加速度0g惯性力Q51竖直最大加速度00gQ52侧向最大加速度00gQ53前后最大加速度0g风载荷Q716级风（基本风压00Pa）Q7212级风（基本风压000Pa）雪载荷Q80.0kN/m2地震载荷T根据8度烈度计算（0.0g）冲击系数K根据GB8408-2008取0赵九峰4页共页4计算结果4.1轨道立柱A——运行工况（工况1）选取了轨道各典型区域进行校核。约束：对地脚点作固定约束。加载：通过动力学仿真提取运行工况下各数据，知列车竖直最大加速度为0.0g，侧向最大加速度0.0g，根据加速度曲线对应的时间点，对相对区域进行对应加载，载荷通过0个轮组传递至轨道，加载时考虑冲击系数k=0，将仿真载荷数据乘以0进行施加；同时考虑6级侧向风载荷。载荷分布简图和每个位置的变形与应力云图如下：说明，每组的第一张是加载图，第二张是变形图，第三张为应力图位置1：赵九峰5页共页赵九峰6页共页位置2：赵九峰7页共页位置3赵九峰8页共页赵九峰9页共页位置4赵九峰10页共页位置5赵九峰11页共页赵九峰12页共页位置6赵九峰13页共页位置7：赵九峰14页共页赵九峰15页共页位置8赵九峰16页共页位置9赵九峰17页共页位置10赵九峰18页共页赵九峰19页共页位置11赵九峰20页共页位置12赵九峰21页共页赵九峰22页共页位置13赵九峰23页共页位置14赵九峰24页共页赵九峰25页共页位置15赵九峰26页共页位置16赵九峰27页共页赵九峰28页共页位置17赵九峰29页共页赵九峰30页共页位置18赵九峰31页共页位置19赵九峰32页共页赵九峰33页共页位置20赵九峰34页共页位置21赵九峰35页共页赵九峰36页共页位置22赵九峰37页共页位置23赵九峰38页共页赵九峰39页共页位置24赵九峰40页共页位置25赵九峰41页共页赵九峰42页共页位置26赵九峰43页共页位置27赵九峰44页共页赵九峰45页共页位置28赵九峰46页共页位置29赵九峰47页共页赵九峰48页共页位置30赵九峰49页共页位置31赵九峰50页共页赵九峰51页共页位置32赵九峰52页共页位置33赵九峰53页共页赵九峰54页共页位置34赵九峰55页共页位置35赵九峰56页共页赵九峰57页共页位置36赵九峰58页共页位置37赵九峰59页共页赵九峰60页共页位置38赵九峰61页共页位置39赵九峰62页共页赵九峰63页共页位置40赵九峰64页共页位置41赵九峰65页共页赵九峰66页共页位置42赵九峰67页共页位置43赵九峰68页共页赵九峰69页共页位置44赵九峰70页共页位置45赵九峰71页共页赵九峰72页共页位置46赵九峰73页共页结果：最大变形00m，最大应力00MPa，发生在轨枕与立柱连接点位置，则安全系数：名称图号材料破断极限计算应力安全系数轨道管00#000MPa00.8MPa0.4立柱Q235B000MPa00.8MPa0.3B——极限工况（工况8）约束：地脚作固定约束。加载：根据GB8408-2008，8级地震等效为0.0g的侧向加速度，施加于整体模型上，同时考虑12级的侧向风载叠加，等效为0.0g，整体施加0g的重力加速度。结果：最大变形00mm，最大应力00MPa。赵九峰74页共页安全系数：名称图号材料屈服极限计算应力结果轨道管20#200MPa00MPa未屈服立柱Q235B005MPa00MPa未屈服有限元加载模型赵九峰75页共页变形图应力图赵九峰76页共页C——提升轨道立柱稳定性校核此处为设备最高点，有必要校核其稳定性；提取6阶模态对应频