課程設計---幻覺式游樂機設計

1、<p>　　《機械原理課程設計》</p><p><b>　　說明書</b></p><p>　　設計題目 幻覺式游樂機設計 </p><p><b>　　一 設計題目</b></p><p><b>　　1 設計背景：</b></p><p

2、>　　某游樂場欲添設一新的游樂項目。該項目是在一暗室中，讓一個畫有景物的屏幕（觀眾可以看見屏幕上的景物），由靜止逐漸開始左右晃動，晃動的角度由小變大，并越來越大，最后屏幕竟然旋轉起來，轉數圈之后，屏幕漸漸趨于靜止。由于觀眾在暗室中僅能看見屏幕上的景物，根據相對運動原理，觀眾將產生一個錯覺，他們不認為是屏幕在晃動，反而認為是他們自己在晃動，并且晃動的越來越厲害，最后竟旋轉起來。這是一個有驚無險的游樂項目。</p>&l

3、t;p><b>　　2 設計任務：</b></p><p>　　要求設計一機械傳動裝置，使屏幕能實現上述運動要求。其設計技術要求如下： </p><p>　　1）屏幕的尺寸為長4 m和寬 3 m，屏幕的幾何中心為其轉動中心；屏幕由靜止開始晃動時的擺角約60°，每分鐘晃動次數約10～12次，屏幕由開始晃動到出現整周轉動，歷時約2～3分鐘，約轉10多周之后

4、，屏幕由漸趨靜止；屏幕擺動幅度應均勻增大即呈均加速度的趨勢。</p><p>　　2）整個游樂裝置欲利用一個交流異步電動機帶動，其同步轉速可選為750r/min或1000r/min或1500r/min。電機的功率這里暫先可以不考慮。因屏幕及其機械系統(tǒng)設計的等效轉動慣量較小，可以不考慮其動力學問題，故僅對其作運動設計。</p><p>　　3）每一次游樂為一個運動循環(huán)。每次游樂開始可由手動操

5、作通過離合器來控制，接下來整個運動由機械自動完成。在完成滿足上述游樂基本運動要求前提下，最好能增設屏幕晃動擺角、晃動次數和轉動次數以及速度大小可調節(jié)的一些功能。</p><p>　　二 機械系統(tǒng)方案的擬定</p><p><b>　　1 工作原理確定</b></p><p>　　幻覺式游樂機的主要功能是由機械系統(tǒng)帶動屏幕實現由角度逐漸增加的左右

6、搖擺運動，再周轉運動，然后逐漸減速旋轉到減幅搖擺運動。</p><p><b>　　2 運動方案</b></p><p>　　實現屏幕左右搖擺 用曲柄搖桿機構實現（圖1）</p><p><b>　　圖1</b></p><p>　　1.錐齒輪加螺旋機構</p><p>

7、;　　實現左右搖擺角度逐漸增大 2絲杠滑塊機構 （ 圖2）</p><p><b>　　3.圓柱凸輪機構</b></p><p><b>　　圖2</b></p><p>　　3）實現屏幕整周旋轉運動 用雙曲柄機構（圖3） </p><p><b>　　圖3</b>&

8、lt;/p><p>　　4）實現逐漸減速運動，由周轉到搖擺 機構反轉即可</p><p>　　3 執(zhí)行構件及其運動設計</p><p>　　1）執(zhí)行構件：四桿機構（曲柄搖桿和雙曲柄機構），螺旋機構（或者凸輪機構，絲杠螺母機構）</p><p><b>　　2）工藝動作：</b></p><p>

9、;　　四桿機構：帶動屏幕做搖擺或者旋轉運動</p><p>　　螺旋機構：螺桿不動，通過螺旋運動帶動固連在螺母上的連架桿，從而改變連架桿桿長，使曲柄搖桿機構轉變?yōu)殡p曲柄機構。</p><p>　　4 原動機的選擇：電動機，轉速n= 。</p><p>　　5機構選型及組合：四種機構組合方式，方案一如圖4，方案二如圖5，方案三如圖6，方案四如圖7.</

10、p><p><b>　　圖4</b></p><p>　　蝸輪蝸桿機構帶動行星輪公轉，通過錐齒輪嚙合使行星輪自轉，帶動螺旋機構運動，從而改變曲柄長度。</p><p><b>　　圖5</b></p><p>　　左側通過螺旋機構，使滑塊8向右移動，機架間距離縮短，四桿機構帶動滑塊12運動范圍逐漸變大，

11、通過反曲柄滑塊機構實現屏幕從擺動到轉動。</p><p><b>　　圖6</b></p><p>　　與方案一類似，通過使用凸輪機構改變曲柄長度。</p><p><b>　　圖7</b></p><p>　　電動機通過帶傳動帶動蝸輪蝸桿運動，蝸輪與滑塊通過軸連接，螺旋機構使滑塊向 左移動，四桿機

12、構機架之間的距離逐漸變短，將曲柄搖桿機構轉化為雙曲柄機構，實現屏幕 由擺動變?yōu)檗D動。</p><p><b>　　6 方案評價及選優(yōu)</b></p><p>　　方案一：結構簡單，穩(wěn)定可靠，但機構受力較大，行星齒輪部分作為連桿來說， 比較笨重</p><p>　　方案二： 結構簡單，穩(wěn)定可靠，但運動設計較復雜。</p><

13、;p>　　方案三：結構簡單，穩(wěn)定可靠，但機構受力較大，曲柄長度變化較快，不利于逐漸實現轉動， 行星齒輪部分較笨重。</p><p>　　方案四：結構簡單，穩(wěn)定可靠，但要求螺桿較長，對螺桿剛度和強度要求較高。</p><p>　　綜上比較， 方案二更加適合設計要求。</p><p>　　三 相關機構的尺度綜合</p><p><

14、;b>　　1運動參數</b></p><p>　　四桿機構各桿長：機架L= ,左右連架桿= ,= ,連桿= 。</p><p>　　屏幕尺寸：長a=4，寬b=3. 開始擺角60º.屏幕晃動頻率f= 。</p><p><b>　　2運動仿真</b></p>&l

15、t;p><b>　　四 相關性能分析</b></p><p>　　五 課程設計體會及建議</p><p>　　這次課程設計我們四個人一組，分工明確，各司其職。每個人提出一s方案。課程設計的過程雖有分工，個人側重不一樣，但經過我們集體對每個步驟的商討，讓每個人都明確與掌握了本次設計的原理與細節(jié)。這次課程設計用到的軟件有proe ,flash 等，提高了我們對相關軟

16、件的熟知度。設計中涉及四桿機構、絲杠與螺母機構、凸輪、行星輪、錐齒輪等，通過實踐，讓我們對于此類機構的運動原理及應用有了進一步的提高。我們的團隊成員配合協(xié)作、團結互助，查閱了大量資料，提高動手能力的同時也促進了相互之間的交流。由于時間限制，加之我們知識水平有限，這次課程設計有一些不完善的地方，有待繼續(xù)努力。</p><p><b>　　主要參考文獻</b></p><p&

17、gt;　　【1】孫恒·陳作模·機械原理【M】·6版·北京：高等教育出版社，2001·</p><p>　　【2】呂忠文·機械創(chuàng)新設計【M】·北京：機械工業(yè)出版社，2004·</p><p>　　【3】王成燾·現代機械設計——思想與方法【M】·上海：上?？茖W技術文獻出版社，2009·