課程設(shè)計(jì)---幻覺式游樂機(jī)設(shè)計(jì)

1、<p>　　《機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)》</p><p><b>　　說明書</b></p><p>　　設(shè)計(jì)題目 幻覺式游樂機(jī)設(shè)計(jì) </p><p><b>　　一 設(shè)計(jì)題目</b></p><p><b>　　1 設(shè)計(jì)背景：</b></p><p

2、>　　某游樂場(chǎng)欲添設(shè)一新的游樂項(xiàng)目。該項(xiàng)目是在一暗室中，讓一個(gè)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(dòng)，晃動(dòng)的角度由小變大，并越來越大，最后屏幕竟然旋轉(zhuǎn)起來，轉(zhuǎn)數(shù)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(jù)相對(duì)運(yùn)動(dòng)原理，觀眾將產(chǎn)生一個(gè)錯(cuò)覺，他們不認(rèn)為是屏幕在晃動(dòng)，反而認(rèn)為是他們自己在晃動(dòng)，并且晃動(dòng)的越來越厲害，最后竟旋轉(zhuǎn)起來。這是一個(gè)有驚無險(xiǎn)的游樂項(xiàng)目。</p>&l

3、t;p><b>　　2 設(shè)計(jì)任務(wù)：</b></p><p>　　要求設(shè)計(jì)一機(jī)械傳動(dòng)裝置，使屏幕能實(shí)現(xiàn)上述運(yùn)動(dòng)要求。其設(shè)計(jì)技術(shù)要求如下： </p><p>　　1）屏幕的尺寸為長(zhǎng)4 m和寬 3 m，屏幕的幾何中心為其轉(zhuǎn)動(dòng)中心；屏幕由靜止開始晃動(dòng)時(shí)的擺角約60°，每分鐘晃動(dòng)次數(shù)約10～12次，屏幕由開始晃動(dòng)到出現(xiàn)整周轉(zhuǎn)動(dòng)，歷時(shí)約2～3分鐘，約轉(zhuǎn)10多周之后

4、，屏幕由漸趨靜止；屏幕擺動(dòng)幅度應(yīng)均勻增大即呈均加速度的趨勢(shì)。</p><p>　　2）整個(gè)游樂裝置欲利用一個(gè)交流異步電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)，其同步轉(zhuǎn)速可選為750r/min或1000r/min或1500r/min。電機(jī)的功率這里暫先可以不考慮。因屏幕及其機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)的等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量較小，可以不考慮其動(dòng)力學(xué)問題，故僅對(duì)其作運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)。</p><p>　　3）每一次游樂為一個(gè)運(yùn)動(dòng)循環(huán)。每次游樂開始可由手動(dòng)操

5、作通過離合器來控制，接下來整個(gè)運(yùn)動(dòng)由機(jī)械自動(dòng)完成。在完成滿足上述游樂基本運(yùn)動(dòng)要求前提下，最好能增設(shè)屏幕晃動(dòng)擺角、晃動(dòng)次數(shù)和轉(zhuǎn)動(dòng)次數(shù)以及速度大小可調(diào)節(jié)的一些功能。</p><p>　　二 機(jī)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(jī)的主要功能是由機(jī)械系統(tǒng)帶動(dòng)屏幕實(shí)現(xiàn)由角度逐漸增加的左右

6、搖擺運(yùn)動(dòng)，再周轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，然后逐漸減速旋轉(zhuǎn)到減幅搖擺運(yùn)動(dòng)。</p><p><b>　　2 運(yùn)動(dòng)方案</b></p><p>　　實(shí)現(xiàn)屏幕左右搖擺 用曲柄搖桿機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)（圖1）</p><p><b>　　圖1</b></p><p>　　1.錐齒輪加螺旋機(jī)構(gòu)</p><p>

7、;　　實(shí)現(xiàn)左右搖擺角度逐漸增大 2絲杠滑塊機(jī)構(gòu) （ 圖2）</p><p><b>　　3.圓柱凸輪機(jī)構(gòu)</b></p><p><b>　　圖2</b></p><p>　　3）實(shí)現(xiàn)屏幕整周旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng) 用雙曲柄機(jī)構(gòu)（圖3） </p><p><b>　　圖3</b>&

8、lt;/p><p>　　4）實(shí)現(xiàn)逐漸減速運(yùn)動(dòng)，由周轉(zhuǎn)到搖擺 機(jī)構(gòu)反轉(zhuǎn)即可</p><p>　　3 執(zhí)行構(gòu)件及其運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)</p><p>　　1）執(zhí)行構(gòu)件：四桿機(jī)構(gòu)（曲柄搖桿和雙曲柄機(jī)構(gòu)），螺旋機(jī)構(gòu)（或者凸輪機(jī)構(gòu)，絲杠螺母機(jī)構(gòu)）</p><p><b>　　2）工藝動(dòng)作：</b></p><p>

9、;　　四桿機(jī)構(gòu)：帶動(dòng)屏幕做搖擺或者旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)</p><p>　　螺旋機(jī)構(gòu)：螺桿不動(dòng)，通過螺旋運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)固連在螺母上的連架桿，從而改變連架桿桿長(zhǎng)，使曲柄搖桿機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)殡p曲柄機(jī)構(gòu)。</p><p>　　4 原動(dòng)機(jī)的選擇：電動(dòng)機(jī)，轉(zhuǎn)速n= 。</p><p>　　5機(jī)構(gòu)選型及組合：四種機(jī)構(gòu)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(jī)構(gòu)帶動(dòng)行星輪公轉(zhuǎn)，通過錐齒輪嚙合使行星輪自轉(zhuǎn)，帶動(dòng)螺旋機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)，從而改變曲柄長(zhǎng)度。</p><p><b>　　圖5</b></p><p>　　左側(cè)通過螺旋機(jī)構(gòu)，使滑塊8向右移動(dòng)，機(jī)架間距離縮短，四桿機(jī)構(gòu)帶動(dòng)滑塊12運(yùn)動(dòng)范圍逐漸變大，

11、通過反曲柄滑塊機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)屏幕從擺動(dòng)到轉(zhuǎn)動(dòng)。</p><p><b>　　圖6</b></p><p>　　與方案一類似，通過使用凸輪機(jī)構(gòu)改變曲柄長(zhǎng)度。</p><p><b>　　圖7</b></p><p>　　電動(dòng)機(jī)通過帶傳動(dòng)帶動(dòng)蝸輪蝸桿運(yùn)動(dòng)，蝸輪與滑塊通過軸連接，螺旋機(jī)構(gòu)使滑塊向 左移動(dòng)，四桿機(jī)

12、構(gòu)機(jī)架之間的距離逐漸變短，將曲柄搖桿機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)化為雙曲柄機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)屏幕 由擺動(dòng)變?yōu)檗D(zhuǎn)動(dòng)。</p><p><b>　　6 方案評(píng)價(jià)及選優(yōu)</b></p><p>　　方案一：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，穩(wěn)定可靠，但機(jī)構(gòu)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(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，穩(wěn)定可靠，但運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)較復(fù)雜。</p><

13、;p>　　方案三：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，穩(wěn)定可靠，但機(jī)構(gòu)受力較大，曲柄長(zhǎng)度變化較快，不利于逐漸實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)， 行星齒輪部分較笨重。</p><p>　　方案四：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，穩(wěn)定可靠，但要求螺桿較長(zhǎng)，對(duì)螺桿剛度和強(qiáng)度要求較高。</p><p>　　綜上比較， 方案二更加適合設(shè)計(jì)要求。</p><p>　　三 相關(guān)機(jī)構(gòu)的尺度綜合</p><p><

14、;b>　　1運(yùn)動(dòng)參數(shù)</b></p><p>　　四桿機(jī)構(gòu)各桿長(zhǎng)：機(jī)架L= ,左右連架桿= ,= ,連桿= 。</p><p>　　屏幕尺寸：長(zhǎng)a=4，寬b=3. 開始擺角60º.屏幕晃動(dòng)頻率f= 。</p><p><b>　　2運(yùn)動(dòng)仿真</b></p>&l

15、t;p><b>　　四 相關(guān)性能分析</b></p><p>　　五 課程設(shè)計(jì)體會(huì)及建議</p><p>　　這次課程設(shè)計(jì)我們四個(gè)人一組，分工明確，各司其職。每個(gè)人提出一s方案。課程設(shè)計(jì)的過程雖有分工，個(gè)人側(cè)重不一樣，但經(jīng)過我們集體對(duì)每個(gè)步驟的商討，讓每個(gè)人都明確與掌握了本次設(shè)計(jì)的原理與細(xì)節(jié)。這次課程設(shè)計(jì)用到的軟件有proe ,flash 等，提高了我們對(duì)相關(guān)軟

16、件的熟知度。設(shè)計(jì)中涉及四桿機(jī)構(gòu)、絲杠與螺母機(jī)構(gòu)、凸輪、行星輪、錐齒輪等，通過實(shí)踐，讓我們對(duì)于此類機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)原理及應(yīng)用有了進(jìn)一步的提高。我們的團(tuán)隊(duì)成員配合協(xié)作、團(tuán)結(jié)互助，查閱了大量資料，提高動(dòng)手能力的同時(shí)也促進(jìn)了相互之間的交流。由于時(shí)間限制，加之我們知識(shí)水平有限，這次課程設(shè)計(jì)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(xiàn)</b></p><p&

17、gt;　　【1】孫恒·陳作模·機(jī)械原理【M】·6版·北京：高等教育出版社，2001·</p><p>　　【2】呂忠文·機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)【M】·北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004·</p><p>　　【3】王成燾·現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)——思想與方法【M】·上海：上海科學(xué)技術(shù)文獻(xiàn)出版社，2009·