1、 机械原理课程设计机械原理课程设计 说明书说明书 设计题目设计题目 幻觉式游乐机设计幻觉式游乐机设计 一一 设计题目设计题目 1 1 设计背景：设计背景： 某游乐场欲添设一新的游乐项目。该项目是在一暗室中，让一个 画有景物的屏幕（观众可以看见屏幕上的景物） ，由静止逐渐开始左右 晃动，晃动的角度由小变大，并越来越大，最后屏幕竟然旋转起来， 转数圈之后，屏幕渐渐趋于静止。由于观众在暗室中仅能看见屏幕上 的景物，根据相对运动原理，观众将产生一个错觉，他们不认为是屏 幕在晃动，反而认为是他们自己在晃动，并且晃动的越来越厉害，最 后竟旋转起来。这是一个有惊无险的游乐项目。 2 2 设计任务：设计任务：
2、 要求设计一机械传动装置， 使屏幕能实现上述运动要求。其设计技术 要求如下： 1）屏幕的尺寸为长 4 m 和宽 3 m，屏幕的几何中心为其转动中心； 屏幕由静止开始晃动时的摆角约 60，每分钟晃动次数约 1012 次， 屏幕由开始晃动到出现整周转动，历时约 23 分钟，约转 10 多周之 后，屏幕由渐趋静止；屏幕摆动幅度应均匀增大即呈均加速度的趋势。 2）整个游乐装置欲利用一个交流异步电动机带动，其同步转速可选 为 750r/min 或 1000r/min 或 1500r/min。电机的功率这里暂先可以不考 虑。因屏幕及其机械系统设计的等效转动惯量较小，可以不考虑其动 力学问题，故仅对其作运动
3、设计。 3）每一次游乐为一个运动循环。每次游乐开始可由手动操作通过离 合器来控制，接下来整个运动由机械自动完成。在完成满足上述游乐 基本运动要求前提下，最好能增设屏幕晃动摆角、晃动次数和转动次 数以及速度大小可调节的一些功能。 二二 机械系统方案的拟定机械系统方案的拟定 1 1 工作原理确定工作原理确定 幻觉式游乐机的主要功能是由机械系统带动屏幕实现由角度逐渐增 加的左右摇摆运动，再周转运动，然后逐渐减速旋转到减幅摇摆运动。 2 运动方案运动方案 1）实现屏幕左右摇摆 用曲柄摇杆机构实现（图 1） 图 1 1.锥齿轮加螺旋机构 2）实现左右摇摆角度逐渐增大 2 丝杠滑块机构 （ 图 2） 3.
4、圆柱凸轮机构 图 2 3）实现屏幕整周旋转运动 用双曲柄机构（图 3） 图 3 4）实现逐渐减速运动，由周转到摇摆 机构反转即可 3 执行构件及其运动设计执行构件及其运动设计 1）执行构件：四杆机构（曲柄摇杆和双曲柄机构） ，螺旋机构（或者 凸轮机构，丝杠螺母机构） 2）工艺动作： 四杆机构四杆机构：带动屏幕做摇摆或者旋转运动 螺旋机构螺旋机构：螺杆不动，通过螺旋运动带动固连在螺母上的连架杆，从 而改变连架杆杆长，使曲柄摇杆机构转变为双曲柄机构。 4 原动机的选择：原动机的选择：电动机，转速 n= 。 5 机构选型及组合：机构选型及组合：四种机构组合方式，方案一如图 4，方案二如图 5， 方案
5、三如图 6，方案四如图 7. 图 4 蜗轮蜗杆机构带动行星轮公转，通过锥齿轮啮合使行星轮自转， 带动螺旋机构运动，从而改变曲柄长度。 图 5 左侧通过螺旋机构，使滑块 8 向右移动，机架间距离缩短，四杆机构带动滑 块 12 运动范围逐渐变大，通过反曲柄滑块机构实现屏幕从摆动到转动。 图 6 与方案一类似，通过使用凸轮机构改变曲柄长度。 图 7 电动机通过带传动带动蜗轮蜗杆运动，蜗轮与滑块通过轴连接， 螺旋机构使滑块向 左移动，四杆机构机架之间的距离逐渐变短，将曲 柄摇杆机构转化为双曲柄机构，实现屏幕 由摆动变为转动。 6 方案评价及选优方案评价及选优 方案一：结构简单，稳定可靠，但机构受力较大
6、，行星齿轮部分作为 连杆来说， 比较笨重 方案二： 结构简单，稳定可靠，但运动设计较复杂。 方案三：结构简单，稳定可靠，但机构受力较大，曲柄长度变化较快， 不利于逐渐实现转动， 行星齿轮部分较笨重。 方案四：结构简单，稳定可靠，但要求螺杆较长，对螺杆刚度和强度 要求较高。 综上比较， 方案二更加适合设计要求。 三三 相关机构的尺度综合相关机构的尺度综合 1 运动参数运动参数 四杆机构各杆长：机架 L= ,左右连架杆 1 L = , 2 L = ,连杆 3 L = 。 屏幕尺寸：长 a=4，宽 b=3. 开始摆角 60 .屏幕晃动频率 f= 。 2 运动仿真运动仿真 四四 相关性能分析相关性能分析 五五 课程设计体会及建议课程设计体会及建议 这次课程设计我们四个人一组，分工明确，各司其职。每个人提出一s 方案。课程设计的过程虽有分工，个人侧重不一样，但经过我们集体 对每个步骤的商讨，让每个人都明确与掌握了本次设计的原理与细节。 这次课程设计用到的软件有 proe ,flash 等，提高了我们对相关软
