《课程设计--幻觉式游乐机设计》-毕业论文.docVIP

《机械原理课程设计》 说明书 设计题目 幻觉式游乐机设计 专 业 机械设计制造及其自动化 指导教师 完成时间 2013年4月14日 一 设计题目 1 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 设计任务： 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10～12次，屏幕由开始晃动到出现整周转动，历时约2～3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 机械系统方案的拟定 1 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 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 实现左右摇摆角度逐渐增大 2丝杠滑块机构 （ 图2） 3.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 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：带动屏幕做摇摆或者旋转运动 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：电动机，转速n= 。 5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 方案一：结构简单，稳定可靠，但机构受力较大，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 相关机构的尺度综合 1运动参数 四杆机构各杆长：机架L= ,左右连架杆= ,= ,连杆= 。 屏幕尺寸：长a=4，宽b=3. 开始摆角60o.屏幕晃动频率f= 。 2运动仿真 四 相关性能分析 五 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