西工大机械原理课程设计幻觉式游乐机详解.doc

西工大机械原理课程设计 幻觉式游乐机 一、概述 随着生产力的发展，我国经济也飞速发展，人们的生活水平也日益提高，人们的生活质量也进一步提高。人们设计出来的机械也逐渐由仅仅应用于社会生产到满足人们精神生活的娱乐机械上来了。从迪斯尼乐园中的大型摩天轮到一般公园中的过山车，这些无不是通过机械设计师设计出来的娱乐机械。 某游乐场所欲添加一新的游乐项目，该项目是在一暗室中，让一画有景物的屏幕（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，最终旋转起来，转几周后，屏幕又渐趋静止。 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，观众产生一个错觉，他不认为屏幕在晃动，反而认为自己在晃动，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 ⑴ 总功能要求 设计一新游戏让一画有景物的屏幕由静止逐渐开始左右晃动，晃动的角度由小变大，最终旋转起来，转几周后，屏幕又渐趋静止。 工作原理 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，观众产生一个错觉，他不认为屏幕在晃动，反而认为自己在晃动，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。 屏幕由静止开始晃动时的摆角约60°。 每分钟晃动次数约为10～12次。 屏幕由开始晃动到出现整周转动，历时约2～3分钟。 屏幕约转10多转后，渐渐趋于静止。 用三相交流异步电动机带动，其同步转速为1000r/min或1500r/min，功率约1KW. 屏幕摆动幅度应均匀增大或稍呈加速的趋势。 根据功能要求，。构思系统运动方案(至少个以上)，进行方案评价，选出较优方案 4）按工艺动作过程拟定运动循环图。 V带传动和蜗杆传动，对所用到的齿轮进行强度计算，确定其尺寸。对执行机构进行运动尺寸设计 游戏机系统只有一个机构一个执行构件，在一个运动循环中，这个执行构件要实现从静止开始逐渐晃动，晃动的角度由小变大，最终旋转起来转几周后，屏幕又渐趋静止。这个运动过程较复杂 游戏机系统需完成减速、运动交替和转换、停歇的功能 方案二：电动机通过一级V带传动、一级蜗轮蜗杆传动、一级直齿圆柱齿轮带动 方案三：电动机通过一级V带传动、二级斜齿圆柱齿轮传动带动 传动方案中各元件传递运动特点如下： 特点 寿命 应用 圆柱斜齿轮 除可用于平行中传动，还可用于交叉轴传动（螺旋齿轮机构），重合系数大，传动平稳，齿轮强度高，适于重负载，相比直齿而言，斜齿有轴向力。 取决于齿轮材料的接触和弯曲疲劳强度以及抗胶合与抗磨损能力 金属切削机床、汽车、起重运输机械、冶金矿山机械以及仪器等 圆柱直齿轮 用于平行轴传动，齿轮啮合与退出时沿着齿宽同时进行，容易产生冲击，振动和噪音。 取决于齿轮材料的接触和弯曲疲劳强度以及抗胶合与抗磨损能力 金属切削机床、汽车、起重运输机械、冶金矿山机械以及仪器等 锥齿轮 用来传递两相交轴之间的运动和动力，制造、安装困难，传动的精度和承载能力低。 取决于齿轮材料的接触和弯曲疲劳强度以及抗胶合与抗磨损能力 一般应用于轻载、低速场合。 蜗杆传动 结构紧凑，单级传动能得到很大的传动比；传动平稳，无噪音；可制成自锁机构；传动比大、滑动速度低时效率低；中、高速传动需用昂贵的减磨材料；制造精度要求高，刀具费用贵。 制造精确，润滑良好，寿命较长；低速传动，磨损显著 金属切削机床（特别是分度机构）、起重机、冶金矿山机械、焊接转胎等 带传动 轴间距范围大，工作平稳，噪音小，能缓和冲击，吸收振动；摩擦型带传动有过载保护作用；结构简单，成本低，安装要求不高；外廓尺寸较大；摩擦型带有滑动，不能用于分度链；由于带的摩擦起电，不宜用于易燃易爆的地方；轴和轴承上的作用力很大，带的寿命较短 带轮直径大，带的寿命长。普通V带 3500-5000h 金属切削机床、锻压机床、输送机、通风机、农业机械和纺织机械 综合考虑各种传动方案的优缺点特别是制造成本和运行精度以及寿命、使用场合等，结合传动比的实际情况，本设计最终选定的方案是方案二。其运动简图如右图所示。 3.2执行机构设计 对本设计，要求屏幕依次经历均匀摆动加速、圆周转动、摆动减速三个阶段，与连杆机构在不同杆长条件下的运动特性相似。因此本设计采用连杆机构改变杆长的方法获得不同运动特性的连杆机构，通过控制对应时间下的杆长，使杆长、连杆机构位置、转动基准与转动角度相对应，进而满足不同时间下摆动角度或转动的要求。但要注意的是，由于连杆机构的摇杆在摆动时仅限于单向摆动，需在其上再增加角度放大装置。 因此，总的传动方案是由电动机通过一级带传动、一级蜗轮传动曲柄摇杆机构ABCD转动，通过一级齿轮传动带动屏幕左右动。 方案一：行星轮系和螺旋机构来改变曲柄AB的长度。 在此机构中，行星轮绕涡轮轴线公转并丝