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，并越来越大最终旋转起来，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。
现要求设计一个机械传动装置，使屏幕能实现上述运动规律。
二、设计要求及原始数据
2.1功能要求及工作原理
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。
⑵ 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。
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2.2设计数据与要求
⑴ 屏幕由静止开始晃动时的摆角约60°。 ⑵ 每分钟晃动次数约为10～12次。
⑶ 屏幕由开始晃动到出现整周转动，历时约2～3分钟。 ⑷ 屏幕约转10多转后，渐渐趋于静止。
⑸ 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. ⑹ 屏幕摆动幅度应均匀增大或稍呈加速的趋势。
2.3设计任务
1）根据功能要求和工作原理，绘制机械工作原理图。
2）构思系统运动方案(至少两个以上)，然后进行方案分析评价，选出较优方案。 3）确定电动机的型号，设计传动系统并确定其传动比分配。 4）按工艺动作过程拟定运动循环图。
5）设计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，然后绘制出机构运动简图，并作必要的运动分析和动力分析。
6）编写课程设计说明书。
三、运动方案的讨论
游戏机系统只有一个传动机构和一个执行构件，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。
3.1传动机构设计
传动机构是把原动机输出的机械能传递给执行机构并实现能量的分配、转速的改变及运动形式的改变的中间装置。其中机械传动是最常见的一种传动形式。
针对设计要求和实际传动情况，提出以下三种传动方案：
方案一：电动机通过一级V带传动、一级圆柱齿轮、一级圆锥齿轮传动 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
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传动方案中各元件传递运动特点如下：
圆取决于齿轮材料的接柱斜齿轮 圆取决于齿轮材料的接柱用于平行轴传动，齿轮啮合与退出时沿着齿宽同时直进行，容易产生冲击，振动和噪音。 齿力 轮 取决于齿轮材料的接锥用来传递两相交轴之间的运动和动力，制造、安装齿困难，传动的精度和承载能力低。 轮 力 金属切削机床蜗杆传结构紧凑，单级传动能得到很大的传动比；传动平制造精确，润滑良好，（特别是分度机稳，无噪音；可制成自锁机构；传动比大、滑动速寿命较长；低速传动，构）、起重机、冶度低时效率低；中、高速传动需用昂贵的减磨材料；磨损显著 动 制造精度要求高，刀具费用贵。 接转胎等 轴间距范围大，工作平稳，噪音小，能缓和冲击，金属切削机床、吸收振动；摩擦型带传动有过载保护作用；结构简带单，成本低，安装要求不高；外廓尺寸较大；摩擦传型带有滑动，不能用于分度链；由于带的摩擦起电，动 不宜用于易燃易爆的地方；轴和轴承上的作用力很械 大，带的寿命较短 3500-5000h 业机械和纺织机长。普通V带 机、通风机、农带轮直径大，带的寿命锻压机床、输送金矿山机械、焊及抗胶合与抗磨损能载、低速场合。 触和弯曲疲劳强度以一般应用于轻机械以及仪器等 及抗胶合与抗磨损能机械、冶金矿山触和弯曲疲劳强度以汽车、起重运输金属切削机床、除可用于平行中传动，还可用于交叉轴传动（螺旋触和弯曲疲劳强度以齿轮机构），重合系数大，传动平稳，齿轮强度高，及抗胶合与抗磨损能适于重负载，相比直齿而言，斜齿有轴向力。 力 机械以及仪器等 机械、冶金矿山汽车、起重运输金属切削机床、特点 寿命 应用 3 / 14
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