机械原理游戏机

机械原理游戏机 Prepared on 24 November 2020

机械原理课程设计

题目：____游戏机_______

姓名：____朱建杰_______

班级：12级机械设计制造及其自动化（1）班

学号：

指导教师：_刘凌__

2014年6月26日

任务书

题目：游戏机同组成员：赵磊、王鹏指导教师:刘凌

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，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，他不认为是屏幕在晃动，反而认为是自己在晃动，这是一个有惊无险的游乐项目。

现要求设计一机械传动装置，使屏幕能实现上述运动规律。要求：屏幕摆动角度为70度；主动件的摆动角度为60度；屏幕的摆动速度为s，屏幕的重量为20N。

设定任务：1.设计传动系统中各机构的运动尺寸，绘制游戏机的机构运动见

图；

2.计算主动件的运动速度及驱动力；

3.编写课程设计说明书。

成绩评定表

目录

蜗轮蜗杆机构 (8)

(9)

第1章设计要求及数据

设计题目

游戏机

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，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，他不认为是屏幕在晃动，反而认为是自己在晃动，这是一个有惊无险的游乐项目。

现要求设计一机械传动装置，使屏幕能实现上述运动规律。要求：屏幕摆动角度为70度；主动件的摆动角度为60度；屏幕的摆动速度为s，屏幕的重量为20N。

设定任务：1.设计传动系统中各机构的运动尺寸，绘制游戏机的机构运动见

图；

2.计算主动件的运动速度及驱动力；

设计目的

机械原理课程设计是培养学生掌握机械系统运动方案设计能力的技术基础课程，它是机械原理课程学习过程中的一个重要实践环节。其目的是以机械原理课程的学习为基础，进一步巩固和加深所学的基本理论、基本概念和基本知识，培养学生分析和解决与本课程有关的具体机械所涉及的实际问题的能力，使学生熟悉机械系统设计的步骤及方法，其中包括选型、运动方案的确定、运动学和动力学的分析和整体设计等，并进一步提高计算、分析，计算机辅助设计、绘图以及查阅和使用文献的综合能力。

此课程要求我们熟练掌握和运用机械原理知识，设计一个游戏机，通过电机带动，实现屏幕的左右晃动，主动件的摆角为60度，屏幕摆角70度。

原始数据和设计要求

1.屏幕摆动角度为70度，主动件摆动角度为60度。

2.屏幕摆动速度为为s,屏幕重量为20N。

3.操作动力源为电力，通过电机传动。

4.设计传动系统中各机构的运动尺寸，绘制游戏机的机构运动见

图；

5.计算主动件的运动速度及驱动力；

第2章设计方案的选取

一开始设计了两个方案为了完成上述所需的要求与目的，方案如下图。方案1和2有很大优越性，可以准确的控制杆长的增长速度。其中方案1为凸轮

机构，加工困难，传动也不均匀。从传动上考虑，凸轮机构需要一个复杂庞大的轮系来实现，结构显然非常不紧凑；而且圆柱凸轮本身就比较粗大笨重。所以我们最终选择了方案2的设计。

图2-1 方案1

图2-2 方案2

方案2仅能实现杆长的变化，传动还需靠四杆机构来完成，这就需要在双摇杆机构和平行四边形机构之间做出选择。若选择双摇杆机构，分析过程如下：

图2-3 双摇杆机构

从ad,最后d为最短杆。设b>d,c>d,当a增大至d，最短杆为d。设最长杆为c，则d+c>a+b；若要AB杆为曲柄(周转)，只能取临界值，即

d+c=a+bc=b。即便a略大于d，AB杆仍周转，只需满足b=c即可。根据实际情况，取b=c=1500mm，又起初摆角为，作图，得最小为。若减小，运动速度均匀，但转动角减小，故取。由以上数据得到的机构急回行程太明显，所以我们最终选择的是平行四边形机构。

第3章设计步骤

工作原理

电机选用6极电机DDWY200-51000P=2000W.转轴直径d=10cm。可在380V 电压下正常工作，ω=1000r/min

图3-1-1 机械简图

根据设计要求，为使其满足在主动件摆角为60°的情况下，屏幕即从动件摆角为70°，且屏幕摆动速度为s，关键是要把电机这个动力源所提供的运动状态通过机械机构的传动传送至屏幕这一目的地。我们采用电机带动蜗杆，将转动力顺利传动到下一级的蜗轮，同时达到减速的目的；然后蜗轮连接一个四杆机构连接至左端的齿轮，通过计算，实现从转动到摆动的转化，使左边齿轮转角达到60°,均匀摆动；最后，通过齿轮之间的传递咬合，达到从动轮转角为70°的要求，使主动轮与屏幕直接相连，从而达到屏幕转角70°的变化。这一目的的实现只需要通过计算选取合适的尺寸即可。

机构设计说明

涡轮蜗杆机构

图3-2-1-1 蜗轮蜗杆

蜗轮蜗杆传动是在空间交错的两轴间传递运动和动力的一种传动，两轴线间的夹角可为任意值，常用的为90°。蜗杆传动用于在交错轴间传递运动和动力。这里借此把电机的转动减速和传递。它由蜗杆和蜗轮组成，蜗杆为主动件，其特点是：

1.传动比，结构紧凑。这个特点就可以把电机极快的转速降下来。蜗杆头数用Z1表示（一般Z1=1~4），蜗轮齿数用Z2表示。从传动比公式I=Z2/Z1可以看出，当Z1=1，即蜗杆为单头，蜗杆须转Z2转蜗轮才转一转，因而可得到很大传动比；在分度机构中，I可达1000。这样大的传动比如用齿轮传动，则需要采取多级传动才行，所以蜗杆传动结构紧凑，体积小、重量轻。