课件机械原理课程设计方案.ppt
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1、机械原理课程设计,游戏机传动系统设计,尹衍栋 王 然 陈洪达 李晔冰 指导老师:孙志宏,目录 设计要求及原始数据 运动方案的讨论 机构及运动参数的确定 制作过程 运动分析结果 总结,一.设计要求及原始数据,一.功能要求及工作原理 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。,二.原始数据和设计要求 屏幕由静止开始晃动时的摆
2、角约60。 每分钟晃动次数约为1012次。 屏幕由开始晃动到出现整周转动,历时约23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。,三.要求完成的设计工作量 本题设计的时间为1.5周。 根据功能要求,确定工作原理和绘制系统功能图。 按工艺动作过程拟定运动循环图。 根据系统功能图绘制功能矩阵表。 构思系统运动方案(至少六个以上),进行方案评价,选出较优方案。 用解析法对传动机构和执行机构进行运动尺寸设计,或在尺寸给定的条件下进行运动与动力分析。 绘制系统机械运动方案
3、简图。 编写设计说明书,附源程序和计算结果。,二. 运动方案的讨论,因为游戏机系统需完成减速、运动交替和转换、停歇的功能,并且要改变屏幕晃动幅度的大小,使之逐渐增大,最终使屏幕作连续回转,所以拟采用四杆机构来实现。,采用四杆机构时面临以下几点问题 开始运动时为曲柄摇杆机构,为了实现摆动变转动,是将之变为双曲柄机构(机架为最短杆)还是平行四边形机构 改变哪一根杆的长度,是增加AB杆还是缩短CD杆 变杆长采用凸轮机构还是丝杆机构 并且三点问题是相互关联的。,双曲柄机构(机架为最短杆)vs平行四边形机构 增加AB杆vs缩短CD杆 若采用双曲柄机构,只能增长AB的杆长,使CD最终实现周转,四杆机构由曲
4、柄摇杆变为双曲柄机构,由于急回行程相当大,无法实现运动要求,所以四杆机构选定为平行四边形机构。 若采用缩短CD杆,则在运动过程中只能将摆动变为匀速移动,只能用凸轮来实现,且设计复杂,加工困难,不予考虑。,若选择方案1,即通过轮上的沟槽达到凸轮的效果,改变杆长;但这种方案不易控制杆长随沟槽的变化规律,难以实现。,增长AB杆有多种方法,若选择方案2和3,杆长的变化与时间不是线性关系;转动幅度没有规律性,故舍弃。,方案3,相比之下,方案4和5有很大优越性,可以准确的控制杆长的增长速度。其中方案4为凸轮机构,相比方案5的丝杆机构,加工困难,传动也没有丝杆均匀。从传动上考虑(由计算可得齿轮3和4的传动比
5、为1:60,中间需要一个齿轮系来实现),凸轮机构需要一个复杂庞大的轮系来实现,结构显然没有丝杆机构紧凑;而且圆柱凸轮本身就比丝杆粗大笨重。所以我们最终选择了方案5丝杆机构。,方案5,丝杆机构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:,从ad,最后d为最短杆。设bd,cd,当a增大至d,最短杆为d。设最长杆为c,则d+ca+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
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