1、 黄 河 科 技 学 院 毕 业 设 计 说 明 书 第 1 页1 绪 论1.1 国外游艺机和游乐设施现状及发展趋势美国是开发游艺机较早的国家之一，以艾利桥公司为例，已有近百年历史，产品行销 20 多个国家和地区，进入 70 年代，随着科学技术不断发展，游艺机的品种亦不断增加，新技术的开发和应用，使游艺机和游乐设施的科学性、趣味性、惊险性越来越突出。从 1955 年在美国洛杉矶建成的世界上第一座“迪斯尼”乐园开始，世界各地已建成上百个大型游乐园。国外生产的游艺机和游乐设施中，微电子技术、机器人技术已得到应用，具体表现在：1. 机械类游艺机向高空、高速、更具刺激性的方向发展。国外的滑行车（过山车
2、）已不限于座椅式固定车厢，而是向站立式、活动车厢和悬挂座仓式和悬挂吊椅式的方向发展，同时速度更快，高度更高，单台最多的环数可达 8 环，更刺激；各种形式的蹦极快速发展，美国洛杉矶六旗公园的“空中飞人（Drive Devil） ”的蹦极设备，类似于一个高架秋千，秋千绳装设在高耸的拱型支架上，将游人以俯卧姿式固定在秋千的荡板上，用提升装置将荡板提升到五、六十米的高度，尔后突然松开，游人从高空俯冲而下，在空中飞速悠荡，恰似于“空中飞人” ；另一个叫做“直冲云霄（Super man） ”的项目更是十分惊险，其结构是一条“L” 型的轨道，游人坐在特别设计的车子里，在轨道的水平段加速后，呼啸着冲上高高耸立
3、的垂直轨道，在到达顶端欲冲出轨道前，车速减为零，车子再沿着轨道垂直滑下，回到原点，其惊险、刺激程度比过山车有过之而无不及。2. 高新技术越来越多地应用于游乐设施，如 VR 技术，3 维立体成象及投影技术、激光技术、网络技术等。模拟高尔夫、模拟橄榄球等游乐项目就采用了基于计算机图像技术、显示技术和传感技术的所谓 VR（虚拟现实 Virtual Reality）技术，游客将球射向银幕，与银幕相连的计算机根据球的落点和入射角，计算并在银幕上描绘出球的运动方向和运动路线及虚拟落点，同时伴有逼真的碰撞声，并算出得分，设施总占地面积很小，但颇有实际运动的感觉；而模拟跳伞则是用伞具将游客悬吊在空中，带上显示
4、头盔就会看到自己从高空冲向地面的情景，通过降落伞的控制绳，可调整降落方黄 河 科 技 学 院 毕 业 设 计 说 明 书 第 2 页向，犹如亲身从空中跳伞一样。3. 交互式动感仿真系统成为新的热点，增加游客的参与感。迪斯尼乐园有一台仿真立体电影，设计者精心匹配了相应的控制技术和各种功能设施，充分调动游客的视、听、嗅等各种感觉，舞台演员与银幕中的演员融为一体，演员时而从舞台冲进银幕中，时而又从银幕冲上舞台，甚至一只患了感冒的狗，突然一个喷嚏，会喷得游客满脸“口水” ；而好莱坞环球影视城里一个模拟航天的动感游乐设施，则是让游客坐在特制的航天车里，车子靠液压装置升空，然后在面前的球形银幕上投影 3
5、维太空模拟影像，航天车随着影像的改变不断模拟其中的动作，再配合虚拟音响，使游客有身临其境和亲身参与的真实感觉。1.2 国内游艺机和游乐设施现状及发展趋势1981 年安装在大庆儿童公园的第一批大型游艺机揭开了国产游艺机和游乐设施发展的序幕，随着改革开放， ，经济迅速发展，人民生活水平不断提高，一批以进口游艺机为主建设起来的游乐园相继出现，如广州“东方乐园” 、中山“长江乐园” 、北京“国际游乐园”等，给我国游艺机和游乐设施的发展提供了学习和借鉴的机会。在消化进口游艺机的基础上，经过 20 年的探索、借鉴和创新，全国生产游艺机和游乐设施的企业发展到 100 多家，游艺机和游乐设施的品种和数量急剧增
6、加，不同结构、不同运动形式、不同造型的游艺机和游乐设施大量涌现，从大型到中小型、从室内到室外、从机械型到电子型、从陆上到水上均有，产品质量也在不断提高。但应清楚看到由于我国游艺机和游乐设施的发展起步较晚，基础较差，经验也不足，与国外先进国家的水平相比，在设计、制造、安装等方面均存在不小的差距，如产品的焊缝表面质量、油漆（电镀）膜层质量、玻璃钢件质量、重要轴（销轴）的材质选用及加工工艺等。国内游艺机和游乐设施市场是广阔的，远未达到饱和，现在全国主要游乐（场）均集中在东南沿海一带的大中城市，内地还不多，特别是中西部待开发地区。具有科学性强、趣味性强、乘客能自己操作的游艺机，越来越受到广大青少年儿童
7、的喜爱；发展中小型游艺机，瞄准广大农村、乡镇地区；另外，早期建设起来的一些游乐园（场）的游艺机已老化，对游客已失去吸引力，急需更新换代；加之我国国产游艺机黄 河 科 技 学 院 毕 业 设 计 说 明 书 第 3 页亦开始成功小批量出口到中东、东南亚、东欧等地区，特别是广东省碰碰车等亦进入香港地区市场。只要我们在质量上尤其是外观质量上不断提高，精益求精，质高价廉，提高产品在国际市场上的竞争力，我国游艺机和游乐设施的发展仍有很大的空间。1.3 公园自控飞机实物图图一黄 河 科 技 学 院 毕 业 设 计 说 明 书 第 4 页图二黄 河 科 技 学 院 毕 业 设 计 说 明 书 第 5 页2
8、总体方案设计2.1 主要技术参数座舱数：10 个乘客数：2*10=20 人旋转速度：5.2 转/分钟 飞行高度：2980mm座舱旋转最大直径：9791mm2.2 工作原理电机三角皮带 蜗杆减速机 圆柱齿轮副 中心轴回转整机回转1.电机 2 小带轮 3 涡轮蜗杆减速器 4 小齿轮 5 带齿轮转盘轴承 2.3 主要结构的选择、设计和制造要求本设计主要采用带传动、蜗杆传动、齿轮传动。他们的优点主要如下：带传动具有传动平稳、吸振等特点，且能起过载保护作用。但由于它是靠摩擦力来工作的，在传递同样功率的条件下，当带速较低时，传动结构尺寸较大。在设黄 河 科 技 学 院 毕 业 设 计 说 明 书 第 6
9、页计时，为了减小带传动的结构尺寸，应将其布置在高速级。齿轮传动具有承载能力大、效率高、允许速度高、尺寸紧凑、寿命长等特点，因此在传动系统中一般应首先采用齿轮传动。由于斜齿圆柱齿轮传动的承载能力和平稳性比直齿圆柱齿轮传动好，故在高速级或要求传动平稳的场合，常采用斜齿圆柱齿轮传动。蜗杆传动具有传动比大、结构紧凑、工作平稳等优点，但其传动效率低，尤其在低速时，其效率更低，且蜗轮尺寸大，成本高。因此，它通常用于中小功率、间歇工作或要求自锁的场合。为了提高传动效率、减小蜗轮结构尺寸，通常将其布置在高速级。黄 河 科 技 学 院 毕 业 设 计 说 明 书 第 7 页3 运动学计算3.1 机械传动本设计主
10、要采用带传动、蜗杆传动、齿轮传动。采用蜗杆减速机，占地面积小，传动系统环节少；大中型游艺机采用此传动方式时，要选择不自锁的蜗杆减速机，电气系统要有延长起动时间的措施，通常采用液压传动该游艺机由回转和升降两种运动形式。回转运动用的是机械传动，飞机的升降用的是液压传动，用支撑油缸推动旋转臂，使其上升或下降。其升降大都由游客自己操作，故起名为自控飞机。3.2 传动链选择电动机三角皮带蜗杆减速器齿轮副传动中心支柱（旋转支撑臂、座舱）3.3 总传动比计算1）、总传动比 = 276.9 i14052.2)、分配传动比 假设 V 带传动分配的传动比 ， 蜗轮蜗杆减速器的传19i.动比为 17，则齿轮副的传动
11、比为2i2769673i.=符合 = ，所以符合总传动比的要求。i12i33.4 皮带传动选择已知带传动的工作条件：连续单向运转，载荷平稳，所需传递的额定功率 p=4.0kw小带轮转速 in 大带轮转速 ，传动比 。mr/140n7236n./rm19i.1）、计算功率 =ap140.AKPkw黄 河 科 技 学 院 毕 业 设 计 说 明 书 第 8 页2)、选择 V 带型 根据 、 由图 8-10机械设计p157 选择 A 型带（d1=80 ap1n100mm）3）、确定带轮的基准直径 并验算带速 vd(1)、初选小带轮的基准直径 ，由（机械设计p155 表 8-6 和 p157 表 8-
12、8，取小带轮基准直径 m90d1（2）、验算带速 vsmsnvd /78.6/1064106因为 5m/s90包角满足条件（6）.计算带的根数单根 V 带所能传达的功率根据 =1440r/min 和 =90mm 表 8-4a1n1d用插值法求得 =1.07kw0p单根 v 带的传递功率的增量 =0.15kw0p已知 A 型 v 带，小带轮转速 =1440r/min1n转动比 i= = / =1.9921nd2计算 v 带的根数查表 8-5 得包角修正系数 =0.99,表 8-2 得带长修正系数 =0.87kLk=( + ) =(1.07+0.15)0.990.925=1.16KWrp0LZ=
13、=4.01/1.16=3.45 故取 4 根.Pc（7）.带轮的设计结构A.带轮的材料为:HT200B.V 带轮的结构形式为:腹板式.3.5 减速器选择本次设计的蜗杆减速器是蜗轮蜗杆的一级减速器，即涡轮与蜗杆的啮合，下面主要计算涡轮蜗杆的主要尺寸及参数。黄 河 科 技 学 院 毕 业 设 计 说 明 书 第 10 页3.5.1 蜗杆的头数 与直径1z1d经过计算以及蜗轮蜗杆的匹配关系，得=2，由表 11-1 得， =41，此外还可以知道1z2z模数 m=5，中心距 a=125，压力角 =023.5.2 求导程角 120tan=z/q.3.6 齿轮传动选择1） 、选择材料热处理方式根据工作条件与
14、已知条件知减速器采用闭式软齿面计算说明(HB=350HBS),8 级精度,查表 10-1 得小齿轮 40Cr 调质处理 HB1=280HBS大齿轮 45 钢 调质处理 HB2=240HBS2)、按齿面接触强度计算:取小齿轮 =20，则 = ， =20 6.77=135.2，取 =135 并初步选定 15 1z2zi12z2z确定公式中的各计算数值a.因为齿轮分布非对称，载荷比较平稳综合选择 Kt=1.6b.由图 10-30 选取区域系数 Zh=2.425c.由图 10-26 查得 , ,则76.0182.258.121d.计算小齿轮的转矩: 。确定需用接触应力m4.NTe.由表 10-6 查得材料的弹性影响系数 ZE=189.8MPa
