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士不可以不弘毅，任重而道远。仁以为己任，不亦重乎?死而后已，不亦远乎?——《论语》

机械原理课程设计

说明书

设计题目:幻觉式游乐机传动系统设计

专业机械设计

班号

设计者

指导教师

完成时间

士不可以不弘毅，任重而道远。仁以为己任，不亦重乎?死而后已，不亦远乎?——《论语》

1.1

设计题目

某游乐场欲添设一新的游乐项目。该项目是在一暗室中，让一个画有景物的

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，最后屏幕竟然旋转起来，转数圈之后，屏幕渐渐趋于静止。

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，观众将产生一个

错觉，他们不认为是屏幕在晃动，反而认为是他们自己在晃动，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。

现要求设计一机械传动装置，使屏幕能实现上述运动要求。其设计技术要求

如下：

1）屏幕的尺寸为长4m和宽3m，屏幕的几何中心为其转动中心；屏幕由

静止开始晃动时的摆角约60°，每分钟晃动次数约10～12次，屏幕由开始晃动

到出现整周转动，历时约2～3分钟，约转10多周之后，屏幕由渐趋静止；屏幕

摆动幅度应均匀增大即呈均加速度的趋势。

2）整个游乐装置欲利用一个交流异步电动机带动，其同步转速可选为

750r/min或1000r/min或1500r/min。电机的功率这里暂先可以不考虑因。屏幕

及其机械系统设计的等效转动惯量较小，可以不考虑其动力学问题，故仅对其作

运动设计。

3）每一次游乐为一个运动循环。每次游乐开始可由手动操作通过离合器来

控制，接下来整个运动由机械自动完成。在完成满足上述游乐基本运动要求前提

下，最好能增设屏幕晃动摆角、晃动次数和转动次数以及速度大小可调节的一些

功能。

1.2机械系统的方案拟定

1.2.1工作原理

幻觉式游乐机是一种通过一定的机械装置实现暗室中，一个画有景物的屏

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，最后屏幕旋转起来，转数圈之后，屏幕渐渐趋于静止的有惊

无险的游乐项目。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，

士不可以不弘毅，任重而道远。仁以为己任，不亦重乎?死而后已，不亦远乎?——《论语》

观众将产生一个错觉，他们不认为是屏幕在晃动，反而认为是他们自己在晃动，

并且晃动的越来越厉害，最后竟旋转起来。

我们设计的幻觉式游乐机由三部分组成。

第一部分减速机构，如图一所示。本设计题目中给的电动机的转速是比较

大，而我们所需要的速度很低（每分钟十几转的速度），在本设计中我们使用了

两个行星轮系（齿轮1、2、3、4和11、12、13、14）。机构本身的尺寸也很小。

并且齿轮传动传动比精确，有利于实现精确传动。

图一

第二部分是换向机构。如图二所示为了实现曲柄的正反转，我们使用了凸

轮，以及滑动齿轮作为换向机构通过适当调节凸轮的转速就可以实现比较精准