西工大机械原理课程设计幻觉式游乐机文档格式.doc

1、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

2、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传动方案中各元件传递运动特点如下：特点寿命应用圆柱斜齿轮除可用于平行中传动，还可用于交叉轴传动（螺旋齿轮机构），重合系数大，传动平稳，齿轮强度高，适于重负载，相比直齿而言，斜齿有轴向力。取决于齿轮材料的接触和弯曲疲劳强度以及抗胶合与抗磨损能力金属切削机床、汽车、起重运输机械、冶金矿山机械以及仪器等圆柱直齿轮用于平行轴传动，齿轮啮合与退出时沿着齿宽同时进行，容易产生冲击，振动和噪音。锥齿轮用来传递两相交轴之间的运动和动力，制造、安装困难，传动的精度

3、和承载能力低。一般应用于轻载、低速场合。蜗杆传动结构紧凑，单级传动能得到很大的传动比；传动平稳，无噪音；可制成自锁机构；传动比大、滑动速度低时效率低；中、高速传动需用昂贵的减磨材料；制造精度要求高，刀具费用贵。制造精确，润滑良好，寿命较长；低速传动，磨损显著金属切削机床（特别是分度机构）、起重机、冶金矿山机械、焊接转胎等带传动轴间距范围大，工作平稳，噪音小，能缓和冲击，吸收振动；摩擦型带传动有过载保护作用；结构简单，成本低，安装要求不高；外廓尺寸较大；摩擦型带有滑动，不能用于分度链；由于带的摩擦起电，不宜用于易燃易爆的地方；轴和轴承上的作用力很大，带的寿命较短带轮直径大，带的寿命长。普通V带

4、3500-5000h金属切削机床、锻压机床、输送机、通风机、农业机械和纺织机械综合考虑各种传动方案的优缺点特别是制造成本和运行精度以及寿命、使用场合等，结合传动比的实际情况，本设计最终选定的方案是方案二。其运动简图如右图所示。3.2执行机构设计 对本设计，要求屏幕依次经历均匀摆动加速、圆周转动、摆动减速三个阶段，与连杆机构在不同杆长条件下的运动特性相似。因此本设计采用连杆机构改变杆长的方法获得不同运动特性的连杆机构，通过控制对应时间下的杆长，使杆长、连杆机构位置、转动基准与转动角度相对应，进而满足不同时间下摆动角度或转动的要求。但要注意的是，由于连杆机构的摇杆在摆动时仅限于单向摆动，需在其上再

5、增加角度放大装置。因此，总的传动方案是由电动机通过一级带传动、一级蜗轮传动和一级齿轮传动带动曲柄摇杆机构或双曲柄机构ABCD转动，再通过一级齿轮传动放大角度带动屏幕左右晃动以及整周转动。因此，执行机构设计的核心是对主动杆杆长改变的设计，综合考虑各方面，在改变杆长上，提出了以下三种主要方案：行星轮系和螺旋机构来改变曲柄AB的长度。在此机构中，行星轮绕涡轮轴线公转并丝杠绕自身轴线转动，在转动中实现了主动杆AB杆长的增加。优点：传动平稳无噪音，减速比大；可实现转动与直线移动互换；滑动螺旋可做成自锁螺旋机构；缺点：工作速度一般很低，只适用于小功率传动；杆长连续改变，不能比较精确地满足摆动时摆角变化的要

6、求，且整周转动时杆长依然增加，运动不稳定。行星轮系和凸轮机构改变曲柄AB的长度。在此机构中，行星轮绕涡轮轴线公转并圆柱凸轮绕自身轴线转动，在转动中实现了主动杆AB杆长的增加。结构紧凑，工作可靠，调整方便，可获得任意运动规律。动载荷较大，传动效率较低；凸轮转动回程较困难；整周转动时不能保持AB长度不变。凸轮机构相对转动来改变曲柄AB的长度。主视图右视图立体图在此机构中，连杆与凸轮在齿轮啮合传动时利用变位修正在保证中心距不变的条件下出现转速差，利用主动杆相对于凸轮的转动实现主动杆杆长的改变。工作较为精确，能较为准确地实现运动规律，成本不高，结构灵活，适应性强。机构复杂，距离精确运动仍有一定差距。经

7、综合对比，尽管方案一、方案二具有结构、成本上的优势，但运动效果不理想，而方案三虽然结构占用空间较大，但成本不太高、运动效果较好。因此，执行机构选定为方案三。四、机构及运动参数的确定机械工作原理图如方案三主视图。传动机构的顺序：电动机V带传动蜗轮传动齿轮传动四杆机构齿轮放大屏幕工作时序图为：时间02min20s2min20s6min6min6min40s6min40s动作启动摆动周转减速停止机械运动循环图为：传动比的分配和计算转速传动比传动比分配i1i2i3凸轮2.85r/min10000/192.55080/19主动杆3r/min50080/20传动零件选择V带直径蜗轮蜗杆齿数大轮150蜗杆1

8、小轮60蜗轮齿轮模数压力角（度）m=2=20802320419连杆机构尺寸设计：杆或机架ABBCCDAD长度45-100300100要特别注意的是，由于曲柄摇杆机构中摇杆在摆动时左右摆动的不均匀性以及摆动中心不断变化，通过编写程序，我们发现在连杆和机架长度相等时，其长度越长，摆动的不均匀性越不明显，在连杆及机架长度为摇杆或曲柄最大值的3倍时，初始摆动中心角为98，偏差已比较小，而再增加连杆及机架长度时初始中心角较小并不明显。因此以摇杆对机架转角94对应屏幕竖直位置。为保证摆动角度均匀增加以及杆长变化不太剧烈，通过编程，得到全部杆长下的摆动角度，从其中取出具有代表性的摆角和杆长进行凸轮的设计,。

9、具体数据见另附文件“数据”，计算程序见附录。从中取出的数据点如下：AB长度AB转动总角度AB相对凸轮转动角度摇杆相对94摆角屏幕摆角4546.4124.426.22132.565299.3214.96636.57368.8482.5224.12643.58774.2657.4232.87145.691.278.4840.7242.03650.6101.282.91015.6250.78154.1108.285.21198.4259.9215811688.81373.8268.69161.9123.81555.3277.76666.1132.293.51731.8286.59170.1140.2

10、96.81911.7295.58674.1148.297.12089.92104.4967815699.52268.22113.41181.3162.699.32447.92122.39686.2172.42520126901802880144324016236003960198432021646802345040252540027057602886120306648032494.86585.9329.2956778.1338.905646969.4348.4746.77163.5358.1757200360设计出的对心直动滚子推杆几何封闭盘形凸轮机构如下图所示：五、运动结果分析本设计运动分析主要是摆动角度的分析。（1）摆动加速阶段以从动杆对机架转角为94为屏幕竖直位置，从45mm到100mm杆长的摆角数据中抽出，使摆角基本上均匀增加，并使主动杆长度不出现较大波动。模拟结果如下图所示： 由图像可以看出，随着主动杆