1、目 錄一、 設計題目1二、 設計數據與要求和任務11、設計數據與要求12、設計任務2三、 運動方案設計2 1、傳動機構設計2（1）、方案一2（2）、方案二3（3）、方案三32、 執行機構設計4（1）、方案一4（2）、方案二4四、 機構運動簡圖設計71、機械工作原理圖72、設計傳動系統并確定其傳動比分配73、尺寸設計71）傳動機構72）執行機構84、作機構運動簡圖9五、 運動分析和設計10六、 設計心得11七、 參考書目12一、設計題目：游戲機機構運動簡圖與傳動系統設計 某游樂場所欲添加一新的游樂項目，該項目是在一暗室中，讓一畫有景物的屏幕（觀眾可以看見屏幕上的景物），由靜止逐漸開始左右晃動，晃

2、動的角度由小變大，并越來越大最終旋轉起來，轉幾周后，屏幕又漸趨靜止。 由于觀眾在暗室中僅能看見屏幕上的景物，根據相對運動原理，觀眾產生一個錯覺，他不認為屏幕在晃動，反而認為自己在晃動，并且晃動的越來越厲害，最后竟旋轉起來，這是一個有驚無險的游樂項目。 現要求設計一個機械傳動裝置，使屏幕能實現上述運動規律。2、 設計數據與要求和任務11、設計數據與要求 屏幕由靜止開始晃動時的擺角約60。 每分鐘晃動次數約為1012次。 屏幕由開始晃動到出現整周轉動，歷時約23分鐘。 屏幕約轉10多轉后，漸漸趨于靜止。 用三相交流異步電動機帶動，其同步轉速為1000r/min或1500r/min，功率約1KW.

3、屏幕擺動幅度應均勻增大或稍呈加速的趨勢。 2、設計任務1）、根據功能要求和工作原理，繪制機械工作原理圖。2）、構思系統運動方案(至少兩個以上)，然后進行方案分析評價，選出較優方案。3）、確定電動機的型號，設計傳動系統并確定其傳動比分配。4）、按工藝動作過程擬定運動循環圖。 5）、設計V帶傳動和蝸桿傳動，對所用到的齒輪進行強度計算，確定其尺寸。對執行機構進行運動尺寸設計，然后繪制出機構運動簡圖，并作必要的運動分析和動力分析。6）、編寫課程設計說明書。三、運動方案設計 由上所述，游戲機系統只有一個傳動機構和一個執行構件，在一個運動循環中，這個執行構件要實現從靜止開始逐漸晃動，晃動的角度由小變大，最

4、終旋轉起來，轉幾周后，屏幕又漸趨靜止。這個運動過程較復雜。 游戲機系統需完成減速、運動交替和轉換、停歇的功能。1、 傳動機構設計傳動機構是把原動機的動力和運動傳送到執行機構的傳動裝置。以傳遞動力為主的傳動又稱為動力傳動。以傳遞運動為主的運動傳動。機械傳動是最常見的一種傳動形式。方案一：摩擦輪+圓錐直齒輪由電動機通過一級摩擦輪傳動、一級圓錐直齒輪傳動方案二：V帶+蝸輪蝸桿傳動（機構示意圖如圖1所示）由電動機通過一級V帶傳動、一級蝸輪蝸桿傳動帶動方案三：V帶+螺旋齒輪傳動由電動機通過一級V帶傳動、螺旋齒輪傳動帶動選擇運動方案：1） 摩擦輪機構與V帶傳動機構摩擦輪機構優點 ：傳動平穩無噪聲，有過載保

5、護作用；缺點：軸與軸承受力較大，工作表面有滑動，而且磨損較快，高速傳動時壽命較低V帶傳動機構優點：V帶傳動是具有中間撓性件的一種傳動，能緩和載荷沖擊，運行平穩，無噪聲；制造和安裝精度不像嚙合傳動那樣嚴格；過載時引起帶在帶輪上打滑。缺點：有彈性滑動和打滑，使效率低下和不能保持準確的傳動比（同步帶傳動是靠嚙合傳動的，所以可以保持傳動同步）；傳遞同樣大的圓周力時，輪廓尺寸和軸上的壓力都比嚙合傳動大；帶的壽命較短。綜合比較，可以確定應選用一級V帶傳動機構傳動。 2）圓錐直齒輪、蝸輪蝸桿傳動與螺旋齒輪傳動圓錐直齒輪傳動特點：用來傳遞兩相交軸的運動；圓錐直齒輪傳遞的圓周速度較低，曲齒用于圓周速度較高的場合

6、。蝸輪蝸桿傳動特點：傳動平穩無噪音，結構緊湊，傳動比大，可做成自鎖蝸桿。螺旋齒輪傳動特點：常用于傳遞既不平行又不相交的兩軸之間的運動，但其齒面間為點嚙合，且沿齒高和齒長方向均有滑動，容易磨損，只宜用于輕載傳動。綜合比較，可以確定應選用一級蝸輪傳動。最終選定的方案是方案二。2、 執行機構設計由電動機通過一級帶傳動、一級蝸輪傳動帶動一曲柄搖桿機構ABCD，再通過一級齒輪傳動帶動屏幕左右晃動。 為了改變屏幕晃動幅度的大小，使之逐漸增大，并最終使屏幕作連續回轉，可采用如下三種方法來實現： 1）、搖桿長度不變，逐漸增大曲柄AB的長度。 2）、曲柄長度不變，逐漸縮短搖桿CD的長度。 3）、同時改變曲柄和搖

7、桿的長度，但這樣將使結構復雜，不足取。可以通過下面兩種情況在不停車的狀態下改變曲柄或搖桿的長度。如圖（2）和圖（3）所示。方案一：通過一個行星輪系和一個螺旋機構來改變曲柄AB的長度。如圖（2）所示。優點：傳動平穩無噪音，減速比大；可實現轉動與直線移動互換；滑動螺旋可做成自鎖螺旋機構；缺點：工作速度一般很低，只適應于小功率傳動。方案二：通過一個行星輪系和一個凸輪機構來改變曲柄AB的長度。如圖（3）所示。優點：結構緊湊，工作可靠，調整方便，可獲得任意運動規律；缺點：但動載荷較大，傳動效率較低。根據設計要求和優缺點，該機構選定方案一。行星齒輪機構特點：傳動比大，結構緊湊，工作可靠，制造和安裝精度要求

8、高，其他特點同普通齒輪傳動。圖2 改變曲柄長度方案之一 圖3 改變曲柄長度方案之二四、機構運動簡圖設計1、機械工作原理圖（見附圖1，A3紙上）2、確定電動機的型號，設計傳動系統并確定其傳動比分配傳動機構的順序：電動機V帶傳動蝸輪傳動四桿機構屏幕（1）根據電動機的轉速和設計要求，選取電動機的轉速n=1000r/min, 功率1kw。屏幕的晃動是10次/min,則曲柄的轉速n=10r/min,所以蝸輪的轉速n=10r/min，確定傳動機構的總傳動比為i=1000/10=100（2）傳動比的分配，選用二級減速，第一級采用V帶傳動選取帶傳動比為5，蝸輪蝸桿為第二級減速，傳動比為20。執行機構的順序：蝸

9、輪行星輪系螺旋機構曲柄銷B行星輪系：事實上，因角速度2是一個向量，它與牽連角速度H和相對角速度H2之間的關系為： 2 =H +H2 P為絕對瞬心，故輪2中心速度為：V2o=r2H2 又 V2o=r1H H2H r1/ r2 傳動比為i=z1/z2=1/23、 尺寸設計1） 傳動機構A、 V帶傳動 d1=100mm,d2=500mm,垂直距離L=800mm；B、 蝸輪蝸桿設計齒數模數（mm）壓力角（0）直徑（mm）蝸輪202520500蝸桿12520100C、圓柱齒輪設計模數（mm）壓力角（0）齒數直徑（mm）齒輪1102020200齒輪2102050500D、 行星輪系中的圓錐齒輪設計模數（m

10、m）壓力角（0）齒數直徑（mm）齒輪1102015150齒輪21020303002） 執行機構A、 曲柄搖桿機構按給定的行程速比系數K設計四桿機構，已知：=36；=15；K=1， 桿CD長c=110mm任取一點D，作等腰三角形腰長為CD，夾角為; 作C2PC1C2，作C1P使 C2C1P=90,交于P;作P C1C2的外接圓，則A點必在此圓上。選定A，設曲柄為a，連桿為b，則A C1=a+b, A C2=b-a，故有： a=( A C1A C2)/ 2以A為圓心，A C2為半徑作弧交于E,得：a=EC1/ 2 b= A C1EC1/ 2、曲柄改變機構曲柄搖桿機構雙曲柄機構雙搖桿機構a=200m

11、m,b=1500mm,c=1100mm,d=1000mm根據不同機構的特性分析a的范圍對于曲柄搖桿機構d為機架，a為曲柄所以a+b=c+d可得a=500mm,即200=a=500mm對于雙曲柄機構，d為機架 b為最長桿，d+b=700mm a為最長桿，a+d=b+c,可得a=900mm,即700 =ab+c可得a900mmC、根據以上的分析可以確定螺旋機構的長度，初定為800mm。其中分為三段300+200+300mm，中間200mm為無螺紋段。根據s=l/(2),s=200mm, H2H r1/ r2傳動比為i=z1/z2=1/2所以螺旋機構的轉速n=5r/min,取屏幕轉動10周后，漸漸趨于靜止，導程l=30mm。4、作機構運動簡圖（見附圖2，A3紙上）五、運動分析和設計 首先，來看該機構系統的運動過程。根據機構運動簡圖，我們可以看到，由電動機帶動皮帶輪的飛輪1，再通過飛輪2減速傳遞，由電動機的轉速n1=1000r/min到飛輪2轉速n2=200r/min,再帶動一級蝸輪蝸桿傳動，蝸輪的速度降低到n3=10r/min,又通過四桿機構ABCD傳動到齒輪上，齒輪1，2又起到傳動和減速的功能最終由齒輪2帶動屏幕按預定的速度運動。以上都是傳動機構中起減速作用的機