游乐设备大摆锤的结构研究

大摆锤结构分析
大摆锤是常见的游乐设施，通过整体结构分析，得到大摆锤的整体及各个部件的结构应力。

玩大摆锤要注意什么?大摆锤结构分析都有哪些内容呢?
大摆锤结构分析
大摆锤由主支架、吊挂装置、摆锤、电气系统组成。

小摆锤的主题部分采用桁架结构，大摆锤外壳为玻璃钢，摆锤上装有坐席、安全压杆，保证游客的安全乘坐。

大摆锤的主传动采用了电机带动回转支承德驱动方式，使电机驱动时能对摆锤的摆动灵活跟踪，实现非匀速转动。

采用气缸使用权，该摆锤实现大幅度摆动。

大摆锤配有功能齐全的电气柜和辅助电器，能确保电机的启动和安全运行，电气柜装有驱动装置的控制电路、电铃按钮，使用非常简便、安全。

大摆锤是一种大型的
游乐设备，常见于各大游乐园。

游客坐在圆形的座舱中，面向外。

通常，大摆锤以压肩作为安全束缚，配以安全带作为二次保险。

座舱旋转的同时，悬挂座舱的主轴在电机的驱动下做单摆运动。

大摆锤的
运行可以使置身其上的游客惊心动魄。

大摆锤属于刺激型的游乐设备。

由于大摆锤是圆圈形状的，乘坐大摆锤时坐在任何位置都没有太大的区别，大摆锤的每一个座位都会被抛到上空。

当大摆锤的最前端从最高点向下俯冲时，最后一排还在爬坡。

这时由于大摆锤前排要拖着后面，所以第一排的速度并不是最快。

在短时间内它虽然处在下降的状态，但是却要被后面的车厢越过高点时的动力所推动才能够继续向前行驶。

所以，不难看出要想感受乘坐大摆锤的刺激感，就要乘坐最后一篇，如果想要安全性更高还是做前排比较稳妥。

游乐设备大摆锤结构分析及测试探讨作者：龙艳寒来源：《科学与财富》2019年第24期摘要：为满足游客的消费需求，实现娱乐设施的多元化，越来越多的游乐场，尝试引进大摆锤，由于缺乏相应的设备管理经验，导致大摆锤安全事故发生率较高，对游客的人身安全以及游乐场自身的发展带来极为不利的影响。

文章以大摆锤作为研究对象，从力学层面，对其主要结构进行分析以及测试，获取相关数据，为后续相关结构设计优化工作的开展提供参考。

关键词：游乐设备；大摆锤；结构分析；测试前言大摆锤作为一种高空高速游乐设施，由于自身的趣味性、刺激性深受广大游客的喜爱，逐步成为主流的娱乐休闲方式。

考虑到我国游乐行业起步相对较晚，各类技术以及管理手段尚不成熟，尤其对于大摆锤这种特种设备而言，在设备研发、制造、日常管理等方面仍然存在不足，这些问题如果得不到有效解决，势必影响大摆锤的运行质效，增加安全风险。

为有效解决这一问题，强化大摆锤的设计与制造水平，文章从多个维度出发，系统探讨大摆锤结构的力学特征，掌握相关参数，旨在提升大摆锤设计、制造能力。

1.大摆锤基本结构与参数为保证大摆锤结构分析与测试质效，提升结构设计的针对性以及有效性，相关工作人员在各项工作开展之初，有必要对大摆锤的基本结构以及相关参数进行细化，从而促进分析测试等相关工作的顺利进行。

与其他游乐设施相比，大擺锤结构相对简单，其主要由大臂、旋转筒、连接臂、座舱、座椅、脚架等部分组成，其具体结构如图1所示：作为现阶段主流的大摆锤设备，大臂运行过程中，其正转、反转最大限度为120°，游客在座舱内达到的最大高度为18.8m，转速为11.3r/min。

为保证整体结构强度，目前大摆锤大臂的重量为5200公斤，连接臂重量为4900公斤，座舱为10430公斤，大摆锤固定部分的重量为45000公斤[1]。

通过对重量的有效控制，使得大摆锤能够一次性满足42名游客的乘坐需求，同时也能够将摇摆的高度控制在合理的范围内，既保证娱乐性又提升安全性。

大摆锤的物理原理及应用1. 概述大摆锤是一种在物理实验和科学教学中常用的装置，它可以帮助人们理解力学和振动的基本原理。

大摆锤由一个重物和一个可以摆动的杆组成，通过在不同角度下进行摆动，可以观察到一些有趣的物理现象。

本文将介绍大摆锤的物理原理、摆动的规律以及它在科学研究和实际应用中的一些案例。

2. 物理原理大摆锤的运动受到重力和张力的影响，其物理原理可以简单地用牛顿力学来描述。

在摆动过程中，重力对摆锤的作用可以分解为垂直分力和水平分力。

垂直分力通过重物和摆动杆之间的连接产生张力，保持摆动杆的角度不变。

水平分力则会使摆动杆偏离平衡位置而产生摆动。

3. 摆动规律大摆锤的摆动规律可以用简谐运动来描述。

简谐运动是指物体在恢复力作用下沿特定轨迹上做来回振动的运动形式。

根据简谐运动的定义，大摆锤的摆动具有以下几个特点： - 摆动的周期与摆长有关，摆长越长，周期越长。

- 摆动的周期与重力加速度有关，重力加速度越大，周期越短。

- 摆动的幅度与初始角度有关，初始角度越大，摆动的幅度越大。

- 摆动过程中能量的转换，重力势能和动能之间相互转化。

4. 应用案例大摆锤的物理原理和摆动规律在科学研究和实际应用中有着广泛的应用。

以下是几个常见的应用案例：4.1 物理实验大摆锤常用于物理实验室中进行力学和振动实验。

通过调节摆动杆的初始角度和摆长，观察摆动的周期、幅度和能量转化情况，可以验证和实验相关的物理定律，同时帮助学生理解力学和振动的基本概念。

4.2 时间测量由于大摆锤摆动周期与重力加速度有关，因此可以利用大摆锤来进行时间测量。

通过精确测量大摆锤摆动的周期，结合已知的重力加速度数值，可以得到准确的时间测量结果。

这种应用在过去的一些钟表中得到广泛使用。

4.3 摆钟大摆锤的摆动规律和时间测量应用可以被用于设计和制造摆钟。

摆钟通过调节摆长和摆动杆的特性，实现精确的时间测量和显示。

摆钟在古代是人们常用的时间测量工具，现在虽然已经被其他技术所取代，但其仍然具有历史文化价值。

乐高大颗粒大摆锤教案结构作为乐高老师，只知道乐高积木的搭建结构往往还是不够的，要会利用合适的课程内容，运用课程本身让孩子更加深刻的理解知识点，这样孩子才能举一反三，并以此作为创新的起点。

今天我们就来看一下常见的乐高积木的搭建结构都能与什么课程相对应。

常见的固定结构互锁结构互锁结构可以说是乐高搭建中最基础的结构，搭建的乐高作品基本都会用到互锁结构，主要可以分为：平面互锁、阶梯式互锁、拐角互锁和单点互锁。

功能和作用：利用砖将上下两层的缝隙互相锁住，使整个结构更加牢固不易散架。

课程案例：老虎拔牙课程目标：学习互锁结构培养孩子的动手能力搭建主体：牙杯，牙刷老虎拔牙这节课程，牙杯的杯身与牙刷的中间连接部分都用到了互锁结构，其中在搭建杯身这个部分时，孩子也会学习到拐角式互锁。

看守宝藏的蛇（4+）课程目标：学习互锁结构，了解蛇的体态特征和生活习性培养孩子的动手能力搭建主体：蛇，宝藏盒（搭建示范图）看守宝藏的蛇这节课，蛇的身体部分运用了单点互锁结构，宝藏盒的搭建不仅运用了拐角式的互锁结构，在搭建宝藏的盖子时，还运用了阶梯式的互锁结构，学习这节课程，孩子们可以体验到多种的互锁搭建方式。

两点固定功能和作用：两点成一条直线固定课程案例：风扇课程目标：学习两点固定结构以及初步了解齿轮加速原理培养孩子的动手能力搭建主体：手摇风扇（搭建示范图）风扇这节课，两片扇叶分别用曲柄固定在带有小齿轮的轴上，让扇叶不会随意晃动。

三角形结构功能和作用：三角形的三条边确定后，内角无法改变，形状无法改变，因此具有稳定性，可增强物体的稳定性。

课程案例：荡秋千课程目标：学习三角形的稳定性原理。

培养孩子的表达能力。

搭建主体：秋千（搭建示范图）荡秋千这节课，整个秋千的框架呈现出的就是一个三角形的形状，在乐高小人坐的秋千也用到了两点固定的结构。

以上就是乐高中比较常见的固定结构，接下来补充一个小知识。

汉堡包结构功能和作用：通过不同单位零件的转换，利用两点确定一条直线的原理，实现连接、固定梁的目的。

大摆锤动力学分析报告大摆锤是常见的游乐设施，通过整体结构分析，得到大摆锤的整体及各个部件的结构应力。

然而大摆锤的很多工况是不能简化成静力学的，需有动力学解之。

模态分析是动力学分析的基础，大摆锤的悬臂按照一定周期摆动，需对大摆锤的整体结构进行模态分析，这样在产品设计之前可以预先避免可能引发的共振。

大摆锤的立柱是受压缩的细长杆件，当作用的载荷达到或超过一定限度时就会屈曲失稳，除了要考虑强度问题外，还要考虑屈曲的稳定性问题。

图(a) 游乐场中大摆锤示意图图(b) 大摆锤整体模型图1 大摆锤示意图对大摆锤整体结构强进行动力学评价与分析，分别计算大摆锤转盘在满载和偏载工况下，大摆锤悬臂摆动，对整个结构的影响;以及悬臂的摆角在120?、90?和45?时立柱的结构应力;大摆锤立柱的屈曲分析;悬臂驱动制动分析;整体结构的模态分析。

为顺利安全的生产运行提供数据支持。

2 主要工作内容(1)建立整体的动力学分析模型，计算满载和偏载工况下，立柱的受力情况; (?、90?和45?时立柱的结构应力强度; 2)计算大摆锤悬臂摆角在120(3)悬臂驱动制动分析，以及驱动制动对立柱的影响;(4)大摆锤整体的模态分析;(5)大摆锤立柱的屈曲分析。

3 大摆锤的刚体动力学分析3.1 材料参数3,整体结构材料:Q235钢。

材料力学参量为:材料密度为 =7.85 t/m。

第1页共26页3.2 几何模型使用通用结构分析软件ANSYS Workbench Environment(AWE)14.0多物理场协同CAE仿真软件，对大摆锤的整体进行建模，分别建立立柱、悬臂、大转盘建，并在软件中进行装配，如图3所示。

(a)大摆锤整体结构 (b)转盘局部结构(c) 大摆锤悬臂 (d)大摆锤立柱图2 大摆锤整体装配模型3.3 载荷与约束立柱的底板固定在地方面，因此在立柱底板与地面之间，施加固定(Fixed)约束，模拟底板与地面之间的紧固连接。

在重力作用下，悬臂绕转筒中心轴转动，在悬臂的横臂的内表面和立柱固定筒之间，施加旋转幅(Revolute)，模拟悬臂绕横梁转动。

乐高大摆锤的工作原理
乐高大摆锤是一种基于物理学原理的机械装置，利用了力的平衡与能量转换的原理来实现摆锤的运动。

它通过简单的结构和巧妙的设计，展示了物理学原理在实际中的应用，可以帮助人们更直观地理解力学和动能转换的概念。

乐高大摆锤主要由以下几个部分组成：支架、摆锤、支点及调节装置。

它的工作原理可以分为以下几个步骤：
第一步，起始位置：摆锤处于静止状态，支架固定在地面上，摆锤悬挂在支点上方。

在这个时候，摆锤具有势能，因为它高度较高，同时具有重力势能。

支点处于固定状态，不动。

第二步，释放摆锤：当摆锤以某种方式受到力的作用，例如被人用手推动，或者通过其他的装置释放时，它将开始摆动。

在这个过程中，摆锤的动能逐渐增加，而势能则逐渐减小。

第三步，摆锤运动：摆锤在支点处会以一定的角度摆动，这是因为天然愿意运动到势能最低的位置。

在这个阶段，摆锤的动能和势能不断地相互转化，动能在摆动的过程中逐渐减小，而势能逐渐增加。

第四步，静止状态：当摆锤摆动的动能逐渐转化为势能后，最终到达最高点时，摆锤将再次处于静止状态，同时势能达到最大值。

这时摆锤将重新转化为动能开始摆动，周而复始。

乐高大摆锤正是通过以上简单的力学原理来实现摆锤的运动。

摆锤的运动是基于能量的转化，利用了地球引力和支点的作用，同时也展示了势能和动能的转换。

这些物理学原理贯穿了大摆锤的整个运动过程，使得乐高大摆锤成为了一种直观、生动的演示装置，可以帮助人们更好的理解物理学中的一些重要概念。

大型游乐设施主轴结构受力及缺陷研究摘要：目前，我国的经济在快速发展，社会在不断进步，我国工程建设在不断完善，本文针对大型游乐设施主轴无法拆卸导致难以进行无损检测的难点，从主轴的结构，受力和产生缺陷类型三个方面出发，研究分析了主轴的不同结构，受到的各种力和载荷，从而产生的内外部缺陷类型和位置。

对主轴的无损检测前期工艺流程的制定提供了理论的支撑，同时使检验人员对主轴的结构，受力和缺陷有了全方位的了解。

关键词：大型游乐设施；主轴；受力分析；缺陷分析引言YGPPZ型游艺机是一种使长排座椅保持水平位置，由一对相互平行绕水平轴做旋转运动的摇臂带动座椅沿铅垂平面做平移与圆周回转复合运动的游乐设备。

回转装置(包括立柱、主轴装配总成、摇臂总成、配重等)是该型游乐设备的关键部件之一，其运动形式为:摇臂上升过程中，传动机构、配重共同带动主轴、摇臂总成转动;摇臂下降过程中，传动机构、摇臂总成共同带动主轴、配重转动。

在运动过程中，主轴受力情况复杂，有些部位容易产生应力集中，有些部位所受应力较小，强度、刚度等富余量大，科学、合理地设计主轴，对其结构进行优化，改善主轴受力情况，延长使用寿命，提高材料利用率，具有较显著的工程意义。

1主轴的结构及受力分析游乐设施监督检验规程（试行）和相关通用技术条件都对于轴类无损检测提出相关要求。

实际检测中大部分飞行塔类、自控飞机类、陀螺类和观览车类主轴都属于不可拆卸轴，把主轴拆下来基本需要拆卸量占设备总体结构的一半以上。

因此对于主轴的检测一般采用超声检测方法。

为了更好的运用超声检测方法有针对性的对主轴容易出现缺陷部位进行无损检测，需要对主轴的结构特点和受力特点进行分析。

这样在进行无损检测时才能够知道哪些部位为重点探测部位，能够对出现的缺陷信号进行位置和类型进行判断。

1.1主轴结构分析轴按结构分类可分为光轴、阶梯轴、空心轴和异形轴（包括曲轴、凸轮轴和偏心轴等），应用于不同使用要求的场景。

而在轴中压装部位、变截面部位、装配部位的受力和结构特点复杂，从这两方面进行分析对缺陷产生原因和产生部位有所了解。