科普展项的设计要素.docx

科普展项的设计要素摘要：以工程案例的形式介绍科普场馆新展项在设计过程中的设计要点针对科普场馆展项的特殊性解释在展项设计阶段设计人员通过对展项的理解而进行的设计工作所应考虑的重要环节。结合工程案例――踩动车轮并根据实践经验提出在设计过程中必须考虑的要素。关键词：科普展品设计中图分类号：G434文献标识码：A文章编号：1007-3973（2013）004-105-031概念设计1.1概念设计的思想本展项是通过观众用脚踩动活塞发动机来模拟4循环发动机活塞运动观众通过实际的身体运动来了解活塞的上下运动是如何转换成回转运动的。希望经过本展项的体验观众可以了解发动机的原理学习相关的技术和科学。通过本展项可以学到热能如何变为运动能以及在将上下运动转换为回转运动中起到重要作用的连杆和曲轴的结构。本展项不仅能学到以上的知识还能通过竞争游戏激发大家不断挑战的信心。1.2概念设计方案和初步效果图（如图1）图1效果图2动力设计脚踏部分为人工；控制显示部分为220V、50赫兹交流电。3机械结构设计3.1方案类型共有三个方案在设计过程中予以了选择但在所有考虑的方案中后半部分均采用标准的汽车后桥。方案一：采用活塞前后布置、曲轴直接带动汽车后桥旋转轴机构。优点：结构简单、外形对称容易安装布置。缺点：观众双脚前后操作不方便。方案二：采用活塞左右布置、曲轴的任意一端采用一对扇形齿轮与汽车后桥旋转轴相联并驱动其旋转的机构。优点：结构简单。缺点：曲轴的旋转轴与活塞位置不对称安装布置不美观。方案三：用活塞左右布置、曲轴的任意一端采用一对圆齿轮将旋转运动传递到另外一个轴系并且通过一对扇形齿轮将该轴系与汽车后桥旋转轴相联并驱动其旋转的机构。优点：速比可调范围大外形对称容易安装布置。缺点：结构略显复杂。3.2最终方案：经过综合评定最终采用了方案3。（见图2）图2机械系统原理图图3电气控制原理图3.3其他在设计中考虑的因素考虑的小观众力量有限必须充分注意在曲轴机构对称到上下180度时造成“死点”必要时将曲轴夹角设计成为176度。4电气设计方案一：采用在计算机系统上设置相关数据采集和处理转换板配合多媒体软件完成系统功能；方案二：按照工业设计中采用的通过下位机对传感器收集的信号进行处理通过计算机配合多媒体软件完成系统功能。结果：按照系统应有较高的可靠性的要求采用了方案2。（见图3）5造形设计按照初步设计效果图完成本项工作（见图4-图7）。6安全设计6.1设备结构本展项设备结构除活塞外均内置采用透明外罩使观众无法接触。活塞的上下运动对观众脚或手产生的挤压造成伤害设计要求活塞上下运动可以产生挤压的位置最小间隙必须大于5公分（5cm）。脚踏板上装有防滑耐磨的橡胶板设有环型档板防止观众不小心把脚踏出板外造成意外。6.2外部造型台阶要求醒目采用内置光源并且设计扶手护栏；展项的外部造型必须保证没有尖角和锐边；操作台上必须设计护栏。6.3电气光源必须符合国家有关标准；接线采用国家标准规定的TN-S-N单相三线或三相五线标准制式。7观众的操作行为设计机械系统、控制系统和多媒体系统必须满足如下要求：7.1观众的正常操作按照操作说明：（1）左右踏板的相对高度是160mm保证人体自然跑步的姿势使整个系统保持在平稳的状态下运动让观众可以轻松的完成踏的动作。（2）整个传动系统要求轻巧在活塞上的最小驱动力为100牛顿时系统能够旋转自如（按照观众最小体重20公斤考虑）。7.2观众的非正常操作（1）观众没有完成操作离开无人操作状态。（2）观众没有完成操作离开后人接着操作状态。（3）观众多人同时操作状态。8异常情况处理设计异常情况是指突然断电、断水、断气和需要紧急停机的多种非正常工作条件。展项在设计中要尽可能预测这些情况的发生对展项和观众造成的伤害。对于本系统要求：控制系统和多媒体系统必须在非正常断电后供电时自动进入正常启动状态并且能够保证数据没有丢失。9与布展的接口设计（1）展项与地面的连接。（2）展项控制柜位置和电源接口。（3）必要的展项护栏和观众引导护栏。