尤海博　周鑫　冯俊亮

[摘要]随着人们物质生活水平的不断提高，对于精神娱乐的追求和要求也就不断提高。游乐场作为经营目的的游乐场所，其运营的游乐设施安全性至关重要。为提高游乐场设备的安全性，提升设备设施的使用体验，就应当对设备的机械设计进行不断优化。本文首先阐述分析大型游乐设施设计优化的关键点，进而利用CAE软件就设备装置的驱动系统关键零部件作仿真计算，提出对应的设计优化策略，以期为游乐场的设备升级提供相应指导。

[关键词]游乐场；设备；机械设计；优化

游乐场为满足游客的游乐体验，多引入大型游乐设施，包括“海盗船”和“激流勇进”等大型游乐设施趣味性较强，但同时也存在较大安全隐患，必须保证其在设备机械设计上达标，才能减少安全事故的发生。针对大型游乐设备的设计关键点进行对应优化，是实现相应设备设计升级的重要路径。

一、大型游乐设施设计优化的关键点

（一）载客装置

大型游乐设施的载客装置是游客使用设备时的重要安全保障，其规划设计必须满足相应的安全性和稳定性才能确保游客安全，也就决定了要想进行设备设计优化，载客装置必然是设计的关键点。在设计优化重点上，除稳定性和可承载能力的设计外，尤其应关注载客装置的通风性，以防止设备机械故障发生时座舱通风效果不佳引发游客身体的不良反应，情况严重可导致缺氧和瞬间休克，威胁游客的生命安全。为此，应当为载客装置设计好专有的通风系统，实现座舱内部与外部的空气流通，同时提升内部空气质量，提高游客的游乐体验。

（二）运行轨道

运行轨道的优化设计包括滑轨类型游乐设施的外部轨道和设施内部的运行轨道装置，应当在设计中实现其安全性和可持续操作性的同步优化。在轨道设计当中，首先需就轨道的焊接和连接进行有效设计，确保焊接质量，提高轨道安全性，同时需有效平衡游乐设施外观美感和焊接焊点部位的安全性。此外，应当对轨道的热处理效果问题进行对应设计，充分考虑轨道运行中产生的热效果可能引发的设备故障，通过设计优化排除安全隐患，避免不衔接设计缩短设备使用寿命。

（三）关键部位零部件材料

大型游乐设施的关键部位零部件材料多为金属材料，其可大大提高游乐设施的稳定性，同时可提高设备的荷载能力，提高设备运行时的安全。部分设计人员为提高游乐设施的美观，将金属材料替换为非金属乃至布艺材质，大大提高了设备运行的危险性。考虑到当前金属材料在游乐设施当中不可替代的作用，设计人员应当控制好关键部位零部件材料的质量水准，不轻易更换材料类型，也避免减少金属材料的实际应用数量，确保关键部位零部件材料的质量达标。

二、游乐设备驱动系统的CAI=仿真计算分析

（一）驱动系统基本情况

大型游乐设施的驱动系统是设备运行的关键部件，为实现设备机械设计的优化，就应当重点关注驱动系统的设计优化。为进行系统的设计优化，应首先明确驱动系统的基本情况。第一，驱动系统重要包括驱动电机、驱动动力车和减速机等组件。第二，就观光舱驱动系统的零部件情况来看，观光舱总重28KN为恒定载荷；观光舱内游客6人，每人平均体重0.75KN；观光舱整体荷载值为：G=28KN+6 x0.75KN=32.5KN。塔顶轨道的坡度倾角a=15.5°，主轮与轨道的摩擦系数μ=0.03。16个观光船在轨道上运行，最大偏载量为：9个观光舱满载，7个在斜坡上，2个在上下客区，另外7个观光舱空载。

（二）观光舱驱动系统关键零部件强度计算

对游乐设施中观光舱的动力车车架的强度进行计算，驱动轮摩擦系数取=0.5，单个摩擦轮所需正压力为：F正压力=F牵引力/0.5/8=27000/0.5/8=6750N，动力车车架需要克服的摩擦力计算：F动力车=F正压力*2*0.5=6750N。動力车车架最大应力为105MPa，动力车车架的材料是Q345-B优质碳素钢，应力为735MPa，所以其安全系数为：大于GB 8408上规定的正常工作情况下重要零部件安全系数大于5的要求，满足强度要求。

（三）强度计算结果分析

针对大型游乐设施驱动系统关键零部件的强度计算，结果表明一般情况下游乐设施零部件的应力较小，相应的零部件最大应力符合相应的规范和要求。同时，关键零部件安全系数正常工作情况下也符合材料强度和结构设计强度的相应要求。可知大型游乐设施的零部件在强度方面符合相应要求。基于强度计算结果确定驱动系统关键零部件强度达标的基础上，为确保整体设备的设计优化，进一步就易出现安全隐患的关键部位作仿真计算，明确设备问题所在并加以解决，才能彻底实现设备安全性的提升。

三、结语

游乐场的大型游乐设施整体规模越大，潜在的危险性也就越大。为保障游客的安全，提高设备运行的稳定性和安全性，就需要对游乐设备机械设计作进一步的探索优化。对大型游乐场设置进行分析，明确设计优化的关键点，就设备驱动系统中的关键零部件进行仿真计算和分析，发现优化点所在并进行对应设计优化，才能实现游乐设备整体安全性的提升，满足游客游玩的趣味性和安全性需求。