舞台机械设计

本书从基础理论到大量的计算实例，较系统地阐述了演出场所机械设备设计的基本理论和计算方法，包含舞台机械物理学、舞台机械部件、机械设计过程和舞台机械纲要四个部分，理论严谨，实例充分，可读性强。 本书可作为舞台机械设计方面的教材和培训用书，适合相关院校机械专业、舞台技术专业师生阅读，也可供舞台设备行业的工程技术人员，以及剧场中设计、施工、安装及操作舞台设备的技术人员参考使用。 耶鲁戏剧学院教授经典著作，戏剧专业必备图书，国内知名教授魏发孔编译，中国工程院院士朵英贤作序推荐！展示众多舞台设计实例，提供完整的舞台设计流程，从一般概念到具体细节一网打尽！ 一台机械装置可以抓起万钧的重物，也可以轻轻地投下一根羽毛。它的实现也许就像使用一套气缸机构来关闭门扇那样简单；或者就像观众厅顶上安装的枝形吊灯，用多台卷扬机分别提升它的各个单元并控制其同步那样复杂。舞台上有蓄电池驱动的无线控制的小船，液压升降吊车，模仿百年以前的马拉赛车以及跑在轨道上冒着烟雾、火花和蒸汽的机车等。所有用于实现这些舞台效果的机械都只围绕一个共同点，就是专门设计和制造用来实现导演和布景设计师的艺术目标。

序 编译者说明 前言 第1篇舞台机械物理学 第1章基础概念和定义3 1.1基本原理3 1.2位移4 1.3平移的定义4 1.4速率和速度5 1.5加速度7 1.6x、v和a之间的图像关系7 1.7练习题9 第2章匀加速运动公式10 2.1匀加速运动10 2.2匀加速运动的常用公式11 2.3已知时间和距离的运动14 2.4重力加速度16 2.5练习题17 第3章加速物体的力：F加速18 3.1概述18 3.2牛顿运动定律18 3.3质量和力19 3.4质量和力的换算20 3.5重量20 3.6加速物体需要的力21 3.7练习题22 第4章摩擦力：F摩擦23 4.1摩擦——复杂性及简化23 4.2定义24 4.3滑动摩擦25 4.4静摩擦26 4.5动摩擦27 4.6摩擦因数的测量28 4.7滚动摩擦30 4.8绳在柱面上的摩擦31 4.9练习题34 第5章起升力：F起升35 5.1重力、重量和起升力35 5.2起升力35 5.3平衡重36 5.4练习题37 第6章最大功率和力38 6.1功率38 6.2最大功率39 6.3最大力42 6.4练习题43 第7章旋转运动的基本原理45 7.1旋转运动的定义45 7.2坐标系45 7.3角位移46 7.4角速度48 7.5角加速度48 7.6线性关系和旋转关系之间的转换49 7.7向心加速度49 7.8恒角加速度的公式50 7.9转矩51 7.10练习题52 第8章加速质量的转矩：T加速54 8.1概要54 8.2转动惯量54 8.3旋转轴线的变换57 8.4wk259 8.5加速物体的转矩59 8.6滚动体64 8.7练习题65 第9章克服摩擦的转矩：T摩擦66 9.1转动和摩擦66 9.2由摩擦产生的转矩：T摩擦67 9.3脚轮摩擦及转台67 9.4回转轴承的摩擦71 9.5练习题75 第10章起升转矩：T起升77 10.1概要77 10.2质量中心78 10.3起升转矩79 10.4练习题82 第11章最大功率和转矩84 11.1功率84 11.2最大功率85 11.3最大转矩92 11.4质量和弹性振动93 11.5练习题94 第12章多种运动的组合96 12.1概要96 12.2直线运动和旋转运动的功率组合96 12.3功率方程的转换条件公式99 12.4多种速度组合的影响101 12.5练习题105 第2篇舞台机械部件 第13章安全108 13.1一般概念108 13.2风险评估109 13.3消除危险109 13.4单件失效预防设计110 13.5设计系数和安全系数111 13.6紧急停机112 13.7相关法规和标准112 13.8正式程序113 13.9检查及维修114 13.10补充信息115 第14章驱动装置116 14.1电动、液动或气动116 14.2驱动机116 14.3电动机116 14.4常见的电动机类型117 14.5规格和配置118 14.6制动减速电动机119 14.7速度/转矩曲线119 14.8机壳120 14.9服务系数120 14.10选择电动机120 14.11液压执行机构121 14.12气压执行机构121 14.13缸122 14.14缸的安装形式和活塞杆的尺寸123 14.15止动管125 14.16缸的选择125 14.17平衡阀127 14.18补充信息127 第15章减速128 15.1减速128 15.2减速方法129 15.3补充信息141 第16章轴142 16.1轴的基础知识142 16.2轴的强度142 16.3轴直径和扭转刚度的经验规则143 16.4轴的其他应力源144 16.5轴的弯扭组合分析145 16.6共振速度146 16.7应力集中147 16.8键和键槽147 16.9实际轴设计的考虑149 16.10补充信息153 第17章轴承和轮154 17.1轴承154 17.2滚动轴承154 17.3滑动轴承155 17.4压力和速度计算156 17.5带座轴承157 17.6直线轴承158 17.7回转支承或转盘轴承159 17.8凸轮从动件160 17.9轨道承载能力161 17.10选择轴承应考虑的问题162 17.11滚轮及脚轮163 17.12滚轮及脚轮的相关术语163 17.13专用轮164 17.14补充信息164 第18章钢丝绳和滑轮165 18.1钢丝绳165 18.2钢丝绳的相关术语165 18.3检查168 18.4滑轮168 18.5滑轮的相关术语169 18.6补充信息171 第19章卷筒172 19.1有槽卷筒172 19.2卷筒的类型172 19.3卷筒部件173 19.4卷筒的材料174 19.5绳槽尺寸175 19.6卷筒的直径175 19.7卷筒的长度175 19.8卷筒槽每英寸螺纹线数176 19.9钢丝绳的锚固177 19.10卷筒的制造177 19.11卷筒绕绳方式178 19.12补充信息179 第20章螺旋副180 20.1螺旋副的基本原理180 20.2滑动螺旋副——爱克米螺纹（英制T形螺纹）181 20.3滚动螺旋副——滚珠丝杠182 20.4常见螺旋副的使用182 20.5补充信息184 第21章制动器185 21.1弹簧装置制动器185 21.2制动噪声187 21.3制动器的安装位置187 21.4手动释放188 21.5安装方向189 21.6流体动力制动回路189 21.7超速制动190 21.8制动与释放速度190 21.9补充信息191 第22章控制元件192 22.1外置传感器192 22.2位置传感193 22.3限位开关速比194 22.4断火195 22.5插接件196 22.6补充信息196 第23章框架及结构197 23.1一般概念197 23.2全护围的框架与敞开的框架197 23.3角钢型与数控切割板型198 23.4钢材与铝材199 23.5安装与操作的选择199 23.6结构设计要考虑的问题200 第3篇机械设计过程 第24章剧场的机械设计204 24.1概要204 24.2五个关键点204 24.3产业和剧场的机械设计207 24.4影响一个人设计能力的因素209 24.5总结213 第25章设计说明215 25.1概要215 25.2什么时候技术规格书是必要的216 25.3一份完整技术说明的要素217 25.4总结227 第26章概念设计228 26.1概要228 26.2概念生成技术229 26.3概念评估233 26.4评估矩阵234 26.5自由度与约束度235 26.6自由度235 26.7一些不同的约束问题238 第27章细化设计239 27.1概要239 27.2分析239 27.3失效模式及后果分析，FMEA241 27.4零部件及材料清单242 27.5绘图242 第28章制造工艺性设计244 28.1概要244 28.2制造工艺性设计244 28.3与工艺性设计有关的问题245 28.4外协加工248 28.5方便装配的设计 250 28.6结论254 第4篇舞台机械纲要 第29章舞台机械纲要256 29.1概要256 29.2多数机器常见的细节257 29.3手动备份259 第30章卷扬机261 30.1概要261 30.2典型应用261 30.3钢丝绳卷筒卷扬机的原理263 30.4链条传动卷扬机的原理263 30.5直接驱动卷扬机的原理264 30.6零偏角卷扬机的原理268 30.7卷扬机的结构细节271 30.8卷扬机的规格问题272 第31章旋转驱动275 31.1概要275 31.2典型应用275 31.3转台驱动原理282 31.4有限转动转台驱动的原理288 31.5机器的细节291 31.6转台驱动的详述293 第32章升降台296 32.1概要296 32.2一种典型应用297 32.3升降台的原理302 32.4液压缸运行升降台和调平技术309 32.5升降台技术参数312 第33章随动布景313 33.1概要313 33.2典型应用313 33.3车台轨道驱动的原理321 33.4电缆拖链机械爪324 参考书目327

作者 艾伦·亨德里克森（Alan Hendrickson） 耶鲁戏剧学院（Yale School of Drama）的技术设计和制作教授（副教授），1984年以来，他一直是风景机械化和控制方面的独立顾问。耶鲁大学开设的课程包括舞台机械物理、自动化控制、气动和液压以及剧院应用的机械设计。他的顾问工作包括液压、控制和机械设计，主要通过哈德逊风景工作室在百老汇、国家旅游和地区剧院演出中进行效果设计。 译者 魏发孔 中国演艺设备技术协会专业委员会常委，机械分会副主任，《演艺科技》杂志编委。历任甘肃省电影机械厂工程师，技术科长，兰州理工大学舞台设备研究所，高级工程师，教授级高级工程师，研发部长，曾受聘于德国SBS（北京/杭州）舞台技术有限公司总工程师，受聘于浙江大丰实业股份有限公司（杭州）舞台设计院副院长。从事上述专业工作期间曾主持新产品研发50多项，主持大型工程设计30多项，获国家科技进步三等奖1项，省科技进步一二三等奖各1项，获国家发明专利9项，实用新型专利4项，参与国家标准制定1项，文化行业标准制定4项，发表专业技术论文50余篇。

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