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摘要：在舞台建设中，舞台机械工程设计是一项新型的设计项目，随着科学技术的进步，舞台机械工程不断与电子技术相融合，能够营造出更加丰富的舞台效果。机械工程设计就是为了满足特定的要求开发机械工程的过程，舞台机械工程设计中需要将舞台的设计方案转变为实际的机械设设计。在具体的设计中，必须明确舞台机械工程设计的原则与技术要求，并以此为依据做好舞台机械工程的设计工作。本文将对舞台机械工程的设计及内容进行分析。
关键词：舞台机械工程；设计原则；技术要求；设计内容
1引言
舞台是应用于演出的设施，舞台机械工程则是保证舞台能够正常运转，实现舞台灯光、音响、舞美等效果的关键。舞台机械工程设计不但会对舞台演出效果造成一定的影响，而且还会直接影响到演出过程中工作人员的人身安全。因此，在舞台建设过程中，必须重视舞台机械工程的设计，确保舞台机械工程能够满足相关设计原则与技术要求，为演出提供一个安全、美观的舞台环境，保证演出的正常进行。
2舞台机械工程设计原则与技术要求
2.1舞台机械工程设计原则
首先，在舞台机械工程设计开始前，必须考察舞台所在地点的气候条件，包括温度与湿度等硬度。一般情况下，为了保证舞台机械工程能够正常运行，温度应保持在-25℃～40℃之间，而相对湿度应保持在5%～100%的范围内。其次，舞台机械工程一般由电提供动力，因此，电源应选择电压为380V，频率为50Hz的三项交流电，其电压波动应保持在-15%～+10%的范围内，电网总谐波畸变率应保持在380V<5%的范围内。再次，在舞台机械工程设计中，使用的零部件需要选择标准化的通用零部件，并且保证所有机械设备的性能与质量满足相关要求。最后，安全性是舞台机械工程设计中需要重点考虑的问题，因此，无他机械工程的安全性是设计时必须参考的重要指标，舞台机械的设计必须保证电气安全、设备安全以及人身安全。为了满足以上要求，需要对舞台机械工程进行可靠性设计，其主要设计依据包括强度或应力等安全系数。
2.2舞台机械工程技术要求
在舞台机械工程设计中，机械工程的技术要求主要包括各类机械设备的技术参数以及实现各项功能的固定结构。其中机械设备的技术参数是保证其能够正常运行并发挥应有作用的前提条件，而功能的固定结构则是保证功能得以实现的关键，因此，舞台机械工程设计必须满足这些技术要求。一般情况下，这些技术要求将作为设计依据提供给设计人员，设计人员则需要依次为依据进行舞台机械工程设计。虽然舞台机械工程技术要求有很多，但是，大致可以概括为运行行程、运行速度、加速时间、减速时间、额定载荷、预停位点以及驱动形式等相关要求。
3舞台机械工程的设计内容
3.1舞台机械工程设计过程参数
舞台机械工程设计过程参数就是为了实现机械设备功能而计算并选择的设备驱动与传动结构的技术参数，以及设备制造完成后其系统中已经固化的结构参数，通常是形成设计输出的一部分。在舞台的设计中，机械设备的形式与结构需要根据具体的需求而发生变化，因此，设备的结构参数将随着形式的不同而变化，在舞台机械工程设计中，可以根据结构形式的不同而出现多种特性参数。设计过程是指以设备的技术要求以及工程的整体要求为依据，选择通过计算的方式选择正确结构参数的过程，在这个过程中，还需要解决其他相关问题。与此同时，设计技术要求与设计过程参数是设计过程的需要输出的结果，设计过程完成后，这些内容因体现在设计图纸以及其他输出文件中。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆此外，舞台机械工程设计过程还要将市场供料及配套件技术规格、规范条件作为设计依据。在设计过程结束后，输出文件中还需要包括设备使用维护说明书等文件，这些文件中不但包括设备正常使用过程中的维护说明，还应包括设计过程中不可避免产生的许多使用维护限定条件。
3.2舞台机械功能参数
舞台机械的功能参数是指以工艺设计为依据，以满足舞台工艺功能需求为前提的相关参数。在确定舞台工艺后，就可以确定舞台的建筑结构，因此，大部分的功能参数与舞台建筑结构能够紧密结合，并且与人体工程学中的多种因素相关，例如运行行程、运行速度以及额定荷载等参数。
首先，运行行程的确定。在舞台设计中，吊挂设备需要执行升降操作，一般情况下，吊挂设备的升降运行行程应高于台口高度，并且大多数设备在台口高度的两倍以上，以满足更换吊挂景物的需求。而舞台平移机构的运行行程通常要大于台口宽度，这是为了满足演出过程中的飞行需求。主舞台的升降台的运行行程一般分为上升行程与下降行程，其中上升行程需要满足高于舞台的最佳位置的需求，而下降行程则需要满足在舞台下藏匿演员及景物的需求。侧车台平移的运行行程通常是舞台升降台与侧辅助台宽度之和，应满足水平场景切换的需求，而升降台的宽度应与台口宽度相匹配，而侧辅助台的宽度必须避免侧台景物穿帮。如果舞台工艺要求侧车台能够行驶到另一侧，其运行行程需要加上升降台的宽度与侧辅助台的宽度。乐池升降台的运行行程通常是舞台以下的深度。
其次，运行速度以及启动与制动加速度。在舞台机械设备的运行过程中，其运行速度需要根据设备的功能而确定。其中，负责场景切换的设备的运行速度相对较高，但是，如果设备的质量较大，运行过程会受到设备惯性的影响，运行速度不宜过高。与此同时，运行速度的确定还需要考虑行程的长度，如果行程不长，会受到启动及制动过程的限制，设备高速运行的时间不多，仅提高运行速度不利于缩短运行时间。此外，不同舞台机械设备的运动质量同样存在较大的差异，运行过程中受到惯性的影响程度也存在较大的差异，例如单点吊机与主舞台升降台的速度以及运行速度也会存在较大的差异。
再次，额定载荷的确定。机械设备的额定载荷是指在设备设计时规定的设备在运行过程中能够承受的载荷，是设计机械设备的结构强度、刚度、稳定性以及设计并选择驱动系统的重要依据。在舞台机械工程设计中，机械设备的额定载荷的确定应主要以舞台的工艺以及演出类型等情况为依据，而起重机械设备的额定载荷基本没有参考价值。舞台上的吊挂机械设备额定载荷需要满足其吊挂景物的需求，通常用载重质量以及载重力表示，一般情况下，载重力在1kN~30kN之间，而常用的机械设备在6kN~15kN之间。在舞台建设中，台下台面设备大部分用作运动舞台，因此其额定载荷通常使用单位面积上能够承受的力来表示，一般的设备在2kN/m2~2.5kN/m2之间，对于台面面积较大的设备，需要对总载荷进行适当的限制，避免因机械设备的质量过大而造成结构利用率降低。在具体的设计中，舞台上的吊挂设备额定载荷的确定需要参考设备的驱动系统自己承载结构的设计。而台下台面设备额定载荷的确定则需要参考驱动系统的动力设计，需要根据实际的结构确定是否参与承载件的结构力学设计。这是因为台下台面设备通常有静态载荷要求，并且其静态载荷的值应大于额定载荷，因此，静态载荷是承载件结构力学设计的重要依据，确保满足额定载荷的需求。
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论文作者:刘新东
论文发表刊物:《科技研究》2018年8期
论文发表时间:2018/10/23
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