三面翻广告牌设计面翻是现代广告中新兴的，表现形式它由一 组特制三棱柱铝型材并排定位构成的，通过 电机驱动使三棱柱不断转动形成的三幅画面， 独有的动感广告展现和三倍增值空间。 市场上现在的翻转式广告牌主要以三面翻转 式为主要形式，三面翻广告牌具备两大特点 和优势：一是承载广告量大，是普通户外路 牌的三倍；二是引人注目，间歇性的翻转和 停顿，更能够引发过往人群的关注，实现更 大的广告效果。

　　• 主要技术要求： 主要技术要求： • 三面翻广告牌是由一级并排定位的三

　　棱柱构成。三棱柱由特制铝型材制成， 棱柱构成。三棱柱由特制铝型材制成， 通过电机驱动所有的三棱柱围绕自身 中心轴转动， 中心轴转动，利用三棱柱的三个侧面 可形成三幅画面。 可形成三幅画面。 • 逻辑控制器是三面翻控制系统的 核心， 核心，接受来自接近开关的输入信号 经过系统逻辑处理后控制广告牌电机 的启停。 的启停。

　　• 三面翻广告牌常见以下几种翻动模式： 三面翻广告牌常见以下几种翻动模式： • 波浪式：从一侧顺序翻至另一侧。 波浪式：从一侧顺序翻至另一侧。 • 开幕式：从中间顺序翻向两边( 开幕式：从中间顺序翻向两边(需使用

　　两台或多台电机) 两台或多台电机)。 • 闭幕式：从两边顺序翻向中间会合( 闭幕式：从两边顺序翻向中间会合(需 使用两台或多台电机) 使用两台或多台电机)。 • 快速变化式：所有棱柱同时翻动（ 快速变化式：所有棱柱同时翻动（适 用于小面积）。 用于小面积）。 • 本次作业中主要是波浪式及快速变化式的 传动设计

　　• 报告步骤： • 总体设计预览 • 功能实现讲解及动画演示 • 部分标准工作零件选取（图纸说明） • 可变零件的设计计算（图纸说明） • 整体总结设计过程

　　快速翻转式光告牌， 快速翻转式光告牌， 多个面板同时翻转， 多个面板同时翻转， 多用于小面积广告 牌，在没有装底盘 轴承的广告牌中， 轴承的广告牌中， 多个面板的同时翻 转会有冲击和大功 率损耗

　　电机，步进电机一般可自 电机， 身固定非常好的转动限制 角度， 角度，而设计中又同时用 到了槽轮， 到了槽轮，主要用于位置 的限定， 的限定，使其在较大的外 界干扰下也不会有位置偏 移；也可以缓冲在电机启 动时自身本来电流较大， 动时自身本来电流较大， 而外界的重载会降低电机 工作可靠性

　　• 快速翻转的工作优缺点： 快速翻转的工作优缺点： • 优点：因为快速式翻转可以让每个广告板 优点：

　　的关键运动位置保持统一，因此可以使广 的关键运动位置保持统一， 告牌在风力较大的时候让每个广告板的棱 角向外可有效降低选材的强度 • 缺点：因为快速式翻转是每个广告板同时 缺点： 翻转， 翻转，也就使得电机在启动时或有效工作 时间载荷是很大， 时间载荷是很大，而且又因为所有广告板 只需要翻转三分之一的圆周， 只需要翻转三分之一的圆周，所以电机的 工作时间很短，即使是步进电机， 工作时间很短，即使是步进电机，也不利 于限定位置

　　• 快速翻转的设计改进： 快速翻转的设计改进： • 结合上述缺点，设计中为了避免电机工作 结合上述缺点，

　　启动时的重载启动，采用了槽轮机构，这 启动时的重载启动，采用了槽轮机构， 样可以使电机的启动可等效为空载启动， 样可以使电机的启动可等效为空载启动， 有效提升电机的启动平衡 • 对于电机的工作时间过短和限位不适，槽 对于电机的工作时间过短和限位不适， 轮机构的自身有点可以完全补偿这一缺点， 轮机构的自身有点可以完全补偿这一缺点， 延长电机的转动， 延长电机的转动，并且完全限定了工作位 置 • 而且在强风下可以灵活应对（仅限于双面 而且在强风下可以灵活应对（ 展示型的翻转式广告牌） 展示型的翻转式广告牌）

　　• 在强风下双面式广告牌可以使其只翻转六分之一圆周， 在强风下双面式广告牌可以使其只翻转六分之一圆周，

　　这样就可以使广告板的棱面对外， 这样就可以使广告板的棱面对外，有效躲避风力

　　相应的控制电路设计 改进如图， 改进如图，在槽轮机 构中只让拨杆转动一 周即可

　　• 渐进式翻转的工作说明 • 在现在的市场中，渐进式翻转的广告牌已 在现在的市场中，

　　经占领了主导地位，因为它的工作中不会 经占领了主导地位， 像快速翻转式那样要全部同时翻转， 像快速翻转式那样要全部同时翻转，所以 电机的工作有较高的保证， 电机的工作有较高的保证，但是就自身而 因为每个广告板工作的不同步性， 言，因为每个广告板工作的不同步性，会 使得设计结构较为复杂， 使得设计结构较为复杂，执行机构的标准 性要求较高， 性要求较高，并且每个广告板要本别采用 定位装置， 定位装置，用以限定其处于正常工作位置

　　• 渐进式翻转结构因为工作的不同时性， 渐进式翻转结构因为工作的不同时性，

　　所以执行机构有间歇性， 所以执行机构有间歇性，设计中使用不 完全链条和较为复杂的导向机构 • 设计采用的链条如图所示，排式链节没 设计采用的链条如图所示， 有错位排列，小链轮为并排式， 有错位排列，小链轮为并排式，充当导 向轮，链条中间的一排只有十一节， 向轮，链条中间的一排只有十一节，配 合每个广告板上的三十三尺大链轮， 合每个广告板上的三十三尺大链轮，使 它们在一个工作周期内只能转动三分之 一圆周

　　• 部分标准件的选择： 部分标准件的选择： • 抽芯铆钉：用于顶板之间的连接与广告板的固定 抽芯铆钉：

　　连接，设计中采用l为8的连接广告板，16的连接 连接，设计中采用l 的连接广告板，16的连接 顶板

　　两种长度但均是M8 两种长度但均是M8细 M8细 牙级全螺纹螺栓 16mm， l：16mm，用于设计 中的多处薄板与薄板 的连接； 的连接； 20mm， l：20mm，用于设计 中的多处支架与薄板 的连接。 的连接。

　　栓：M6*1级，l 栓：M6*1级，l： 8mm，用于固定三 8mm，用于固定三 角形端盖与广告牌 单轴

　　• 可变零件的设计选用： 可变零件的设计选用： • 在快速翻转式广告牌的设

　　计运用中，滚子链的使用 计运用中， 按照设计图示中十个广告 板共用掉单排链节314 314节 板共用掉单排链节314节， 如此类推， 如此类推，这样每多加一 对将多使用48节滚子链节， 48节滚子链节 对将多使用48节滚子链节， 因为广告牌是户外工作设 热胀冷缩现象明显， 备，热胀冷缩现象明显， 因此要配有链条张紧装置， 因此要配有链条张紧装置， 设计图中未绘制， 设计图中未绘制，但是设 计中链轮齿缘距护板的距 离很小， 离很小，不会让链条跳齿

　　• 可变零件的设计选用： 可变零件的设计选用： • 渐进式的翻转排链中间部分只有十一节齿

　　链，而两边的部分是完全齿链，其绕动方 而两边的部分是完全齿链， 式也只是沿外围完全绕合即可， 式也只是沿外围完全绕合即可，故在图示 中单排完全齿链节数为： 中单排完全齿链节数为：282 总共排链将 使用链节数是： 使用链节数是：575 • 如此类推，在广告板面每多加一对，将使 如此类推，在广告板面每多加一对， 用链节数会多出： 用链节数会多出：80

　　• 可变零件的设计选用： 可变零件的设计选用： • 图中设计的广告板是3m高，0.15m宽，0.5mm厚， 图中设计的广告板是3m 3m高 0.15m宽 0.5mm厚 • • • • •

　　通过软件分析，质量是2.7kg 由此可近似， 2.7kg， 通过软件分析，质量是2.7kg，由此可近似，广告 板高度单位质量： 板高度单位质量：0.9kg/m 推力球轴承的许用承受能力远远大于此值 推力球轴承滚珠12 12个 可计算其将受到应力： 推力球轴承滚珠12个，可计算其将受到应力： 2.3MPa， 2.3MPa，符合一般钢质的应力要求 一般的实际制造中将不会使用底端的推力球轴承， 一般的实际制造中将不会使用底端的推力球轴承， 会将底端轴的尖端磨圆用于定位， 会将底端轴的尖端磨圆用于定位，这样的计算可 得最大应力为27MPa 27MPa， 得最大应力为27MPa，也小于普通钢质的应力要求 在有轴承的情况下，应力的增量： 在有轴承的情况下，应力的增量：0.75MPa/m 没有轴承的情况下，应力的增量： 没有轴承的情况下，应力的增量：9MPa/m

　　下，按照轴承的传动平均摩擦系数： 0.03~0.12，本题目中推力球轴承的受力很 0.03~0.12，本题目中推力球轴承的受力很 小，按照0.03计算，也就是每个广告面的 小，按照0.03计算，也就是每个广告面的 底端能保证正常转动所需的力是：0.75N 底端能保证正常转动所需的力是：0.75N ， 按照0.12计算得到所需力的大小是：3N， 按照0.12计算得到所需力的大小是：3N， 取平均值，可以按照2.5N计算，这样再加 取平均值，可以按照2.5N计算，这样再加 上每个广告板的链轮耗力，总计可以近似 为5N；如果广告牌由80个广告板组成，也 5N；如果广告牌由80个广告板组成，也 就是6m宽，那么需要工作用力400N 就是6m宽，那么需要工作用力400N

　　• 可变零件的设计选用： 可变零件的设计选用： • 按照普通钢质之间的摩擦系数：0.05~0.20， 按照普通钢质之间的摩擦系数：0.05~0.20，

　　计算在没有轴承的情况下，3m的广告板翻 计算在没有轴承的情况下，3m的广告板翻 转需要的力为：5N， 转需要的力为：5N，加上顶端链轮的摩擦 单个广告板的翻转用力为7.5N 6m的广告 7.5N， 单个广告板的翻转用力为7.5N，6m的广告 牌用力就是600N 牌用力就是600N

　　• 有轴承的情况下，广告牌每加宽1m需要加 有轴承的情况下，广告牌每加宽1m 1m需要加

　　力66.67N • 无轴承的情况下，广告牌每加宽1m需要加 无轴承的情况下，广告牌每加宽1m 1m需要加 力100N

　　• 可变零件的设计选用： 可变零件的设计选用： • 渐进式翻转，因为每个广告板都要定位，同时又 渐进式翻转，因为每个广告板都要定位，

　　在工作的时候不是所有广告板一起翻转，所以可 在工作的时候不是所有广告板一起翻转， 以直接让底端轴端头做成平端， 以直接让底端轴端头做成平端，不添加润滑以增 大摩擦力。 大摩擦力。 实际中渐进式翻转同时翻转的最多的广告板是6 实际中渐进式翻转同时翻转的最多的广告板是6个， 将摩擦系数按照0.7计算， 0.7计算 将摩擦系数按照0.7计算，电机的有效负载也就是 114N，加上大链轮的阻力15N 共计： 15N， 114N，加上大链轮的阻力15N，共计：129N 而这一结构中的绕合比快速式的翻转结构简单很 可以简化每个导向链轮的阻力： 多，可以简化每个导向链轮的阻力：0.5N/g

　　• 可变零件的设计选用： 可变零件的设计选用： • 按照上述推理，6m的广告牌80个广告板， 按照上述推理，6m的广告牌80个广告板 的广告牌80个广告板，

　　就会有82个导向链轮，额外阻力41N 就会有82个导向链轮，额外阻力41N，电机 82个导向链轮 41N， 的驱动力也就共计为170N 的驱动力也就共计为170N • 然后可得驱动力的增量：6Ｎ／ｍ（只有多 然后可得驱动力的增量： Ｎ／ｍ（只有多 出来的导向轮会产生额外阻力） 出来的导向轮会产生额外阻力）

　　• 可变零件的设计选用： 可变零件的设计选用： • 广告板传动的大链轮：３３齿 广告板传动的大链轮：３３齿 • 分度圆计算p/【sin（180/z）】 分度圆计算p/ sin（180/z） p/【 • 可得此分度圆ｒ：４２．０８ｍｍ 可得此分度圆ｒ：４２．０８ｍｍ ｒ：４２ • 链轮齿顶圆ｒ：44.58mm 链轮齿顶圆ｒ： ｒ：44.58mm • 链轮齿根圆ｒ：39.58mm 链轮齿根圆ｒ： ｒ：39.58mm • 链轮与轴之间采用过盈配合，这样可以在 链轮与轴之间采用过盈配合，

　　任意角度上调整广告板的角度方向， 任意角度上调整广告板的角度方向，而且 结构简单

　　• 可变零件的设计选用： 可变零件的设计选用： • 渐进式导向链轮：１５齿 渐进式导向链轮：１５齿 • 分度圆半径：21.74mm 分度圆半径： • 齿顶圆：dmax=d p（1-1.6/z）- d1 齿顶圆： p（ 1.6/z）

　　dmin=d 1.25p – d1 • 齿顶圆半径：24.24mm 齿顶圆半径： • 齿根圆半径：19.24mm 齿根圆半径： • 用在顶板上与固定轴间隙配合，轴端用偏 用在顶板上与固定轴间隙配合， 心的顶盖螺母固定即可， 心的顶盖螺母固定即可，但是主动的链轮 与轴过盈配合， 与轴过盈配合，并且穿销防止脱转

　　• 可变零件的设计选用： 可变零件的设计选用： • 顶板的轴间尺寸： 顶板的轴间尺寸： • 横向间隔：160mm 横向间隔： • 纵向间隔：192mm 纵向间隔： • 两个间隔尺寸分别同时考虑到链条的链节

　　尺寸，链条的绕合方式，以及， 尺寸，链条的绕合方式，以及，广告板的 单板宽度 • 快速翻转式的交叉绕合，每组之间可以穿 快速翻转式的交叉绕合， 入链节24 24节 入链节24节 • 渐进式的直接绕合，每组之间需穿入20节 渐进式的直接绕合，每组之间需穿入20 20节

　　• 可变零件的设计选用： 可变零件的设计选用： • 槽轮机构主要用于快速翻转式的广告板限

　　位，电机的启动缓冲，大风力下可以只让 电机的启动缓冲， 广告板转过六分之一的圆周， 广告板转过六分之一的圆周，有效的保护 整个机构 • 角钢，主要支撑件，用于从侧面固定顶板 角钢，主要支撑件， 与底板，让广告板的受力减轻， 与底板，让广告板的受力减轻，以及固定 整个广告牌

　　• 可变零件的设计选用： 可变零件的设计选用： • 联轴器：缓冲式联轴器 联轴器： • 其中间部分使用橡胶材质，可以起到很好 其中间部分使用橡胶材质，

　　的缓冲作用， 的缓冲作用，在电机启动时用于消除启动 冲击 • 用于渐进式翻转式广告牌动力输出缓冲， 用于渐进式翻转式广告牌动力输出缓冲， 缓冲电机启动时的冲击对主动链轮， 缓冲电机启动时的冲击对主动链轮，排链 的冲击

　　• 可变零件的设计选用： 可变零件的设计选用： • 快速翻转式的广告牌选用电机： 快速翻转式的广告牌选用电机： • 步进电机：４０ｒｐｍ 步进电机：４０ｒｐｍ • 根据广告牌大小选择恒定转矩输出： 根据广告牌大小选择恒定转矩输出：

　　３０００Ｎ．Ｃｍ（６ｍ） ３０００Ｎ．Ｃｍ（６ Ｎ．Ｃｍ（ • 广告牌的翻转用时３ｓ可以完成 广告牌的翻转用时３

　　• 可变零件的设计选用： 可变零件的设计选用： • 渐进式翻转采用单相交流低速电机 • 电机转速：１２０ｒｐｍ 电机转速：１２０ｒｐｍ • 由于每次翻转的广告板个数确定，电机根 由于每次翻转的广告板个数确定，

　　据广告牌大小采用恒功率：５５ｗ（６ｍ） 据广告牌大小采用恒功率：５５ｗ（６ ｗ（

　　• 翻转式广告牌的设计总结 • 1.基础支架：三面翻广告牌应安装在牢固的金属支架或建 1.基础支架：三面翻广告牌应安装在牢固的金属支架或建 • • • • • • •

　　筑物的墙面上。基础支架由购方自行 设计制作，并需要严格的基础抗压和支架抗风强度计 算，使之达到金属支架和三面翻广告牌自 重对基础的抗压要求，达到当地最大风力的抗风要求。 如果三面翻广告牌安装在金属支架上， 应把支架背面，用铁板全部封闭，以免背后透光，影 响画面效果。 对基础支架制作精度要求：a.横梁要求水平，立柱要 对基础支架制作精度要求：a.横梁要求水平，立柱要 求竖直。b.在画面长度方向要求不平直 求竖直。b.在画面长度方向要求不平直 度小于10毫米，在画面高度方向要求上下横梁不平行 度小于10毫米，在画面高度方向要求上下横梁不平行 度小于20毫米。 度小于20毫米。 对基础支架制作强度要求： 下横梁是支撑三面翻广告牌重量的承重结构，要求在 与三面翻广告牌连接的每一个点产生的弹性 变形不得超过2 变形不得超过2毫米。

　　• 翻转式广告牌的设计总结 • 传动轴 • φ20× φ20×3实心铝轴 • 优质铝合金6063T5 优质铝合金6063T5 • 传动系统 • 可调及拆卸式凸轮间隙推动 • 画面停留时间 • 999秒 1-999秒 • 用户可自行设定 • 画面翻转时间 • 15秒 8-15秒 • 由出厂设定 • 三棱柱间隙 • 10mm（根据牌子规格的大小来确定） 8-10mm（根据牌子规格的大小来确定） • 画面高, 画面高,则间隙大

　　• 翻转式广告牌的设计总结 • 控制系统 可自由设定画面转动时间 • 可以控制每个画面停留时间 • 并具备多重安全性能保护；电流超负荷保护、传动过 并具备多重安全性能保护；电流超负荷保护、 • • • • • • • •

　　载保护 画面自动复位保护 自动保护功能 三棱柱双向弹性避让保护、主轴过载保护、堵转保护、 三棱柱双向弹性避让保护、主轴过载保护、堵转保护、 电机失效保护、 电机失效保护、风力超限保护等 能 耗 m2日耗电约 日耗电约2 不含灯光照明） 100 m2日耗电约2度（不含灯光照明） 按每天工作16 16小时计 按每天工作16小时计 重 量 22约22-25kg/m2