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【摘 要】在舞臺建設(shè)中，舞臺機(jī)械工程設(shè)計(jì)是一項(xiàng)新型的設(shè)計(jì)項(xiàng)目，隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，舞臺機(jī)械工程不斷與電子技術(shù)相融合，能夠營造出更加豐富的舞臺效果。機(jī)械工程設(shè)計(jì)就是為了滿足特定的要求開發(fā)機(jī)械工程的過程，舞臺機(jī)械工程設(shè)計(jì)中需要將舞臺的設(shè)計(jì)方案轉(zhuǎn)變?yōu)閷?shí)際的機(jī)械設(shè)設(shè)計(jì)。在具體的設(shè)計(jì)中，必須明確舞臺機(jī)械工程設(shè)計(jì)的原則與技術(shù)要求，并以此為依據(jù)做好舞臺機(jī)械工程的設(shè)計(jì)工作。本文將對舞臺機(jī)械工程的設(shè)計(jì)及內(nèi)容進(jìn)行分析。

舞臺是應(yīng)用于演出的設(shè)施，舞臺機(jī)械工程則是保證舞臺能夠正常運(yùn)轉(zhuǎn)舞臺機(jī)械，實(shí)現(xiàn)舞臺燈光、音響、舞美等效果的關(guān)鍵。舞臺機(jī)械工程設(shè)計(jì)不但會對舞臺演出效果造成一定的影響，而且還會直接影響到演出過程中工作人員的人身安全。因此，在舞臺建設(shè)過程中，必須重視舞臺機(jī)械工程的設(shè)計(jì)，確保舞臺機(jī)械工程能夠滿足相關(guān)設(shè)計(jì)原則與技術(shù)要求，為演出提供一個(gè)安全、美觀的舞臺環(huán)境，保證演出的正常進(jìn)行。

一、舞臺機(jī)械工程設(shè)計(jì)原則與技術(shù)要求

1.1舞臺機(jī)械工程設(shè)計(jì)原則

首先，在舞臺機(jī)械工程設(shè)計(jì)開始前，必須考察舞臺所在地點(diǎn)的氣候條件，包括溫度與濕度等。一般情況下，為了保證舞臺機(jī)械工程能夠正常運(yùn)行，溫度應(yīng)保持在-25℃～40℃之間，而相對濕度應(yīng)保持在5%～100%的范圍內(nèi)。

其次，舞臺機(jī)械工程一般由電提供動力，因此，電源應(yīng)選擇電壓為380V，頻率為50Hz的交流電，其電壓波動應(yīng)保持在-15%～+10%的范圍內(nèi)，電網(wǎng)總諧波畸變率應(yīng)保持在380V最后，安全性是舞臺機(jī)械工程設(shè)計(jì)中需要重點(diǎn)考慮的問題，因此，舞臺機(jī)械工程的安全性是設(shè)計(jì)時(shí)必須參考的重要指標(biāo)，舞臺機(jī)械的設(shè)計(jì)必須保證電氣安全、設(shè)備安全以及人身安全。為了滿足以上要求，需要對舞臺機(jī)械工程進(jìn)行可靠性設(shè)計(jì)，其主要設(shè)計(jì)依據(jù)包括強(qiáng)度或應(yīng)力等安全系數(shù)。

1.2舞臺機(jī)械工程技術(shù)要求

在舞臺機(jī)械工程設(shè)計(jì)中，機(jī)械工程的技術(shù)要求主要包括各類機(jī)械設(shè)備的技術(shù)參數(shù)以及實(shí)現(xiàn)各項(xiàng)功能的固定結(jié)構(gòu)。其中機(jī)械設(shè)備的技術(shù)參數(shù)是保證其能夠正常運(yùn)行并發(fā)揮應(yīng)有作用的前提條件，而功能的固定結(jié)構(gòu)則是保證功能得以實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵，因此，舞臺機(jī)械工程設(shè)計(jì)必須滿足這些技術(shù)要求。一般情況下，這些技術(shù)要求將作為設(shè)計(jì)依據(jù)提供給設(shè)計(jì)人員，設(shè)計(jì)人員則需要依次為依據(jù)進(jìn)行舞臺機(jī)械工程設(shè)計(jì)。雖然舞臺機(jī)械工程技術(shù)要求有很多，但是，大致可以概括為運(yùn)行行程、運(yùn)行速度、加速時(shí)間、減速時(shí)間、額定載荷、預(yù)停位點(diǎn)以及驅(qū)動形式等相關(guān)要求。

二、舞臺機(jī)械工程的設(shè)計(jì)內(nèi)容

2.1舞臺機(jī)械工程設(shè)計(jì)過程參數(shù)

舞臺機(jī)械工程設(shè)計(jì)過程參數(shù)就是為了實(shí)現(xiàn)機(jī)械設(shè)備功能而計(jì)算并選擇的設(shè)備驅(qū)動與傳動結(jié)構(gòu)的技術(shù)參數(shù)，以及設(shè)備制造完成后其系統(tǒng)中已經(jīng)固化的結(jié)構(gòu)參數(shù)，通常是形成設(shè)計(jì)輸出的一部分。在舞臺的設(shè)計(jì)中，機(jī)械設(shè)備的形式與結(jié)構(gòu)需要根據(jù)具體的需求而發(fā)生變化，因此，設(shè)備的結(jié)構(gòu)參數(shù)將隨著形式的不同而變化，在舞臺機(jī)械工程設(shè)計(jì)中，可以根據(jù)結(jié)構(gòu)形式的不同而出現(xiàn)多種特性參數(shù)。設(shè)計(jì)過程是指以設(shè)備的技術(shù)要求以及工程的整體要求為依據(jù)，選擇通過計(jì)算的方式選擇正確結(jié)構(gòu)參數(shù)的過程，在這個(gè)過程中，還需要解決其他相關(guān)問題。與此同時(shí)，設(shè)計(jì)技術(shù)要求與設(shè)計(jì)過程參數(shù)是設(shè)計(jì)過程的需要輸出的結(jié)果，設(shè)計(jì)過程完成后，這些內(nèi)容因體現(xiàn)在設(shè)計(jì)圖紙以及其他輸出文件中。

此外，舞臺機(jī)械工程設(shè)計(jì)過程還要將市場供料及配套件技術(shù)規(guī)格、規(guī)范條件作為設(shè)計(jì)依據(jù)。在設(shè)計(jì)過程結(jié)束后，輸出文件中還需要包括設(shè)備使用維護(hù)說明書等文件，這些文件中不但包括設(shè)備正常使用過程中的維護(hù)說明，還應(yīng)包括設(shè)計(jì)過程中不可避免產(chǎn)生的許多使用維護(hù)限定條件。

2.2舞臺機(jī)械功能參數(shù)

舞臺機(jī)械的功能參數(shù)是指以工藝設(shè)計(jì)為依據(jù)，以滿足舞臺工藝功能需求為前提的相關(guān)參數(shù)。在確定舞臺工藝后，就可以確定舞臺的建筑結(jié)構(gòu)，因此，大部分的功能參數(shù)與舞臺建筑結(jié)構(gòu)能夠緊密結(jié)合，并且與人體工程學(xué)中的多種因素相關(guān)，例如運(yùn)行行程、運(yùn)行速度以及額定荷載等參數(shù)。

首先，運(yùn)行行程的確定。在舞臺設(shè)計(jì)中，吊掛設(shè)備需要執(zhí)行升降操作，一般情況下，吊掛設(shè)備的升降運(yùn)行行程應(yīng)高于臺口高度，并且大多數(shù)設(shè)備在臺口高度的兩倍以上，以滿足更換吊掛景物的需求。而舞臺平移機(jī)構(gòu)的運(yùn)行行程通常要大于臺口寬度，這是為了滿足演出過程中的飛行需求。主舞臺的升降臺的運(yùn)行行程一般分為上升行程與下降行程，其中上升行程需要滿足高于舞臺的最佳位置的需求，而下降行程則需要滿足在舞臺下藏匿演員及景物的需求。側(cè)車臺平移的運(yùn)行行程通常是舞臺升降臺與側(cè)輔助臺寬度之和，應(yīng)滿足水平場景切換的需求，而升降臺的寬度應(yīng)與臺口寬度相匹配，而側(cè)輔助臺的寬度必須避免側(cè)臺景物穿幫。如果舞臺工藝要求側(cè)車臺能夠行駛到另一側(cè)，其運(yùn)行行程需要加上升降臺的寬度與側(cè)輔助臺的寬度。樂池升降臺的運(yùn)行行程通常是舞臺以下的深度。

其次，運(yùn)行速度以及啟動與制動加速度。在舞臺機(jī)械設(shè)備的運(yùn)行過程中，其運(yùn)行速度需要根據(jù)設(shè)備的功能而確定。其中，負(fù)責(zé)場景切換的設(shè)備的運(yùn)行速度相對較高，但是，如果設(shè)備的質(zhì)量較大，運(yùn)行過程會受到設(shè)備慣性的影響，運(yùn)行速度不宜過高。與此同時(shí)，運(yùn)行速度的確定還需要考慮行程的長度，如果行程不長，會受到啟動及制動過程的限制，設(shè)備高速運(yùn)行的時(shí)間不多，僅提高運(yùn)行速度不利于縮短運(yùn)行時(shí)間。此外，不同舞臺機(jī)械設(shè)備的運(yùn)動質(zhì)量同樣存在較大的差異，運(yùn)行過程中受到慣性的影響程度也存在較大的差異，例如單點(diǎn)吊機(jī)與主舞臺升降臺的速度以及運(yùn)行速度也會存在較大的差異。

再次，額定載荷的確定。機(jī)械設(shè)備的額定載荷是指在設(shè)備設(shè)計(jì)時(shí)規(guī)定的設(shè)備在運(yùn)行過程中能夠承受的載荷，是設(shè)計(jì)機(jī)械設(shè)備的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性以及設(shè)計(jì)并選擇驅(qū)動系統(tǒng)的重要依據(jù)。在舞臺機(jī)械工程設(shè)計(jì)中舞臺機(jī)械，機(jī)械設(shè)備的額定載荷的確定應(yīng)主要以舞臺的工藝以及演出類型等情況為依據(jù)，而起重機(jī)械設(shè)備的額定載荷基本沒有參考價(jià)值。舞臺上的吊掛機(jī)械設(shè)備額定載荷需要滿足其吊掛景物的需求，通常用載重質(zhì)量以及載重力表示，一般情況下，載重力在1kN~30kN之間，而常用的機(jī)械設(shè)備在6kN~15kN之間。在舞臺建設(shè)中，臺下臺面設(shè)備大部分用作運(yùn)動舞臺，因此其額定載荷通常使用單位面積上能夠承受的力來表示，一般的設(shè)備在2kN/m2~2.5kN/m2之間，對于臺面面積較大的設(shè)備，需要對總載荷進(jìn)行適當(dāng)?shù)南拗?，避免因機(jī)械設(shè)備的質(zhì)量過大而造成結(jié)構(gòu)利用率降低。在具體的設(shè)計(jì)中，舞臺上的吊掛設(shè)備額定載荷的確定需要參考設(shè)備的驅(qū)動系統(tǒng)自己承載結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。而臺下臺面設(shè)備額定載荷的確定則需要參考驅(qū)動系統(tǒng)的動力設(shè)計(jì)，需要根據(jù)實(shí)際的結(jié)構(gòu)確定是否參與承載件的結(jié)構(gòu)力學(xué)設(shè)計(jì)。這是因?yàn)榕_下臺面設(shè)備通常有靜態(tài)載荷要求，并且其靜態(tài)載荷的值應(yīng)大于額定載荷，因此，靜態(tài)載荷是承載件結(jié)構(gòu)力學(xué)設(shè)計(jì)的重要依據(jù)，確保滿足額定載荷的需求。