XX 学 院 毕业论文
XX 届
“捕鱼达人”桌面游戏开发
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企业指导教师
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摘
要 本作品是将近期 App 游戏应用下载排行第一的“捕鱼达人”（游戏规则：大炮射出渔网击中移动的鱼得分，如图 1（a）所示）搬到桌面上进行。面对的不再是手机或电脑屏幕，而是集力量，准度和技巧于一体的桌面游戏（如图 1（b）所示）。该桌面游戏用非金属彩球代替“鱼”，金属（430 不锈钢）球代替“网”，球杆代替“大炮”。球杆推击金属球击中移动的彩球，彩球落到得分区得分。
（a）电脑版捕鱼达人界面
（b）桌面捕鱼达人模型图 图 1 桌面捕鱼达人创作来源 该作品首先由发球装置（2 个发球口）将非金属彩球发射，彩球可以在倾斜的桌面横向移动，为游戏升级准备，发球口越多，击球难度越大，所以发球机构推杆设计成曲轴连杆机构，添加曲轴连杆和调整曲轴间角度就可以使游戏升级。然后，玩家用金属球击中非金属彩球后，击球和彩球都会落到得分区槽中，该作品在得分区槽下安装了磁选机构，430 不锈钢的金属球被吸引到磁选机构底部落入循环槽中，而非金属彩球则在磁选机构的腰部因没吸引而落入得分槽中。最后，非金属彩球需要返回 2 个发球口，为平均分配，安装了分流机构，分流槽中的安装分流挡块保证循环彩球平均分配到 2 个发球口。
关键词：捕鱼达人；磁选；曲轴连杆；分流
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目
录 1.
引言 .................................................................................................................................. 4
2.
桌面捕鱼达人性能 ......................................................................................................... 5
2.1
主要功能和性能指标 ..................................................................................................... 5
3.
桌面捕鱼达人设计方案 ................................................................................................. 6
3.1
设计方案 ......................................................................................................................... 6
3.1.1
发球装置设计 ................................................................................................................ 6
3.1.2
磁选装置设计 ................................................................................................................ 7
3.1.3
分流装置设计 ................................................................................................................ 8
3.1.4
传动装置设计 ................................................................................................................ 8
3.1.5
电气控制设计 ................................................................................................................ 9
4.
理论设计计算 ............................................................................................................. 11
4.1
设计计算 ..................................................................................................................... 11
4.1.1
传动计算 ...................................................................................................................... 11
4.1.2
发球装置尺寸设计 ...................................................................................................... 12
4.1.3
磁选装置尺寸 .............................................................................................................. 13
4.1.4
分流装置尺寸设计 ...................................................................................................... 14
5.
工作原理及性能分析 ................................................................................................. 15
6.
结
论 ......................................................................................................................... 16
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1. 引言 “捕鱼达人”这款游戏深受人们喜爱，智能手机、Ipad、电脑和电玩城都可安装该款游戏，该款游戏自 2011 年推出以来，蝉联 6 周 App 游戏应用下载排行第一，且在同年 5 月登上软件应用下载排名第二，很多人都玩过这款游戏，而且每每不亦乐乎。QQ空间里玩“捕鱼达人”的人数足以和“农场牧场”相媲美。街头巷尾，公交车上埋头于手机版“捕鱼达人”（如图 2（a））；网吧电脑前沉迷“捕鱼”游戏（如图 2（b））；电玩城摆放的大型“捕鱼”电玩游戏机（如图 2（c））周围围满了顾客。可见人们对它的喜爱程度。不论是手机玩，QQ 空间玩，还是大型“捕鱼”电玩机玩都是在和电子屏幕打交道，过度沉迷于电子游戏，在给青少年朋友带来快乐的同时，也可能使青少年的视力受损，甚至成瘾影响学业。要是让他们离开电子游戏，可以通过桌面游戏的方式以更逼真更具技巧性的感受“捕鱼达人”的乐趣，则可以帮助“捕鱼达人”的发烧友们在感受“捕鱼达人”的乐趣的同时，有益身心。于是我们设计了这款“桌面捕鱼达人”。
（a）手机版“捕鱼达人”
（b）电脑前的“捕鱼达人”
（c）电玩城的“捕鱼达人” 图 2 各种版本的“捕鱼达人” “桌面捕鱼达人”将电子游戏搬上桌面，玩家要击中行进中的“鱼”，要求击球力量、击球时机、击球杆法都提出了更高的要求，在更具技巧性的驱动下，必然吸引一部分玩家脱离电子“捕鱼”。“桌面捕鱼达人”的普及将会是一项不可多得的室内益智活动。
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2.桌面捕鱼达人性能
2.1 主要功能和性能指标 如图 2“桌面捕鱼达人”桌面分布图所示，该桌面游戏由发球区将“鱼”（非金属彩球）发射，“鱼”在桌面上横向移动时，玩家将“网”（金属球）射出。将“鱼”击中后“鱼”和“网”将落入得分区；未击中的“鱼”则进入未得分区中。
根据上述游戏规则，首先，该桌面游戏需要发球装置用于发射“鱼”，且发射口越多，则“捕鱼”难度也越大，所以要求发球装置方便增加发射口。其次，在“捕鱼”成功后，“鱼”和“网”进入得分区，“网”需要重复使用，而“鱼”们则需要陈列出来，告诉玩家游戏的战绩。这需要设计分拣装置分拣“鱼”和“网”。最后，那些未捕捉到的鱼则通过分流槽返回发球区。游戏结束后，桌面上将没有“鱼”和“网”，以待下一轮游戏重新开始，根据上述游戏规则，“桌面捕鱼达人”需要完成性能指标有以下 4 点：
1、发球装置需要方便增加发射口以提高游戏难度，进行游戏升级。
2、分拣“鱼”和“网”，即分拣非金属球与金属球（该作品中采用 430 不锈钢）。
3、循环的“鱼”需要平均分配给发球装置，保证 2 个发球口中均有球可发。
4、桌面可设计成发球区略高于未得分区，以便结束后所有球落入未得分区。
图 3“桌面捕鱼达人”桌面分布图
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3.桌面捕鱼达人设计方案 3.1 设计方案 根据作品的主要功能及性能指标，作品的整体设计方案如图 4 所示：
图 4 整体设计方案
根据图 4 整体设计方案及操作需要，主要需要设计以下五个方面：
1、发球装置设计； 2、磁选装置设计； 3、分流装置设计； 4、传动装置设计； 5、电气控制设计。
3.1.1 发球装置设计 发球装置是将桌面下方的“鱼”提到桌面之上 100 毫米左右的高度后，利用发球区的坡度和势能“游”到对岸的未得分区。而发球装置的主要机构就是能循环升降的机构。实现循环升降的方法很多，该处升降要求成本低廉，制作安装方便且兼顾维修方便，所以该作品设计了简易的曲轴和连杆来实现循环升降。
本作品设计为 2 个发射口，所设计的曲轴连杆机构也为 2 套。如图 5 所示，非金属球进入发球筒 3，发球推块 4 由旋转的曲轴 5 带动连杆 1 将非金属球推至发球导块 2 处后，球发出。
金属球 彩球发球 金属球 磁选击中球 未击中彩球 得分 分流
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（a）三维设计效果
b）二维设计 1、连杆 2、发球导块 3、发球筒 4、发球推块 5、曲轴 图 5 发球装置设计方案 3.1.2 磁选装置设计 分拣“鱼”和“网”，即分拣非金属球与 430 不锈钢球。选直径 50 毫米的 430 不锈钢球也是考虑到该材料的球大小与“鱼”大小相差不大（彩球为 52 毫米）；其次，430不锈钢市场上普遍能购买，且色泽亮丽；最后，也是最重要的是该材料尚未去磁，所以可以通过磁铁来区分金属球和非金属球。
分拣非金属球与 430 不锈钢球可以用电感传感器和光电传感器区分，可配备一套电气控制和气动执行装置来区分，该区分方法可以但是成本过高，不适合推广。所以，该作品为非金属球与 430 不锈钢球设计一套磁选装置。该装置如图 6 所示，得分区球经得分槽管道 1 至磁选滚筒 2 处顶住，当磁选滚筒 2 旋转至滚筒凹槽处，球落进凹槽被磁选滚筒 2 带走，非金属得分球旋转至磁选滚筒 2 腰部得分槽 4 处滚入得分槽 4，金属球则在得分槽 4 处被永磁体吸引而未滚出凹槽继续随磁选滚筒 2 旋转，直至滚筒底部没有吸引才落入金属球循环槽 5，该机构成本低，分拣效果好。
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（a）三维设计效果
（b）二维设计 1、得分槽管道 2、磁选滚筒 3、永磁体 4、得分槽 5、金属球返回槽 图 6 磁选装置设计方案
3.1.3 分流装置设计
（a）三维设计效果
（b）二维设计 1、分流槽 2、分流挡块 图 7 分流装置设计方案 循环未得分的“鱼”需要平均分配给发球装置，保证发球区中有球可发。在 3.1 发球机构中提到该作品的发射口为 2 个，所以需要对循环未得分的“鱼”需要平均分配给 2 个发射口。平均分配方法也很多，需要设计一个分流机构，如图 7 所示，本作品只在分流槽 1 里增加一个分流挡块 2 即可完成平均分配。
3.1.4 传动装置设计 由 3.1.1 发球装置中设计和 3.1.2 磁选装置设计中提到，曲轴与分拣滚筒都需要旋2 3 5 1 4 2 1
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转。由于曲轴及滚筒的转动对强度要求和转动同步性要求不高（相关计算详见第 4 部分：理论设计计算），可以用 V 带传动，V 带由电机配合减速箱驱动，如图 8 所示。
1、磁选滚筒 2、V 带传动 3、电动机 4、曲轴 5、蜗杆减速器 图 8 发球装置和磁选装置的传动设计 3.1.5 电气控制设计 游戏规则需要，该游戏有一项为计时赛，规定选手在一分钟内的得分，游戏在开始后计时，60 秒后停止，需要添加一部分电气控制系统。电气控制图如图 9 所示：
图中符号分别表示：
SB1——启动按钮； SB2——停止按钮； KM——交流接触器（CJX2910M 220V）； KT——通电延时继电器（JS14S 0.01S-999H
AC220V）； M——电动机（YY5624）。
1 5 3 2 4
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图 9
60 秒计时电气控制图
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4.理论设计计算 4.1 设计计算 理论设计主要分为 4 个部分设计 1.传动计算 2 发球装置尺寸计算 3.磁选装置尺寸计算 4.分流装置尺寸计算 4.1.1 传动计算 该作品工作环境为室内，根据 3.4 传动设计选择单相异步电动机，电压 220V，Y 系列。
（a）分拣滚筒受力分析
（b）曲轴受力分析 图 10 有效功率部分受力分析 作品中需要输送的是不足 1kg 的小球（430 不锈钢球为 160g，非金属彩球为 152g），分拣滚筒中分拣球按 1kg 计算。
发球时每个球的前后间隔在 1s—2s 之间，要求转速在 15r/min—30r/min 之间，则滚筒的线速度为 0.2m/s—0.5m/s。
分拣滚筒所需有效功率1 wP由图 10（a）分拣滚筒受力分析得出：
110 0.5 5wP Fv W 2 个发球口在发射小球时因设计需要，每次只承载 1 个发射球，曲轴连杆部有效功率2 wP由图 10（b）曲轴受力分析得出：
F=G 分拣滚筒 F 0.87F 1.73F F G 曲轴 分拣球 连杆
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210 0.5 5wP Fv W
总的传动效率1 210w w wP P P W
传动装置总效率由传动设计图？所示：
4 4 承 带 按《机械设计课程设计》表 4.2-9 取：
=0.96 带
=0.99 承
则传动总效率4 4=0.96 0.99 0.81
所需电动机功率 r10= 12.350.81wPP W
查电动机 YY 系列单相异步电动机技术数据表可选 YY5624 型单相异步电动机（额定功率 90W，满载转速为 1400r/min），或选 YY5612 型单相异步电动机（额定功率 90W，满载转速为 2800r/min）。
电动机数据与总传动比的配置需要，总传动比 60 左右可满足转速为 15r/min—30r/min，最终选 YY5624 型单相异步电动机。蜗杆减速器选 WPA50#60。
4.1.2 发球装置尺寸设计 由图 5 中发球装置设计中，完成发球需要将分流槽中非金属球推至高出台面1100 h mm 处，非金属球在自身势能和倾斜面中滚往未得分区；未得分区处槽落口低于台面2150 h mm...