本书着重介绍大型游乐设施设计基础知识。在介绍大型游乐设施设计和建造的相关重要技术、设计基本规定、工程材料等基础上，对大型游乐设施的结构设计、传动系统设计、承载系统设计、安全防护装置设计、电气及控制系统设计等进行了重点介绍。本书也对大型游乐设施的建造和运营管理进行了相关介绍。本书可以作为高等院校机械类等相关专业学生设计类课程教材。通过本书的学习，学生可以构建起从事大型游乐设施设计的知识体系，熟悉游乐设施设计的基本方法，初步掌握从事大型游乐设施创新设计工作的基本技能。

作者经验丰富，内容实用

大型游乐设施是八大类特种设备（锅炉、压力容器、压力管道、电梯、起重机械、大型游乐设施、索道、场内专用机动车辆）之一，区别于其他特种设备的工具属性，其娱乐属性使之成为特种设备中的特种设备。
特种设备一旦出现问题，往往会引发重大或特别重大的安全事故。因此，我国对特种设备管理进行立法，基于《中华人民共和国特种设备安全法》，对特种设备进行全面重点管理。大型游乐设施服务社会公众，承载的乘客数量较多，且在单次运行中，多为亲朋共乘，一旦发生伤亡事故，将造成极其恶劣的社会影响。有鉴于此，对大型游乐设施的安全管理是所有特种设备管理中的重中之重。也正因为如此，才将大型游乐设施称之为特种设备中的特种设备。
为确保大型游乐设施的安全运行，必须从设计、建造和运行维护等多方面进行规范管理，采用全寿命周期管理的理念，配合先进的设计方法和技术手段，消除大型游乐设施的本质不安全因素，并基于风险监测及时排除安全隐患。
随着经济的发展和人民群众对精神文明需求的增长，大型游乐园区和主题公园建设将越来越多，大型游乐设施的数量也将迎来爆发式的增长。面对数量众多的大型游乐设施，必须建立科学规范的管理体系，利用互联网、物联网和人工智能等先进技术，实现对大型游乐设施的统一管理，使所有大型游乐设施的设计、建造和运行维护过程都具有可追溯性。
为强化工程人才培养，由校企合作完成本书的编写。武汉工程大学马琳伟编写第1 ～ 4 章的内容，武汉工程大学王当编写第5 ～ 8 章的内容，湖北宜化集团化工机械设备制造安装有限公司设计中心主任、高级工程师金胜昔编写第9、10 章的内容。
我们相信，在科学的管理下，大型游乐设施的运行安全性必将越来越高，年均安全事故率必将得到有效控制。

编著者

无

第1章 绪论 1
1.1 大型游乐设施概要 1
1.1.1 国外大型游乐设施的发展历史 2
1.1.2 国内大型游乐设施的发展历史 4
1.1.3 大型游乐设施的分级与技术参数 6
1.1.4 大型游乐设施的分类简介 9
1.1.5 大型游乐设施的主要特点 18
1.2 大型游乐设施的事故情况 19
1.2.1 国内外的事故统计 19
1.2.2 国内外历史上的典型事故 21
1.3 大型游乐设施的全寿期管理 22
思考题 23

第2章 大型游乐设施的材料与紧固件 24
2.1 材料基本的性能参数 25
2.2 黑色金属及材料性能参数 28
2.2.1 钢 28
2.2.2 铸铁 33
2.3 有色金属及材料性能参数 34
2.4 非金属材料 36
2.4.1 高分子材料及材料性能参数 36
2.4.2 陶瓷材料及材料性能参数 40
2.4.3 复合材料及材料性能参数 42
2.5 工程材料的选用 43
2.5.1 选用工程材料的一般原则 43
2.5.2 大型游乐设施的选材要求 46
2.6 紧固件 49
2.6.1 螺栓 49
2.6.2 螺母 50
2.6.3 垫圈 51
思考题 51

第3章 大型游乐设施的设计基础 52
3.1 基本设计规定 52
3.1.1 大型游乐设施的常见载荷 52
3.1.2 工况分析和载荷组合 58
3.2 速度和加速度 59
3.2.1 速度允许值 59
3.2.2 加速度允许值 59
3.3 设计计算 61
3.3.1 刚度计算 61
3.3.2 静强度计算 62
3.3.3 疲劳强度计算 62
3.3.4 稳定性计算 66
3.3.5 防止倾覆与防止侧滑的计算 72
3.4 焊接设计 73
3.4.1 焊接接头的形式 73
3.4.2 焊缝的分级 74
3.4.3 焊缝强度计算 74
3.4.4 焊缝检测要求 75
思考题 75

第4章 大型游乐设施的结构设计 76
4.1 结构设计的基本要求 76
4.1.1 一般性要求 76
4.1.2 结构件设计 78
4.1.3 连接计算 80
4.1.4 钢结构构造的一般要求 83
4.1.5 钢管结构 84
4.2 结构设计的辅助工具 85
4.2.1 计算机辅助设计 85
4.2.2 计算机辅助分析 86
4.2.3 3D 打印 87
4.3 典型游乐设施的结构设计 88
4.3.1 旋转木马的结构设计 88
4.3.2 滑行车类游乐设施的结构设计 89
4.3.3 观览车类游乐设施的结构设计 90
思考题 90

第5章 大型游乐设施的传动系统设计 91
5.1 机械传动 91
5.1.1 齿轮传动 91
5.1.2 带传动 93
5.1.3 链传动 95
5.1.4 蜗杆传动 97
5.1.5 摩擦轮传动 100
5.1.6 其他传动 102
5.1.7 传动系统安全因素 102
5.2 液压和气动系统 103
5.2.1 液压系统 103
5.2.2 气动系统 112
5.2.3 常见气压元件 113
5.3 典型游乐设施的传动系统设计规定 120
5.3.1 转马类游乐设施的传动系统 120
5.3.2 滑行车类游乐设施的传动系统 123
5.3.3 陀螺类游乐设施的传动系统 126
5.3.4 飞行塔类游乐设施的传动系统 126
5.3.5 观览车类游乐设施的传动系统 129
思考题 131

第6章 大型游乐设施的电气及控制系统设计 132
6.1 电气系统 132
6.2 控制与防护系统 134
6.2.1 控制系统 134
6.2.2 防护系统 137
6.3 接地与避雷 138
6.3.1 接地保护 138
6.3.2 避雷保护 140
6.3.3 游乐设施中对接地和避雷的要求 143
6.4 典型游乐设施的电气及控制系统设计规定 143
6.4.1 转马类游乐设施的电气及控制系统 143
6.4.2 滑行车类游乐设施的电气及控制系统 144
6.4.3 观览车类游乐设施的电气及控制系统 147
思考题 148

第7章 大型游乐设施的承载系统设计 149
7.1 承载系统概述 149
7.2 乘客束缚装置 149
7.2.1 安全带 150
7.2.2 安全压杠 151
7.2.3 挡杆 153
7.3 束缚装置选型 154
7.4 安全距离和防护 156
7.5 典型游乐设施的承载系统设计规定 157
7.5.1 转马类游乐设施的承载系统 157
7.5.2 滑行车类游乐设施的承载系统 157
7.5.3 观览车类游乐设施的承载系统 157
思考题 157

第8章 大型游乐设施的安全防护装置设计 158
8.1 安全防护装置 158
8.1.1 制动装置 158
8.1.2 限位装置 160
8.1.3 防碰撞及缓冲装置 162
8.1.4 止逆行、保险及限速装置 165
8.2 安全防护设施 167
8.2.1 防护罩 167
8.2.2 安全隔离设施 167
8.2.3 安全标志 168
8.2.4 风速计 168
8.2.5 其他安全要求 168
8.3 典型游乐设施的安全防护装置设计规定 169
8.3.1 转马类游乐设施的安全防护装置 169
8.3.2 滑行车类游乐设施的安全防护装置 169
8.3.3 陀螺类游乐设施的安全防护装置 172
8.3.4 飞行塔类游乐设施的安全防护装置 174
8.3.5 观览车类游乐设施的安全防护装置 174
思考题 175

第9章 大型游乐设施的建造 176
9.1 建造技术 176
9.1.1 工程测量技术 176
9.1.2 焊接技术 179
9.1.3 起重技术 183
9.2 大型游乐设施的工厂预制 189
9.2.1 焊接 189
9.2.2 装配 190
9.2.3 厂内测试 191
9.2.4 涂装 191
9.2.5 包装与运输 191
9.3 大型游乐设施的现场安装 191
9.3.1 设备基础及附属设施 191
9.3.2 现场安装 192
9.3.3 现场调试与试运行 192
9.3.4 无损检测 193
9.3.5 检验 194
9.4 旋转木马的建造 194
9.4.1 屋面工程施工 195
9.4.2 施工中采取的技术措施 195
思考题 196

第10章 大型游乐设施的运营管理 197
10.1 安全运营 197
10.2 维护保养 198
10.3 在役检查 199
10.4 安全评估 199
10.5 安全监管 200
10.5.1 监督检验的内容 200
10.5.2 监督检验机构及职责 202
10.6 应急救援 203
思考题 206

附录 轴心受压构件的稳定系数 207

参考文献 210