一种发牌机构的虚拟设计与装配方法

1 引言

    扑克牌是大众喜欢的娱乐项目，它不仅可以消遣娱乐，而且玩法多种多样，但是每玩完一次均要手动洗牌发牌，这样浪费时间又麻烦，而且人工洗牌容易作弊。因此，利用虚拟设计技术设计一款结构简单、造价低廉的自动洗牌发牌机对大众娱乐是必要的。

    虚拟设计技术建立在计算机完成整个产品开发过程的基础之上。工程师在计算机上建立产品模型，对模型进行结构分析，然后改进产品设计方案。这样常常只需制作一次最终的实物原型，使产品开发一次成功。用计算机模拟整个产品的开发过程，并在计算机中进行产品设计、分析和装配等过程，这样不仅省去制造样机后进行反复试验、修改等环节，同时也能缩短产品的开发周期，降低产品的研发成本。因此，研究自动洗牌发牌机的虚拟设计具有重要的实用意义。

    本文利用三维设计软件的参数化和曲面建模技术对自动洗牌发牌机发牌机构重要零件进行虚拟设计并研究了设计方法；通过运用的装配功能以及自下而上的设计思路，完成自动洗牌发牌机发牌机构的虚拟装配，并得出虚拟环境中的装配体模型，与实际加工出来的模型进行对比。

2 自动洗牌发牌机的工作原理

    自动洗牌发牌机是一种集机电为一体的大众娱乐设备，它能够适应各种玩法，而且对扑克牌没有特殊要求，具有可自动洗牌、发牌等功能。一般发牌机仅能支持3～5人玩两副牌，此款自动洗牌发牌机增加了两个能容纳10副扑克牌的储牌仓，同时能供6人娱乐，大大增加了娱乐性。自动洗牌发牌机的内部机械结构如图1所示，由储牌机构、洗牌机构、发牌机构、出牌机构等组成，两个储牌仓构成储牌机构；储牌仓下面的电机a、b和摩擦轮a、b构成洗牌机构；如图2所示，支板、齿轮、齿条、推牌板、两根传动轴、摩擦轮c、左右导轨、摩擦组件（外购，如图6所示）等零件构成发牌机构；取牌机构则是由转盘和出牌仓组成；在储牌仓和发牌机构的下面则是支撑环，支撑环内装有电机和滚轮，这样电机和滚轮组合就可以带动转盘的转动。

图1 自动洗牌发牌机机械结构图

图2 自动洗牌发牌机发牌机构装配图

    其工作原理如图2所示：首先，玩家手动将扑克牌从桌面分别放入两个储牌仓内；电机a、b带动摩擦轮a、b转动，扑克牌在摩擦轮摩擦力作用下掉进空腔（左右支板、推牌板和挡牌板之间的空间）内；电机c通过驱动一对啮合的大小齿轮，因两大齿轮安装在同一个轴a上，只要电机c转动两个大齿轮也能同时转动，而且大齿轮与两齿条啮合，这样两大齿轮就能带动两齿条做直线运动；齿条上面的挂钩通过两根销与推牌板连结在一起，这样推牌板也能做直线运动；已经发到空腔内的扑克牌在推牌板的作用下被紧紧贴在轴b上的摩擦轮c，电机d带动轴b上的摩擦轮b转动，扑克牌向前推进；扑克牌在摩擦组件的作用下顺利地发到设定的出牌仓内，转盘在电机的带动下做圆周运动，这样就可以将扑克牌发到每个出牌仓内。设计中摩擦轮的转动都是直接将电机固结在固定有摩擦轮的轴上，这样能有效地控制摩擦轮转动的角度。