工程挖掘車兒童玩具設(shè)計(jì)與仿真畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書

1、本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（論文）第 頁(yè)共38頁(yè)1引言隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，人們逐漸擺脫了吃穿住行的困擾，并且開始追求精神上的放松與享受，玩具恰恰成為了一種很好的選擇。在過去，一般提到玩具人們首先想到的是那不過是孩子們的玩意兒，但是在觀念日益開放和進(jìn)步的今天，玩具完全適合小到嬰兒大到花甲的人群。不光如此，玩具也隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和科技的進(jìn)步朝著多元化邁步，尤其近十年來(lái)國(guó)內(nèi)電子類產(chǎn)品更是呈現(xiàn)幾何化增長(zhǎng)趨勢(shì)。僅計(jì)算機(jī)一項(xiàng)，從1996年至2009年，用戶數(shù)量就從原來(lái)的630萬(wàn)增長(zhǎng)至6710萬(wàn)臺(tái)，增長(zhǎng)了十倍有余?？梢韵胂?，在未來(lái)電子玩具很有可能成為玩具中的主力軍。而兒童玩具挖掘車是一款比較適合兒童和青少年玩樂的玩具，

2、現(xiàn)在在超市和玩具店里隨處可見，相信隨著人們收入的不斷提高，玩具挖掘車絕對(duì)可以擴(kuò)大它的市場(chǎng)出貨量，甚至在將來(lái)成為家庭必備的兒童玩具。矚慫潤(rùn)厲釤瘞睞櫪廡賴。玩具挖掘車的概念和功能玩具一般是指可以用來(lái)玩的物品。玩玩具常常被當(dāng)作一種寓教于樂的方式。玩具可以是生產(chǎn)制造的產(chǎn)品，也可以是自然物體等非人工東西。玩具適合兒童，也適合青年和中老年人。它是打開人們智慧天窗的工具，讓人們變得靈活聰慧。玩玩具，既可以讓兒童充分發(fā)揮想象力促使他們大腦發(fā)育并提高創(chuàng)造力；也可以讓成年人施展四肢，身軀得到有效放松；還可以維持老年人的腦力活動(dòng)，有效預(yù)防老年癡呆等癥狀?？傊?，玩具可以使人寓學(xué)于樂，在玩的過程中伸展身體，精神得到愉悅

3、。聞創(chuàng)溝燴鐺險(xiǎn)愛兒童玩具挖掘車是模擬真實(shí)挖掘車的前進(jìn)、后退和挖掘功能的玩具車，適合兒童以及青少年玩耍，一般通過軸的傳動(dòng)來(lái)模擬出挖掘的動(dòng)作，有簡(jiǎn)單版適合嬰幼兒推動(dòng)前行的，更多的是遙控玩具挖掘車，受到20歲以下孩子們的喜愛。殘騖樓諍錈瀨濟(jì)溆塹籟。國(guó)內(nèi)外的基本現(xiàn)狀1.2.1國(guó)內(nèi)玩具產(chǎn)業(yè)的行情隨著國(guó)內(nèi)玩具市場(chǎng)的不斷發(fā)展，再加上國(guó)家加大了對(duì)玩具這類創(chuàng)意產(chǎn)業(yè)的政策支持，國(guó)內(nèi)的玩具產(chǎn)業(yè)進(jìn)入一個(gè)前所未有的上升發(fā)展階段，這使之發(fā)展速度加快，行業(yè)效益提升。在2011年末，我國(guó)玩具制造工業(yè)企業(yè)達(dá)到了驚人的1172家，總資產(chǎn)完成了664.26億元的總目標(biāo)，同比增長(zhǎng)了18%。而且相關(guān)數(shù)據(jù)顯示：在2011年，我國(guó)玩具制造

4、產(chǎn)業(yè)實(shí)現(xiàn)了1450億元的總營(yíng)收，同比增長(zhǎng)了18%，實(shí)現(xiàn)利潤(rùn)總額達(dá)66.5億元，同比增長(zhǎng)了40%左右。釅錒極額閉鎮(zhèn)檜豬訣錐。1.2.2國(guó)外玩具的優(yōu)勢(shì)國(guó)外的玩具，尤其是美歐等國(guó)家，由于近代以來(lái)在玩具方面起步較早，玩具的設(shè)計(jì)生產(chǎn)理念早已超過國(guó)內(nèi)很多，而且通過授權(quán)代理等已經(jīng)占據(jù)了很大的市場(chǎng)，國(guó)內(nèi)的被授權(quán)公司則只能依靠生產(chǎn)權(quán)限賺取微薄的代工費(fèi)。而且國(guó)外民眾的收入較為豐厚，居民購(gòu)買力強(qiáng)盛，愿意為自己及身邊的人購(gòu)買玩具。另外，國(guó)外的玩具市場(chǎng)比較成熟，不光有兒童玩具，中年和老年人玩具更是占據(jù)了很大一塊，相對(duì)國(guó)內(nèi)來(lái)說(shuō)，消費(fèi)者群體更為廣泛。彈貿(mào)攝爾霽斃攬磚鹵廡。玩具的未來(lái)前景傳統(tǒng)玩具漸漸向電子玩具過渡，玩具的智能

5、化發(fā)展已經(jīng)成為新的玩具行業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)。高科技和智能化玩具不光光滿足了人們的好奇心，也加強(qiáng)了人和玩具的互動(dòng)，同時(shí)增加了孩子們的求知本能。玩具生產(chǎn)公司將計(jì)算機(jī)、電子、通訊等先進(jìn)技術(shù)應(yīng)用到了玩具產(chǎn)品之中，這突破了傳統(tǒng)玩具的局限性，賦予玩具聽、說(shuō)的功能，與人進(jìn)行互動(dòng)。智能化玩具的形式多樣、內(nèi)容豐富、寓知于樂，可以與人進(jìn)行“情感”交流，使人在愉悅中學(xué)習(xí)、體會(huì)生活。謀蕎摶篋飆鐸懟類蔣薔。而且玩具已經(jīng)不在只是孩子們的個(gè)人專利。據(jù)我國(guó)玩具協(xié)會(huì)統(tǒng)計(jì)，大約64%的成年人表示有興趣購(gòu)買適合自己娛樂的玩具，預(yù)計(jì)成人每年的休閑娛樂的玩具市場(chǎng)能占到500億元人民幣的規(guī)模。傳統(tǒng)玩具市場(chǎng)日趨下滑，智能化玩具的出口也不停地呈現(xiàn)

6、增長(zhǎng)的態(tài)勢(shì)。尤其在國(guó)內(nèi)經(jīng)濟(jì)一片走好的形勢(shì)下，成人智能化玩具將會(huì)越來(lái)越有市場(chǎng)！課題研究的目的及意義了解玩具的發(fā)展史和其文化意義，洞悉目前國(guó)內(nèi)外玩具市場(chǎng)的基本形勢(shì)和它未來(lái)可能的主要發(fā)展方向。使設(shè)計(jì)與國(guó)內(nèi)市場(chǎng)大環(huán)境相貼切，更加地適合兒童玩耍，且價(jià)格適中能夠讓普通人群接受?？梢允箖和诓粩嗟匮b拆玩具的過程中，培養(yǎng)他們的動(dòng)手能力和空間感知能力，培養(yǎng)綜合科學(xué)素質(zhì)。在指導(dǎo)老師的教導(dǎo)下主動(dòng)設(shè)計(jì)了一款新型易裝拆、安全的工程挖掘車玩具，利用計(jì)算機(jī)仿真軟件制作挖掘車玩具模型并進(jìn)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)仿真。在此過程中深入探討了玩具挖掘車的設(shè)計(jì)方法及理念，鞏固了理論知識(shí)，加深了對(duì)AutoCAD繪圖軟件和Pro/Engineer操作

7、軟件的理解和熟練度，提高了產(chǎn)品設(shè)計(jì)能力、機(jī)械繪圖能力及計(jì)算機(jī)仿真能力。煢楨廣鰳鯡選塊網(wǎng)羈淚。課題研究的主要內(nèi)容研究手段：1）進(jìn)行市場(chǎng)調(diào)研，了解工程挖掘車玩具；2）裝拆工程挖掘車玩具，了解工程挖掘車結(jié)構(gòu)和工作原理；3）設(shè)計(jì)一款新型工程挖掘車玩具模型；4）繪制工程挖掘車零件的零件圖及工程挖掘車裝配圖；5）利用計(jì)算機(jī)仿真軟件制作挖掘車玩具模型并進(jìn)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)仿真。本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（論文）第 頁(yè)共38頁(yè)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（論文）第 頁(yè)共38頁(yè)2玩具挖掘車的總體設(shè)計(jì)玩具挖掘車總共要實(shí)現(xiàn)小車的前進(jìn)倒退、左右轉(zhuǎn)向和挖掘三個(gè)功能。主要的思路是把小車分為兩個(gè)大區(qū)，一塊是底盤，另一塊是承載挖掘吊臂的機(jī)構(gòu)。底盤這一

8、塊主要負(fù)責(zé)小車的前進(jìn)倒退和左右轉(zhuǎn)向功能，這時(shí)候可以再把底盤分為左右兩個(gè)小區(qū)，兩邊的結(jié)構(gòu)完全一致，分別由一臺(tái)小電機(jī)提供動(dòng)力，這里的思路主要是通過遙控分別對(duì)左右電機(jī)實(shí)行控制，當(dāng)一邊電機(jī)工作帶動(dòng)對(duì)應(yīng)車輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)而另一邊不動(dòng)，其實(shí)就實(shí)現(xiàn)了轉(zhuǎn)向的功能；前進(jìn)和倒退可以通過安裝購(gòu)買市場(chǎng)上已有的可以控制電機(jī)正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)的芯片來(lái)達(dá)到效果。吊臂這一塊也可以分為兩個(gè)小區(qū)，一個(gè)小區(qū)是動(dòng)力系統(tǒng)，主要由一臺(tái)電機(jī)提供動(dòng)力；另一塊是吊臂，通過在吊臂內(nèi)部合理安裝傳動(dòng)軸來(lái)模擬真實(shí)吊臂的運(yùn)動(dòng)，最終實(shí)現(xiàn)挖掘的功能。整體如下圖（圖2）。圖2挖掘車的總體結(jié)構(gòu)圖2.1底盤的結(jié)構(gòu)和工作原理2.1.1底盤結(jié)構(gòu)和工作原理如下圖所見（圖2.1.1），

9、底盤被區(qū)分為明顯的左右兩塊，兩邊結(jié)構(gòu)完全一樣，分別由一個(gè)電機(jī)主導(dǎo)工作。電機(jī)將自上朝下插入與圖中銀灰色齒輪相接觸，從而輸出動(dòng)力，帶動(dòng)各個(gè)傳動(dòng)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)最終實(shí)現(xiàn)車輪的轉(zhuǎn)動(dòng)?；[叢媽羥為贍債蟶練淨(jìng)。實(shí)現(xiàn)各個(gè)動(dòng)作的基本原理：1）前進(jìn)與后退：在市場(chǎng)上購(gòu)買能夠控制電機(jī)正反轉(zhuǎn)的程序芯片和對(duì)應(yīng)的遙控，遙控總共有左右兩個(gè)搖柄，左搖柄向前推時(shí)實(shí)現(xiàn)電機(jī)正轉(zhuǎn)帶動(dòng)左車輪向前轉(zhuǎn)動(dòng)，向后推時(shí)實(shí)現(xiàn)電機(jī)反轉(zhuǎn)帶動(dòng)左車輪向后轉(zhuǎn)動(dòng)，左右同時(shí)向前或向后就能完成小車前進(jìn)或后退的動(dòng)作。預(yù)頌圣鉉儐歲齦訝驊糴。2）向左轉(zhuǎn)和向右轉(zhuǎn)：小車左右兩邊結(jié)構(gòu)完全相同，兩電機(jī)分別為左右邊提供動(dòng)力,也就是說(shuō)小車是左右驅(qū)動(dòng)。當(dāng)遙控左邊向前推，右邊向后推時(shí)，左邊車輪

10、即向前轉(zhuǎn)，右邊車輪向后轉(zhuǎn)，也就實(shí)現(xiàn)了小車向右轉(zhuǎn)的功能；反之，小車向左轉(zhuǎn)。滲釤嗆圖2.1.1底盤總體結(jié)構(gòu)圖2.1.2底盤電機(jī)選擇電動(dòng)機(jī)是應(yīng)用電磁感應(yīng)原理運(yùn)轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)電磁機(jī)械。在本設(shè)計(jì)中電動(dòng)機(jī)將電能轉(zhuǎn)換本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（論文）第 頁(yè)共38頁(yè)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(論文)第7頁(yè)共38頁(yè)成為車輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)所需要的機(jī)械能。電動(dòng)機(jī)中的線圈在磁場(chǎng)的作用下，產(chǎn)生了電磁轉(zhuǎn)矩，在電磁力的作用下保持旋轉(zhuǎn)，并且保證在N極和S極附近的線圈總是有恒定方向的電流通過，使電磁轉(zhuǎn)矩方向保持不變，達(dá)到了持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的效果。電動(dòng)機(jī)就是依靠此項(xiàng)原理，在多匝線圈和磁極的作用下最終達(dá)到電動(dòng)的作用。在本設(shè)計(jì)中將利用購(gòu)買的控制電機(jī)正反轉(zhuǎn)的芯片和遙控控制

11、電機(jī)轉(zhuǎn)向，來(lái)達(dá)到小車前進(jìn)后退的效果。鐃誅臥瀉噦圣騁貺頂電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)由定子、轉(zhuǎn)子和其它附件組成。定子就是靜止部分，它又可以分為定子鐵心、定子繞組；轉(zhuǎn)子就是旋轉(zhuǎn)部分，它又可以分為轉(zhuǎn)子鐵心、轉(zhuǎn)子繞組。擁締鳳一、電機(jī)的選擇電機(jī)的選擇主要要考慮到它的轉(zhuǎn)速、功率，電機(jī)輸出轉(zhuǎn)速通過減速箱體最終傳達(dá)到車輪上。驅(qū)動(dòng)電機(jī)應(yīng)在滿足機(jī)械載荷的要求的這個(gè)前提下，選擇最經(jīng)濟(jì)適用的驅(qū)動(dòng)電機(jī)，若功率太大，投資也會(huì)隨著增大，不僅會(huì)造成浪費(fèi)資源，而且會(huì)經(jīng)常因?yàn)榍份d而停止運(yùn)行，影響工作效率；若功率太小了，驅(qū)動(dòng)電機(jī)會(huì)發(fā)生過載運(yùn)行的情況，這會(huì)使驅(qū)動(dòng)電機(jī)燒壞，會(huì)縮短電機(jī)的壽命。贓熱俁閫歲匱閶鄴鎵騷。因?yàn)橥诰驒C(jī)作為一款主要是仿真挖掘動(dòng)作的

12、小車，對(duì)其的運(yùn)行速度要求其實(shí)并不高，而根據(jù)對(duì)手中模型的觀察和估計(jì)，可假設(shè)小車正常運(yùn)行當(dāng)中所受的力F=10N,且通過測(cè)速可知，小車在正常運(yùn)轉(zhuǎn)下的穩(wěn)定速度大約為0.05m/s。因?yàn)榭梢缘玫揭韵掠?jì)算。壇摶鄉(xiāng)囂懺蔞鍥鈴氈淚。負(fù)載功率：P=Fvv=10X0.05=0.5W而電動(dòng)機(jī)的額定功率P，因?yàn)殡姍C(jī)的輸出功率必須經(jīng)過減速箱傳達(dá)，其中的機(jī)械d損耗較大，因而設(shè)定：P三P，且留有一定的余量，dv取Pd二1.5PvPd=1.5x0.50.75W因此這里選擇電動(dòng)機(jī)的型號(hào)為：FA-130RA-18100(見圖2.1.2)數(shù)據(jù)如下：轉(zhuǎn)速：12000r/min輸出功率：0.76W電壓：3V電流：0.15A重量：17g

13、FA-13ORA題席沖黑鬻亶OUIPUTID.2W-Z.5W(APPROKWEK5NT;17Q0PPROX主SJHJ&掠電枷荒理岌和賣容品玩目“樣型樂貝、經(jīng)合WTOEL的飼去的話.可IS.書性老述醫(yī)El軟件亠VOLTAGENOLOADATTdlblUMEFFICIENCYSTALLMODELOPERATINGrJOIvllNALSPEEDCURREMTSPEEDCURRENTTORQUEOUTPUTTORQUECURRENTRANGEVReinAr/minAfNEg-cmWmN-mgemAfaf3門口立227u1.5-3.01.5aioa0.20066fl.59B0G.762EE露2.2D13

14、1001.5-3.03123000.1597100560.747353362.10圖2.1.2電機(jī)主要參數(shù)2.1.3底盤傳動(dòng)軸扭矩的計(jì)算及直徑選擇萬(wàn)向節(jié)傳動(dòng)軸的斷面尺寸除應(yīng)滿足臨界轉(zhuǎn)速的要求外，還應(yīng)保證有足夠的扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度。傳動(dòng)軸的最大扭轉(zhuǎn)應(yīng)力t(MPa)可按下式計(jì)算：蠟變黲癟報(bào)倀鉉錨鈰贅。t二TemaxiR1iF1kd/Wt(1-1)式中Temax發(fā)動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩，Nm；iR1，iF1變速器一檔傳動(dòng)比和主傳動(dòng)比；kd動(dòng)載荷系數(shù)；Wt抗扭截面模量；當(dāng)然傳動(dòng)軸如果是管軸，這里也可以表達(dá)為1-2)T=16DT/n（D4d4）式子力的T表示傳動(dòng)軸轉(zhuǎn)矩，T=TemaxiR1iFikd,Nmm；D傳動(dòng)軸管外

15、徑尺寸，mm；d傳動(dòng)軸管內(nèi)徑尺寸，mm；上式亦可用于計(jì)算萬(wàn)向傳動(dòng)的實(shí)心軸，例如傳動(dòng)軸一端的花鍵軸和轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋的半軸以及斷開式驅(qū)動(dòng)橋和deDion橋的擺動(dòng)半軸，并取上式的d=0。對(duì)于花鍵軸D取花鍵的內(nèi)徑，且其許用應(yīng)力一般按安全系數(shù)為23確定。綾鏑鯛駕櫬鶘蹤韋轔糴。根據(jù)傳動(dòng)軸的扭力需要計(jì)算軸的最小危險(xiǎn)截面直徑，如下下面舉例進(jìn)行計(jì)算說(shuō)明：根據(jù)購(gòu)買的模型得知其參數(shù)為：1、發(fā)動(dòng)機(jī)的最大輸出功率為0.76W；2、發(fā)動(dòng)機(jī)傳輸最大輸出扭矩為60Nm（轉(zhuǎn)速約12000r/min）；3、發(fā)動(dòng)機(jī)的主減速比參考購(gòu)買的模型可知，電機(jī)主動(dòng)齒輪=2mm，2=6mm，Z3=28，Z4=8，Z5=46，Z6=10，Z7=44，

16、Z8=9，Z9=30，Z10=11：驅(qū)躓髏彥浹綏譎飴憂錦TOC o 1-5 h z3456789i033.55.75W4.4V1.224、滿載前輪重量2Kg，滿載時(shí)重心離地高度為100mm；5、車輪半徑為0.07m；對(duì)于小車而言，由于車體的自重較輕，因此抓地力相對(duì)較差，這里選取系數(shù)為0.75；另選選取半軸抵達(dá)驅(qū)動(dòng)車輪間的傳動(dòng)效率數(shù)值是0.96。貓蠆驢繪燈鮒誅髏貺廡。按發(fā)動(dòng)機(jī)輸出進(jìn)行計(jì)算，并帶入式（1-2）計(jì)算：T=eTemaxi刀nY二0.6X60X4.4X4X0.96608Nm考慮到當(dāng)車體在最高傳動(dòng)比運(yùn)行下時(shí)候，小車的運(yùn)動(dòng)速度是最小的，這時(shí)車體傳動(dòng)軸可以獲得最大的扭轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩。發(fā)動(dòng)機(jī)的傳動(dòng)效率此

17、時(shí)選取0.9。鍬籟饗逕瑣筆襖鷗婭薔。根據(jù)上面的計(jì)算結(jié)論，可選取數(shù)值較小的扭矩值當(dāng)作驅(qū)動(dòng)軸的最小扭矩。另對(duì)于本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（論文）第10頁(yè)共38頁(yè)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（論文）第10頁(yè)共38頁(yè)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（論文）第9頁(yè)共38頁(yè)車體而言，為了保護(hù)發(fā)動(dòng)機(jī)盡量減小損壞和其他安全件不受到損壞，因此傳動(dòng)軸需要選取較小的數(shù)值。(13)因T=16DT/n(D4-d4)所以有：D二32T/（nKTmax）-3（單位：mm）式中D傳動(dòng)軸外徑，此時(shí)為實(shí)心軸；k安全系數(shù)，對(duì)于小車而言選取安全系數(shù)為1.31.5；Tmax表示傳動(dòng)軸的抗壓強(qiáng)度；通常情況下傳動(dòng)軸需要承受合理范圍內(nèi)的彎曲疲勞應(yīng)力，所以選取了1.5倍的安

18、全系數(shù)帶入式（1-3）進(jìn)行計(jì)算：堯側(cè)閆繭絳闕絢勵(lì)蜆贅。D=32X608/（nX1.5X940）-3=1.39mm即至少選擇最小軸徑為1.39mm的軸作為最小安全截面積，本次設(shè)計(jì)為了避免齒輪孔、套軸過細(xì)和適度耐用性選取了2mm的軸。識(shí)饒鎂錕縊灩筧嚌儼淒。2.2吊臂動(dòng)力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和工作原理端輸出動(dòng)力，可以想象，吊臂的末端將圍繞圓盤作圓周運(yùn)動(dòng)。圖2.2吊臂動(dòng)力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖主要由一臺(tái)電機(jī)提供主動(dòng)力，然后通過4個(gè)軸傳遞扭矩，最終通過圓盤向吊臂末一、吊臂動(dòng)力系統(tǒng)齒輪傳動(dòng)比的計(jì)算參考購(gòu)買的模型可知，電機(jī)主動(dòng)齒輪=2mm，2=6mm，Z3=23，Z4=12，Z5=36,Z=10,Z=30,Z=10o恥諤銪滅縈歡

19、煬鞏鶩錦678恥L口諤銪滅縈歡煬鞏鶩亞帀。由此可計(jì)算出各級(jí)齒輪傳動(dòng)比分別為TOC o 1-5 h z32.8753W32.3吊臂的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和運(yùn)動(dòng)原理2.3.1吊臂的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)實(shí)際生活中，挖掘車的吊臂是電力輔助、液壓制動(dòng)的機(jī)構(gòu)，但是放在玩具當(dāng)中這將導(dǎo)致高昂的成本和復(fù)雜性，為了降低成本，使產(chǎn)品易于被廣大群眾接受，只能采取傳動(dòng)軸模擬替代液壓系統(tǒng)。吊臂的內(nèi)外部結(jié)構(gòu)如圖2.1.3所示）。圖2.3.1吊臂的結(jié)構(gòu)原理圖本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(論文)第 頁(yè)共38頁(yè)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(論文)第 頁(yè)共38頁(yè)2-1)8.60mm2-2)q5.67mm3軸設(shè)計(jì)3.1二級(jí)增速速軸(川軸)的設(shè)計(jì)初確定軸的最小直徑選取軸的材料為

20、45鋼，調(diào)質(zhì)處理。d=A3：乂min0“n取A=112,P=0.0376kw,n=83.10r/nin，得dq033min軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)經(jīng)計(jì)算軸的長(zhǎng)度為12mm確定軸上圓角和倒角尺寸查手冊(cè)取軸端倒角為1.0X45。，各軸肩處的圓角半徑為R1.0。3.2中間軸(II軸)的設(shè)計(jì)初步確定軸的最小直徑選取軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。d=A3Umin0n取A=112,P=0.0388kw,n=299.15r/min，得d022所以軸的最小直徑取為d1=6mm軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)經(jīng)計(jì)算軸的長(zhǎng)度為17mm確定軸上圓角和倒角尺寸查手冊(cè)取軸端倒角為1.0 x45。，各軸肩處的圓角半徑為R1.0。3.3一級(jí)增速軸(I軸)的設(shè)

21、計(jì)初確定軸的最小直徑選取45鋼作為軸的材料，采取調(diào)質(zhì)處理。2-3)d=Amin0n取A=125,P=0.04kw,n=1400r/min，得d=3.82mm軸最小直徑011min輸出直徑為安裝聯(lián)軸器處，聯(lián)軸器的孔徑有標(biāo)準(zhǔn)系列，故軸最小直徑處須與聯(lián)軸器孔徑相適應(yīng)，所以軸的最小直徑為J=4mm，長(zhǎng)度為L(zhǎng)1=11mm，L=39mm。軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度軸肩高度h=(0.070.1)d1=(0.070.1)x4=0.280.4mm，所以h=0.4mm即d=4+0.4x2=4.8mm，長(zhǎng)度為L(zhǎng)=28mm查手冊(cè)取軸端倒角為1.0 x45。，各軸肩處的圓角半徑為R1.0。求軸

22、上的載荷A、齒輪對(duì)軸的力已知一級(jí)增速大齒輪分度圓直徑d1=26.4nrnFt11d22x27026.4q20.45NTOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark52 o Current Document F=Ftana=20.45xtan20。q7.362Nr1t1垂直方向：fF+F=F2V1V211得F-39-F-28=0得V2t1fFq5.77N2V1Fq14.68NV2垂直方向最大彎矩M=Fx28=411.04N-mmVV2本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（論文）第 頁(yè)共38頁(yè)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（論文）第 頁(yè)共38頁(yè)水平方向：F+F=FH1H2r1zBF-39-F-28=0得H

23、2r1fF沁2.072NH1F沁5.29NH2水平方向最大彎矩M=Fx28=148.12N-mmHH2合成彎矩M=Jm2+M2=436.91Nmm勺HV扭矩T=270NmmB、校核軸的強(qiáng)度按第三強(qiáng)度理論，計(jì)算應(yīng)力2-4)G=2+4T2ca對(duì)于直徑為d的圓軸彎曲應(yīng)力為，=W，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力T=T2W則軸的彎扭合成強(qiáng)度條件為M2+(aT)2aca(2-5)由彎矩圖及扭矩圖可以看出M=436.91N-mm,T=270N-mm由式W=n332.1d3=1X如31839曲3,取a=0.6所以acaM2+(aT)2W耳436.912+(0.6x270)21839.97沁0.25MPaLa=60MPa-1滿足強(qiáng)

24、度要求。本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（論文）第 頁(yè)共38頁(yè)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（論文）第 頁(yè)共38頁(yè)FtFr受力分析囹F芒水平方直彎距圜圖3軸的載荷分析圖4實(shí)體建模4.1軟件介紹隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，計(jì)算機(jī)技術(shù)也有了巨大的進(jìn)步，現(xiàn)今，三維實(shí)體造型設(shè)計(jì)越來(lái)越廣泛的運(yùn)用實(shí)際設(shè)計(jì)中。Pro/e作為眾多的三維設(shè)計(jì)軟件之一，也得到了全球的廣泛的使用，并且漸漸成為全球最普及的CAD/CAM軟件之一。Pro/e具有繪制二維草圖、實(shí)體零件建模、曲面特征建模、工程圖生成、零件裝配及Pro/NC加工等功能，并且它的優(yōu)點(diǎn)很多，多功能化、全面性及高效化等多種優(yōu)點(diǎn)，更是吸引了很多設(shè)計(jì)者，并將它廣泛地應(yīng)用在機(jī)械、模具、自動(dòng)化、汽車

25、等等的各機(jī)電行業(yè)中。目前，熟練使用Pro/e已成為各制造行業(yè)的所有工程師縮必須掌握的技能之一。閿擻輳嬪諫用Pro/e繪制實(shí)體圖時(shí)，“打開Pro/e新建零件取消使用缺省模版確定選擇mmns_part_solid確定”就可以進(jìn)入實(shí)體圖繪制了。氬嚕躑竄貿(mào)懇彈濾頷漿。4.2小車前吊臂單邊機(jī)殼建模1）前吊臂的繪制用“草繪”繪制出，如圖5.2.1所示。圖4.2.1草繪軌跡2）草繪完畢，點(diǎn)擊V并進(jìn)行拉伸，形成如下圖形，如圖5.2.2所示。3）再次進(jìn)入草繪模式，點(diǎn)“草繪”中“參照”并選取合適的邊作參照，畫出草繪圖形，如下圖5.2.3。圖4.2.34）點(diǎn)乂并拉伸，選取合適深度，向內(nèi)截去，保留剩余部分，這樣機(jī)殼的

26、大體形狀已經(jīng)成型。再對(duì)其細(xì)節(jié)加工。圖4.2.45）對(duì)草繪進(jìn)行拉伸，高度選擇2mm,形成如圖5.2.5所示。圖4.2.56）同樣的方法對(duì)另一草繪拉伸，選取高度4.8，如圖5.2.6所示。圖4.2.67）在剛才的圓孔處進(jìn)行草繪，并拉伸截去所畫部分，所得如下圖所示。圖4.2.78）對(duì)所需畫柱軸的部位進(jìn)行定位，畫出所需草繪，如下圖所示。圖4.2.89）同理可對(duì)所有柱軸進(jìn)行拉伸，得出如下圖所示。圖4.2.910）零件最終成型形狀如下圖所示。圖4.2.104.3小車前吊臂另一邊機(jī)殼建模針對(duì)上面單邊機(jī)殼的建模，在這里完全可以用鏡像的方式直接得出所需零件大體形狀圖。點(diǎn)“文件”中“鏡像文件”選取合適鏡像平面直接

27、鏡像，然后將所對(duì)應(yīng)的柱軸拉伸刪去，畫上所需的大小，經(jīng)多次草繪和拉伸之后，最終形成如圖5.3.1所示的效果圖。釷鵒資贏車贖孫滅獅贅圖4.3.1另一邊機(jī)殼的鏡像建模由此可知，在小車吊臂機(jī)殼的設(shè)計(jì)中，包括后吊臂左右機(jī)殼的設(shè)計(jì)，完全可以利用鏡像的方式去截取大體相同的零件然后再做精細(xì)處理得到最終的零件，不僅可以簡(jiǎn)化步驟，更加可以使零件更加精準(zhǔn)，尤其在裝配的時(shí)候顯示出巨大的優(yōu)越性。4.4小車后吊臂的建模1）進(jìn)入草繪界面，畫一個(gè)直徑為69.1的圓，單機(jī)2）點(diǎn)擊廣刁進(jìn)行拉伸，設(shè)置深度為26。點(diǎn)確定。圖4.4.2草繪拉伸3）在拉伸平面作直徑為64.9的圓，單機(jī)“圖4.4.34）點(diǎn)廣刃向內(nèi)拉伸23,點(diǎn)二截去拉伸部

28、分，點(diǎn)。5）在如圖位置草繪一個(gè)直卷為434向的圓，伸點(diǎn)去。6）拉伸所畫草繪，深度設(shè)為7。圖4.4.6草繪圓的拉伸7）如圖作一個(gè)直徑為27.5的圓。圖4.4.7草繪直徑27.5的圓8）點(diǎn)V向內(nèi)拉伸7.5，點(diǎn)U截去所畫部分。圖4.4.8拉伸草繪并截去9）在如圖位置畫一個(gè)草繪。圖4.4.910）點(diǎn)取草繪，點(diǎn)冏進(jìn)入陣列，角度設(shè)為20,陣列數(shù)量為18。圖4.4.10陣列11）點(diǎn)建立一個(gè)基準(zhǔn)平面，與紅色面偏移13。圖4.4.11建立基準(zhǔn)平面12）在所在基準(zhǔn)平面上輪子的外圍畫如圖草繪。圖4.4.1213）對(duì)所畫草繪點(diǎn)崗再次進(jìn)入草繪，角度設(shè)為6，陣列數(shù)量60。圖4.4.13陣列15）同理畫出該草繪并陣列，角度

29、設(shè)為6，陣列數(shù)量60。圖4.4.1516）如圖畫出草繪并拉伸。圖4.4.1617）最后畫出車軸和齒輪，得到最終車輪。5裝配圖4.4.17車輪最終成型5.1底盤裝配1）開始底盤的裝配和設(shè)計(jì)，點(diǎn)苣將底盤導(dǎo)入，然后點(diǎn)y,準(zhǔn)備下一步的裝配。圖5.1.1導(dǎo)入車底座2）點(diǎn)擊：苣分別將前后四輪導(dǎo)入，并利用“放置”中的插入、匹配等約束方式將四只車輪和底盤充分匹配，注意留出足夠空隙和空間。諺辭調(diào)擔(dān)鈧諂動(dòng)禪瀉類。圖5.1.2導(dǎo)入車輪并匹配3）點(diǎn)擊=1將該傳動(dòng)軸導(dǎo)入兩次，利用“放置中的約束條件將之分別與對(duì)應(yīng)的孔和齒輪匹配。圖5.1.3導(dǎo)入轉(zhuǎn)動(dòng)軸4）點(diǎn)擊苣分別將各個(gè)齒輪導(dǎo)入，并利用約束條件分別于對(duì)應(yīng)的位置匹配，注意齒

30、輪之間不能“打架”且和齒輪箱間存有一定空隙。圖5.1.4導(dǎo)入齒輪匹配5）點(diǎn)擊空導(dǎo)入前齒輪罩，利用“放置”將之與車罩和齒輪匹配。圖5.1.5導(dǎo)入前輪罩6）點(diǎn)擊蘭導(dǎo)入后齒輪蓋，利用“放置”與之匹配。圖5.1.6導(dǎo)入齒輪后罩7）點(diǎn)擊空導(dǎo)入前齒輪罩，利用“放置”與之匹配。圖5.1.7導(dǎo)入齒輪前罩8）點(diǎn)擊空導(dǎo)入兩電機(jī)，并與齒輪蓋內(nèi)部齒輪、孔匹配好。圖5.1.8導(dǎo)入電機(jī)9）點(diǎn)擊占導(dǎo)入底座車蓋，利用“放置”中插入、匹配等將之與底座切合。圖5.1.9導(dǎo)入底座車罩10）點(diǎn)擊與導(dǎo)入上車座，利用“放置”中約束條件將之與底座車蓋切合。圖5.1.10導(dǎo)入上車座5.2吊臂的裝配1）參照模型的長(zhǎng)度和形狀結(jié)構(gòu)將軸底部與動(dòng)力系

31、統(tǒng)相套，中部橢圓形孔套住插銷,頂部的孔預(yù)留下來(lái)，準(zhǔn)備與下面的軸相接。熒紿譏鉦鏌觶鷹緇機(jī)庫(kù)圖5.2.1連軸12）點(diǎn)擊將后吊臂一邊的機(jī)殼導(dǎo)入，并與之對(duì)應(yīng)匹配。圖5.2.2左后機(jī)殼3）點(diǎn)擊-I將三轉(zhuǎn)中轉(zhuǎn)軸導(dǎo)入，如左圖所示在對(duì)應(yīng)的位置匹配好。圖5.2.3中轉(zhuǎn)軸4）點(diǎn)擊空將橙色的承接軸導(dǎo)入，與三轉(zhuǎn)中轉(zhuǎn)軸對(duì)應(yīng)的孔匹配。圖5.2.4承接軸5）點(diǎn)擊二I將后吊臂機(jī)殼另一邊導(dǎo)入，并與之對(duì)應(yīng)匹配。圖5.2.5右后機(jī)殼6）點(diǎn)擊空將前吊臂機(jī)殼一邊導(dǎo)入，與前面對(duì)應(yīng)匹配。圖5.2.6左前機(jī)殼7）點(diǎn)擊空將前吊臂內(nèi)的傳動(dòng)軸導(dǎo)入，與后吊臂內(nèi)的傳動(dòng)軸對(duì)應(yīng)匹配。圖5.2.7傳動(dòng)軸8）點(diǎn)擊=1將T字型插銷軸導(dǎo)入與傳動(dòng)軸對(duì)應(yīng)匹配。圖5.

32、2.8轉(zhuǎn)動(dòng)銷9）點(diǎn)擊二I將前吊臂機(jī)殼導(dǎo)入，與另一半完全匹配。圖5.2.9右前機(jī)殼10）點(diǎn)擊-|將如下左圖零件插銷導(dǎo)入，與對(duì)應(yīng)的位置匹配。圖5.2.10插銷11）點(diǎn)擊-|將插銷軸套導(dǎo)入，與插銷對(duì)應(yīng)匹配。圖5.2.11插銷套12）點(diǎn)擊-!將肋板導(dǎo)入，與之對(duì)應(yīng)匹配。圖5.2.12連桿13）點(diǎn)擊空將挖掘車的挖掘漏斗導(dǎo)入，與肋板對(duì)應(yīng)匹配。圖5.2.13挖掘漏斗本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（論文）第 頁(yè)共38頁(yè)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（論文）第 頁(yè)共38頁(yè)結(jié)論本次畢業(yè)設(shè)計(jì)在選完課題之后沒多久就與指導(dǎo)老師吳粉翔副教授見面，老師在第一次見面就給出了針對(duì)課題清晰的思路，為了使設(shè)計(jì)更形象化、更直觀化或者說(shuō)更易于理解，本人考察了幾款同類產(chǎn)品并最終選取一款作為參考。鶼漬螻偉閱劍鯫腎邏蘞。在本次設(shè)計(jì)中，研究?jī)?nèi)容如下：因?yàn)楸敬卧O(shè)計(jì)的兒童玩具挖掘車是一款遙控玩具，它必須具備基本前進(jìn)后退、轉(zhuǎn)向和挖掘的功能，所以設(shè)計(jì)必須著重對(duì)這幾塊展開研究，并設(shè)計(jì)出合理的結(jié)構(gòu)。主要運(yùn)用pro/E、CAD等軟件繪制出各零件的零件圖和裝配圖。在此之中，必須選取一款合適的電動(dòng)機(jī)用于整個(gè)車體的動(dòng)力輸出、計(jì)算出齒輪減速箱的傳動(dòng)比并且對(duì)工作中的軸測(cè)試其的耐抗性。紂憂蔣氳頑薟驅(qū)藥