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

1、本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文）第 1 頁 共 38 頁1 引言隨著社會經(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，尤其近十年來國內(nèi)電子類產(chǎn)品更是呈現(xiàn)幾何化增長趨勢。 僅計(jì)算機(jī)一項(xiàng)，從 1996 年至 2009 年，用戶數(shù)量就從原來的 630 萬增長至 6710 萬臺，增長了十倍有余?？?以想象，在未來電子玩具很有可能成為玩具中的主力軍。而兒童玩具挖掘

2、車是一款比較適合兒童和青少年玩樂的玩具，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，玩具挖掘車絕對可以擴(kuò)大它的市場 出貨量，甚至在將來成為家庭必備的兒童玩具。 矚慫潤厲釤瘞睞櫪廡賴。1.1 玩具挖掘車的概念和功能玩具一般是指可以用來玩的物品。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。

3、 總之，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。 聞創(chuàng)溝燴鐺險(xiǎn)愛 氌譴凈。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)來模擬出挖掘的動(dòng)作，有簡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。1.2 國內(nèi)外的基本現(xiàn)狀1.2.1 國內(nèi)玩具產(chǎn)業(yè)的行情隨著國內(nèi)玩具市場的不斷發(fā)展， 再加上國家加大了對玩具這類創(chuàng)意產(chǎn)業(yè)的政策支 持，國內(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，我國玩具制造工業(yè)企業(yè)達(dá)到了驚人的 11

4、72 家，總資產(chǎn)完成本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 2 頁 共 38 頁 了 664.26 億元的總目標(biāo)，同比增長了 18%。而且相關(guān)數(shù)據(jù)顯示：在 2011 年，我國玩 具制造產(chǎn)業(yè)實(shí)現(xiàn)了 1450億元的總營收， 同比增長了 18%，實(shí)現(xiàn)利潤總額達(dá) 66.5 億元， 同比增長了 40%左右。 釅錒極額閉鎮(zhèn)檜豬訣錐。1.2.2 國外玩具的優(yōu)勢國外的玩具，尤其是美歐等國家，由于近代以來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，國內(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)。而且國外民眾的收入較為豐厚， 居民購買力強(qiáng)盛， 愿意為自己及身邊的

5、人購買玩具。 另外，國外的玩具市場比較成熟， 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，相對國內(nèi)來說，消費(fèi)者群 體更為廣泛。 彈貿(mào)攝爾霽斃攬磚鹵廡。1.3 玩具的未來前景傳統(tǒng)玩具漸漸向電子玩具過渡， 玩具的智能化發(fā)展已經(jīng)成為新的玩具行業(yè)的發(fā)展 趨勢。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)、體會生活。 謀蕎摶篋飆鐸

6、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)我國玩具協(xié)會統(tǒng)計(jì)，大約64%的成年人表示有興趣購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能占 到 500 億元人民幣的規(guī)模。傳統(tǒng)玩具市場日趨下滑，智能化玩具的出口也不停地呈現(xiàn) 增長的態(tài)勢。尤其在國內(nèi)經(jīng)濟(jì)一片走好的形勢下， 成人智能化玩具將會越來越有市場！ 廈礴懇蹣駢時(shí)盡繼價(jià)騷。1.4 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， 洞悉目前國內(nèi)外玩具市場的基本形勢和它未來 可能的主要發(fā)展方向。使設(shè)計(jì)與國內(nèi)市場大環(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

7、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，鞏固了理論知本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 3 頁 共 38 頁 識，加深了對 AutoCAD繪圖軟件和 Pro/Engineer 操作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。1.5 課題研究的主要內(nèi)容研究手段：1）進(jìn)行市場調(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

8、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)說明書（論文）第 4 頁 共 38 頁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，分別由一臺小電機(jī)提供動(dòng)力，這里的思路主要是通過遙控分別對 左右電機(jī)實(shí)行控制，當(dāng)一邊電機(jī)工作帶動(dòng)對應(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

9、過安裝購買市場上已有的可以控制電機(jī)正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn) 的芯片來達(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）。鵝婭盡損鵪慘歷蘢鴛賴。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 ），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)。 籟叢媽羥為贍僨蟶練淨(jìng)。實(shí)現(xiàn)各個(gè)動(dòng)作的基本原理：本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文）

10、 第 5 頁 共 38 頁 1）前進(jìn)與后退： 在市場上購買能夠控制電機(jī)正反轉(zhuǎn)的程序芯片和對應(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 儼勻諤鱉調(diào)硯錦。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

11、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)說明書（論文） 第 6 頁 共 38 頁 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)中將利用購買的控制 電機(jī)正反轉(zhuǎn)的芯片和遙控控制電機(jī)轉(zhuǎn)向，來達(dá)到小車前進(jìn)后退的效果。 鐃誅臥瀉噦圣騁貺頂 廡。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

12、、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 襪備訊顎輪爛薔。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，投資也會隨著增大，不僅會造成浪費(fèi)資源，而且會經(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)會發(fā)生過載運(yùn)行的情況，這會 使驅(qū)動(dòng)電機(jī)燒壞，會縮短電機(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)作的小車， 對其的運(yùn)行速度要求其實(shí)并不 高，而根據(jù)對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

13、力F= 10N，且通過測速可知，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：Pv =Fv=10 0.05=0.5W而電動(dòng)機(jī)的額定功率 Pd ，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 損耗較大，因而設(shè)定：PdPv ，且留有一定的余量，取 Pd 1.5PvPd 1.5 0.5本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文）第 7 頁 共 38 頁0.75W因此這里選擇電動(dòng)機(jī)的型號為： 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

14、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 （MPa）可按下式計(jì)算： 蠟變黲癟報(bào)倀鉉錨鈰贅。= Te max iR1 iF1kd/W（1-1）式中 Te max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)；W抗扭截面模量；本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 8 頁 共 38 頁 當(dāng)然傳動(dòng)軸如果是管軸，這里也可以表達(dá)為=16DT/（D4-d4）（1-2 ）買鯛鴯譖曇膚遙閆擷凄。式子力的 T表示傳動(dòng)軸轉(zhuǎn)矩， T=Te max i

15、R1 iF 1 kd，Nmm；D傳動(dòng)軸管外徑尺寸， 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 de Dion 橋的擺動(dòng)半軸，并取上式的 d=0。對于花鍵軸 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 明：根據(jù)購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)的主減速比參考購買的模型可知，電機(jī)主動(dòng)齒

16、輪 1=2mm， 2 =6mm， Z 3 =28， Z4 =8， Z 5 =46， Z6 =10，Z 7 =44，Z8 =9，Z 9 =30， Z 10 =11：驅(qū)躓髏彥浹綏譎飴憂錦。 3 3.5 5.75 4.4 1.224、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； 對于小車而言，由于車體的自重較輕，因此抓地力相對較差，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=Te maxi =0.6604.440.96608 Nm 考慮到當(dāng)車體在最高

17、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。另對于本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 9 頁 共 38 頁車體而言，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。 構(gòu)氽頑黌碩飩薺齦話騖。因 =16DT/（D4-d4）（1-3 ）輒嶧陽檉籪癤網(wǎng)儂號澩。所以有：D=32T/( max)-3 ( 單位： mm)式中 D 傳動(dòng)軸外徑，此時(shí)為實(shí)心軸； 安全系數(shù)，對于小車而言選取安全系數(shù)為 1.3 1.5 ； max表

18、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 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=32608/（ 1.5 940）-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)和工作原理主要由一臺電機(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 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)。 凍鈹鋨勞臘鍇癇婦脛糴。圖 2.2 吊臂動(dòng)力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖、吊臂動(dòng)力系統(tǒng)

19、齒輪傳動(dòng)比的計(jì)算參考購買的模型可知， 電機(jī)主動(dòng)齒輪 1=2mm， 2 =6mm，Z3 =23，Z4 =12，Z 5 =36，本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 （論文） 第 10 頁 共 38 頁 Z 6 =10， Z7 =30，Z8 =10。恥諤銪滅縈歡煬鞏鶩錦。由此可計(jì)算出各級齒輪傳動(dòng)比分別為 3 2.875 3 32.3 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）。 鯊腎鑰詘褳鉀溈懼統(tǒng)

20、庫。圖 2.3.1 吊臂的結(jié)構(gòu)原理圖本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 （論文）第 11 頁 共 38 頁33.1軸設(shè)計(jì)二級增速速軸 （ 軸） 的設(shè)計(jì)1）初確定軸的最小直徑 選取軸的材料為 45 鋼，調(diào)質(zhì)處理。dmin A03 3（2-1）n3取 A0 112 , P3 0.0376kw , n3 83.10r/min ，得 dmin 8.60mm2）軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 經(jīng)計(jì)算軸的長度為 12mm3）確定軸上圓角和倒角尺寸查手冊取軸端倒角為 1.0 45 ，各軸肩處的圓角半徑為 R1.0 。3.2中間軸（ 軸） 的設(shè)計(jì)1） 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。dmin A03（2-2）n2取 A

21、0 112 , P2 0.0388kw , n2 299.15 r/min ，得 dmin 5.67mm所以軸的最小直徑取為 d1 6mm2） 軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 經(jīng)計(jì)算軸的長度為 17mm3） 確定軸上圓角和倒角尺寸本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 （論文） 第 12 頁 共 38 頁 查手冊取軸端倒角為 1.0 45 ，各軸肩處的圓角半徑為 R1.0 。3.3 一級增速軸 （軸） 的設(shè)計(jì)1）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。dmin A03 n（2-3 ）取 A0 125 , P1 0.04kw , n1 1400r/min ，得 dmin 3.82mm 軸最小直徑輸出直徑為安裝聯(lián)軸器

22、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 d1 4mm ，長度為 L1 11mm ， L 39mm 。碩癘 鄴頏謅攆檸攜驤蘞。2）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度軸 肩 高 度 h ( 0.07 0.1 )d1 ( 0 . 070 .)1 4 0 . 280 . 4 m m， 所 以h 0 . 4 m即md2 4 0.4 2 4.8mm ，長度為 L2 28mm 。3）查手冊取軸端倒角為 1.0 45 ，各軸肩處的圓角半徑為 R1.04）求軸上的載荷A、 齒輪對軸的力已知一級增速大齒輪分度圓直徑 d1 26.4mmFt12T1d2

23、2 27026.420.45NFr1 Ft1 tan 20.45 tan20 7.362N垂直方向：FV 1 FV 2 Ft1FV 2 39 Ft1 28 0FV1 5.77NFV 2 14.68N垂直方向最大彎矩M V FV 2 28 411.04N mm本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書論文）第 13 頁 共 38 頁水平方向：FH 1 FH 2Fr1FH 2 39Fr1 28 0FH 1 2.072NFH 2 5.29N水平方向最大彎矩M HFH 2 28 148.12N mm合成彎矩M M H 2 M V 2 436.91N mm扭矩T 270N mmB、 校核軸的強(qiáng)度按第三強(qiáng)度理論，計(jì)算應(yīng)力2-4)

24、ca2 42 2TW ，則軸的彎扭合對于直徑為 d 的圓軸，彎曲應(yīng)力為 WM ，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力成強(qiáng)度條件為M 2 ( T)2 ca(2-5)270N mm取 0.6所以 caM2 ( T)2436.912 (0.6 270) 2W1839.970.25MPa 1 60MPa由彎矩圖及扭矩圖可以看出 M 436.91N mm ，T由式W d 0.1d3 0.1 26.43 1839.97 m32滿足強(qiáng)度要求。第 14 頁 共 38 頁本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 （論文）圖 3 軸的載荷分析圖本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 （論文）第 15 頁 共 38 頁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

25、有了巨大的進(jìn)步，現(xiàn)今，三維實(shí)體造型 設(shè)計(jì)越來越廣泛的運(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 遷擇楨秘騖。用 Pro/e 繪制實(shí)體圖時(shí)，“打開 Pro/e新

26、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)懇彈瀘頷澩。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 草繪軌跡本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 （論文）第 16 頁 共 38 頁2 ）草繪完畢，點(diǎn)擊 并進(jìn)行拉伸，形成如下圖形，如圖 5.2.2 所示圖 4.2.2 拉伸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) 并拉伸，選取合適深度，向內(nèi)截去，保留剩余部分，這樣機(jī)殼的大體形 狀已經(jīng)成型。再對其細(xì)節(jié)加工。本科

27、畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 （論文）第 17 頁 共 38 頁圖 4.2.45）對草繪進(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，所得如下圖所示本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 （論文）第 18 頁 共 38 頁圖 4.2.78）對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本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 （論文）第 19 頁 共 38 頁4.3 小車前吊臂另一邊機(jī)殼

28、建模針對上面單邊機(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鏡像，然后將所對應(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， 不僅可以簡共 38 頁慫闡譜鯪本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 （論文） 第 20 頁 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。 逕導(dǎo)嘯畫長涼。

29、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) 。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 4.4.3本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 （論文） 第 21 頁 共 38 頁4）點(diǎn) 向內(nèi)拉伸 23，點(diǎn) 截去拉伸部分，點(diǎn) 。5）在如圖位置草繪一個(gè)直圖徑4為.4.4 34向的內(nèi)圓拉伸，截點(diǎn)去圖 4.4.5 草繪畫圓6）拉伸所畫草繪，深度設(shè)為 7本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 （論文）第 22 頁 共 38 頁圖 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) 向內(nèi)拉伸 7.5 ，點(diǎn) 截去所畫部分。本科畢

30、業(yè)設(shè)計(jì)說明書 （論文）第 23 頁 共 38 頁圖 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)進(jìn)入陣列，角度設(shè)為 20，陣列數(shù)量為 18本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 （論文）第 24 頁 共 38 頁圖 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）對所畫草繪點(diǎn) 再次進(jìn)入草繪，角度設(shè)為 6，陣列數(shù)量 60本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 （論文）第 25 頁 共 38 頁圖 4.4.13 陣列15）同理畫出該草繪并陣列，角度設(shè)為 6，陣列數(shù)量 6016）如圖畫出草

31、繪并拉伸圖 4.4.1617）最后畫出車軸和齒輪，得到最終車輪本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 （論文）第 26 頁 共 38 頁圖 4.4.17 車輪最終成型5 裝配5.1 底盤裝配1）開始底盤的裝配和設(shè)計(jì)，點(diǎn)將底盤導(dǎo)入，然后點(diǎn) ，準(zhǔn)備下一步的裝配。本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 （論文）第 27 頁 共 38 頁圖 5.1.1 導(dǎo)入車底座2）點(diǎn)擊分別將前后四輪導(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應(yīng)的孔和齒輪匹 配。本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 （論文）

32、第 28 頁 共 38 頁圖 5.1.3 導(dǎo)入轉(zhuǎn)動(dòng)軸4）點(diǎn)擊分別將各個(gè)齒輪導(dǎo)入，并利用約束條件分別于對應(yīng)的位置匹配，注意齒輪之間不能“打架” ，且和齒輪箱間存有一定空隙。 嘰覲詿縲鐋囁偽純鉿錈。圖 5.1.4 導(dǎo)入齒輪匹配5）點(diǎn)擊導(dǎo)入前齒輪罩，利用“放置”將之與車罩和齒輪匹配。本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 （論文）第 29 頁 共 38 頁圖 5.1.5 導(dǎo)入前輪罩6）點(diǎn)擊導(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)擊導(dǎo)入兩電機(jī)，并與齒輪蓋內(nèi)部齒輪、孔匹配好。本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 （論文）第 30 頁 共 3

33、8 頁圖 5.1.8 導(dǎo)入電機(jī)9）點(diǎn)擊導(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 吊臂的裝配本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 （論文） 第 31 頁 共 38 頁1）參照模型的長度和形狀結(jié)構(gòu)將軸底部與動(dòng)力系統(tǒng)相套， 中部橢圓形孔套住插銷， 頂部的孔預(yù)留下來，準(zhǔn)備與下面的軸相接。 熒紿譏鉦鏌觶鷹緇機(jī)庫。圖 5.2.1 連軸 12）點(diǎn)擊將后吊臂一邊的機(jī)殼導(dǎo)入，并與之對應(yīng)匹配圖 5.2.2 左后機(jī)殼3）點(diǎn)擊將三轉(zhuǎn)中轉(zhuǎn)軸導(dǎo)入，如左圖所示在對應(yīng)的位置匹配好圖 5.2.3 中轉(zhuǎn)軸本

34、科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 （論文）4）點(diǎn)擊 將橙色的承接軸導(dǎo)入，與三轉(zhuǎn)中轉(zhuǎn)軸對應(yīng)的孔匹配第 32 頁 共 38 頁5）點(diǎn)擊將后吊臂機(jī)殼另一邊導(dǎo)入，并與之對應(yīng)匹配圖 5.2.5 右后機(jī)殼6）點(diǎn)擊將前吊臂機(jī)殼一邊導(dǎo)入，與前面對應(yīng)匹配圖 5.2.6 左前機(jī)殼本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 （論文） 第 33 頁 共 38 頁7）點(diǎn)擊 將前吊臂內(nèi)的傳動(dòng)軸導(dǎo)入，與后吊臂內(nèi)的傳動(dòng)軸對應(yīng)匹配。圖 5.2.7 傳動(dòng)軸8）點(diǎn)擊 將 T 字型插銷軸導(dǎo)入與傳動(dòng)軸對應(yīng)匹配圖 5.2.8 轉(zhuǎn)動(dòng)銷9）點(diǎn)擊將前吊臂機(jī)殼導(dǎo)入，與另一半完全匹配圖 5.2.9 右前機(jī)殼本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 （論文） 第 34 頁 共 38 頁10 ）點(diǎn)擊 將如下左圖

35、零件插銷導(dǎo)入，與對應(yīng)的位置匹配。圖 5.2.10 插銷11）點(diǎn)擊將插銷軸套導(dǎo)入，與插銷對應(yīng)匹配圖 5.2.11 插銷套12）點(diǎn)擊將肋板導(dǎo)入，與之對應(yīng)匹配。圖 5.2.12 連桿本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 （論文）第 35 頁 共 38 頁13）點(diǎn)擊將挖掘車的挖掘漏斗導(dǎo)入，與肋板對應(yīng)匹配圖 5.2.13 挖掘漏斗本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 （論文）第 36 頁 共 38 頁結(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，研究內(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)比并且對工作中的 軸測試其的耐抗性。 紂憂蔣氳頑薟驅(qū)藥憫騖。此次設(shè)計(jì)，使我對以前學(xué)的知識進(jìn)行了一次總結(jié)，提高了我的繪圖的能力，讓我 學(xué)到了謹(jǐn)慎、耐心、有始有終的做事的態(tài)度。 穎芻莖蛺餑億頓裊賠瀧。本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 （論文）第 37 頁 共 38 頁致謝大學(xué)四年的時(shí)光轉(zhuǎn)瞬及至，我們