《毕业设计（论文）机动玩具电动小酷猪的设计.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《毕业设计（论文）机动玩具电动小酷猪的设计.doc（37页珍藏版）》请在三一办公上搜索。
1、沈 阳 工 程 学 院毕 业 设 计 论 文 专业班级： 机械本072学生姓名： 指导教师： 密级：内部机动玩具电动小酷猪的设计Maneuvering toys - electric small cool pig design 系别名称：机械设计制造及其自动化专业班级： 机械本072学生姓名： 学 号： 指导教师： 摘 要玩具是开发儿童智力、对儿童进行早期教育的最好工具，玩具的种类繁多，本文主要介绍了机动玩具。机动玩具的设计题材是非常的广泛，它的最大特点是可以模拟自然界中的人物、动物、运输工具以及想象中各种各样的动作，它是工艺美术和工程技术的完美结合。它涉及到了美学、材料学、机械学、电学、力学
2、等多方面的知识，这就要求玩具的设计人员具有较高的综合素质，尽可能多的了解和掌握各个方面的有关知识，尽量抓住机动玩具的设计特点，不断的设计开发出玩具的新品种。本文通过系统的介绍机动玩具电动小酷猪的整体设计步骤和内容，简述了其动力源的选择、机芯的设计和各个动作机构的分析等的过程，阐述了动力源、机芯和动作机构的工作原理以及它们的注意事项，使人们对机动玩具电动小酷猪的设计有了一个比较完整的理解和认知，为从事机动玩具设计者们提供了一些基础的经验。关键字：玩具；机动玩具；机芯；动作原理Abstract The toy is for children develop children intelligenc
3、e, the best tool for early education. Toy of various kinds. This article mainly introduced the motor toys. Dynamic toy design theme is very extensive. It is the biggest characteristic is to can simulate the nature character, animal, transportation and imagination in all kinds of action. It is craft
4、art and engineering technology perfect union. It involved aesthetics, materials science, mechanical, electrical, mechanical, and other aspects of knowledge. This requires toy design personnel with high comprehensive quality. Understand and grasp as much as possible of all aspects of relevant knowled
5、ge. Try to grasp the design characteristics of maneuvering toys. Try to grasp the design characteristics of maneuvering toys constantly develop new varieties of design of toys.This paper systematically introduces maneuvering toys - electric small cool pigs overall design steps and content. Describes
6、 its power selection, machine design and analysis of each movement institutions. Expounds the power supply, the machine and action mechanisms principle of work and their attention. Enabling people to maneuver toys - electric small cool pigs have a more complete understanding and cognition. In order
7、to provide some maneuvering toy designers experience.Key Words: toy；action toy；gearbox；action principle目 录中文摘要.IAbstract.II1 引言.11.1电动小酷猪的现实意义.11.2玩具的背景和现状.11.3电动小酷猪的设计内容.31.4电动小酷猪的设计中需要解决的问题.42 电动小酷猪的机芯设计.52.1机动小酷猪的动力源（电动马达）的选择.52.1.1玩具电动机的工作原理.52.1.2玩具电动机的技术要求.62.1.3电动机选择的方法和方式.62.1.4电动机的各项参数.82.2
8、定轴轮系.92.2.1轮系的传动比计算.92.2.2定轴轮系的功用.102.2.3定轴轮系设计时的注意事项.102.3动作输出的分析.112.4各个齿轮的等轴测视图和部分数据.122.5动作速度及时间分配.213 电动小酷猪的各个动作机构的分析.233.1行走动作机构.233.1.1四轮行走机构动作原理.233.1.2四轮机构设计注意事项.243.1.3电动小酷猪行走机构.243.2眼镜摆动作机构.253.3拱嘴动作机构和发生机构.25结论.27致谢.28参考文献.29附录.301引言玩具，从字义上讲是指供人玩耍的器具，更明确的指专供儿童玩的东西。玩具的英文单词是toy、plaything，它
9、本身还含有不值钱的东西之意。一次，多年来在人们的印象中玩具只是哄小孩子高兴的东西而已，它可有可无，与人们的日常生活并没有直接的关系。但是，随着历史的发展、科技的进步，人类的物质需求和精神需求在发生着变化，玩具业在适应这种变化的过程中逐渐提升了自己的价值。如今，玩具已经集娱乐、休闲、科技、教育、健身以及辅助治疗于一体，使其原有的单纯玩耍的概念有了新的内涵。玩具是开发儿童智力、对儿童进行早期教育的最好工具，婴幼儿通过玩具认识周围陌生的世界；少年儿童从玩具中学习知识、激发求知欲和创造力；青年学生把时髦、可爱的玩具当做礼物送给朋友挚友；中年人把玩玩具当做一种休闲方式，环节日益紧张的工作压力；老人们从玩
10、具中消除寂寞、锻炼脑力，使万年生活充满乐趣。玩具已经成为一种文化、一种时尚，走入了每一个人的生活。1.1电动小酷猪的现实意义本课程设计的原理是通过电动马达带动机芯的两个输出轴，其中一个轴的两端安装两个迈步偏心轮，偏心矩对称相错，由一个齿轮带动，两个偏心轮作为行走机构的曲柄；另一个轴的两端安装两个偏心轮，两轮为套筒结构，分别由两个齿轮带动，两个偏心轮作为眼镜腿两边摆动机构的曲柄。凸轮用来驱动连接嘴部的从动杆，完成拱嘴的动作。与凸轮项链的齿轮，作为拱嘴是的发声轮。再用一个凸轮机构改变其传动链，从而完成迈步和拱嘴动作的变换。使小猪完成四腿迈步向前走，走一段距离后停下来，嘴向下拱几下，拱的时候发出“吃
11、”、“吃”的声音，在行走和拱嘴的过程中，眼镜一直以不同的速度摆动的功能。此次设计能更好的让我运用以前学到过的知识，加深对本专业的认识。1.2玩具的背景和现状玩具的历史悠久，由古至今它的演变记载着劳动人民生活的变迁。最早的玩具是用泥土捏造的小型人物偶像，作为护身符和殉葬品。发展到后来，玩偶的范围扩大到动物以及其他的物品。在一次古埃及的墓葬挖掘中，人们发现了距今约3500年的粘土玩偶和木偶玩具，以及用兽骨、象牙等较硬材料制成的玩偶。我国历史悠久，有古老的文明和灿烂的文化，我国的玩具记载则可以追溯到公元前的新时期时代。在山东宁阳大坟口遗址中，考古人员就发现了距今约5000年的陶猪；在浙江余姚河姆渡遗
12、址发现了屎球、木鱼和类似的陶猪；另外，在陕西西安半坡遗址、河南辉县殷墓、河南郑州商代遗址等地均有玩具的发现。在当时没有铁骑出现的情况下能够雕刻出石质、木质的玩具，充分体现了古代劳动人民的聪明智慧和非凡的创造力。到了唐朝，各种泥塑、陶塑玩具不但质地、色彩上有了讲究，有的还打下了当时民族文化洗手外来文化的痕迹。这时的玩具形象各异、丰富多彩，生动在线了当时明见的生活世界。及至宋朝，商业经济、都市文化的进一步提升，带动了整个民间工艺的繁荣，也使得玩具得到了进一步的发展。玩具作为商品进入市场后，由于它能够带来经济利益，出现了一批专门制作玩具的手工艺人，玩具的品种也更趋向多样化。到了近代，随着工业化水平的
13、提高，玩具生产也由小型手工业逐渐扩大为一个产业。进入20世纪6070年代之后，世界范围内的玩具生产与消费出现了蓬勃发展的趋势，各种益智玩具、电动玩具、智能互动玩具、电子玩具、车饰玩具，以及为成年人、老年人所喜爱的装饰玩具、休闲玩具、健身玩具层出不穷，进入21世纪以来更是呈现方兴未艾之势。如今，玩具的传统领域与时尚领域已经发生了很大变化，并且，随着人类文明的发展，玩具将更具有人性化、科学性和时代感。我国是世界上最大的玩具制造国和出口国，全球70的玩具是在我国境内制造的。我国现有玩具企业2万余家，从业人员超过400万，年产值1000多亿元，产量占世界总产量的70以上，其中，广州的产值达300亿元。
14、2005年全国玩具出口额达150多亿美元。广东、江苏、浙江、上海、山东和福建这五省一市历来是中国玩具最重要的生产和出口基地，占中国玩具年销售额的95以上，其中广东占中国玩具年销售额50以上，其主要生产基地在深圳、东莞以及澄海地区。澄海玩具礼品生产单位超3000家，从业人员10多万人，2005年产值120亿元，并以年均30%的速度递增。全区250多家企业在126个国家和地区建立营销渠道或固定销售网点，产品外销达70%以上，占全国玩具出口量的9%左右。有了这些基础，澄海区正积极申报建设“国家澄海玩具特色产业基地”。由于我国玩具工业起步晚、底子薄，设备、技术、管理以及资金和人才培养等方面同世界先进国
15、家比，还存在较大差距，主要表现在：1、玩具品种比国外玩具产品单调，设计上缺少创新；2、产品档次偏低，高科技、高附加值产品较少；3、缺乏玩具自我开发力量；4、产品质量方面不够稳定，包装不符合要求；5、玩具行业缺少自己的销售渠道，没有自己的品牌市场，缺乏竞争力。中国的玩具消费群体非常庞大，当中包括儿童和成人。根据第五次人口普查资料，14岁以下的少年儿童及婴幼儿有2.9亿；另外，15岁至64岁的成年人约有8.9亿，据中国社会调查事务所(SSIC)调查，这群成人中33%认为自己喜欢并愿意购买玩具。相对发展成熟的市场，中国人均玩具消费偏低，随着收入水平上升，可供挖掘的市场潜力巨大。据SSIC公布的资料，
16、中国城市儿童人均年玩具消费在99年仅35元，农村儿童人均年玩具消费不足10元；城市成年人玩具人均年消费仅16元，农村成年人则基本为零。而在美国，0岁至14岁年龄段的儿童平均每年每人玩具消费额是400美元；美国每年的玩具市场大约能产生100亿美元的效益，成人玩具占据了其中的40%。中国城乡居民的玩具类支出一直保持不断增长的良好势头，正是一个日趋成型的玩具消费大市场。2002年全中国玩具批发零售销售总额估计已突破100亿元，其中限额以上零售企业的玩具销售额达25.3亿元。2002年中国共进口玩具1.92亿美元，较2001年跃升了36%，比1999年增长70%。业内人士预计，至2010年中国的玩具消
17、费额有望超过1,000亿元。随着城市居民收入提高、生活质量的改善，对玩具的需求已经有了较大的改变，从传统的、中低档次的电动型、拼装型、装饰型玩具转向追求新颖的电子型、智慧型玩具及高档的毛绒、布制类装饰型玩具。据社会调查事务所调查的结果，34%的消费者会乐于选购电子型玩具，46%的消费者倾向于选择智慧型玩具，而20%的消费者则更喜爱高档的毛绒、布制装饰类玩具。农村消费者仍以传统的玩具类型为主，48%的农村消费者愿意购买电动型玩具，28%愿意购买拼装型玩具，24%愿意购买中、低档次的毛绒、布制类玩具。中国城乡居民的玩具类支出一直保持不断增长的良好势头，正是一个日趋成型的玩具消费大市场。2002年全
18、中国玩具批发零售销售总额估计已突破100亿元，其中限额以上零售企业的玩具销售额达25.3亿元。2002年中国共进口玩具1.92亿美元，较2001年跃升了36%，比1999年增长70%。业内人士预计，至2010年中国的玩具消费额有望超过1,000亿元。目前，我国是全球玩具出口第一大国，但是就出口产品结构来看，来样加工型玩具品种占出口玩具品种总数的95%以上，绝大部分的增值价值被美国、日本企业所占据，中国企业大多数只能获得简单的生产增值。我国沿海某城市一个玩具企业，专门为世界著名玩具公司定牌加工玩具，此玩具在国际市场中最低销售价10美元，而我国对此的加工费仅为50美分。日本、韩国也是起步于为国外企
19、业生产加工玩具，但他们并没有局限于此，而是在加工技术成熟以后，开始寻找自己发展之路，到如今主导着世界玩具新潮流。拥有自己的产品，创造自己的品牌，由加工型企业向自主设计型过渡，这是我国玩具工业发展的必由之路。1.3电动小酷猪的设计内容主要涉设计思想是把动力源（电动马达）与机动玩具小酷猪的核心部件机芯（业内俗称牙箱，机械术语是指变速箱，英文名称为gearbox）相连，通过机芯内部的齿轮经过齿合运动，改变输出和输入的速度比，把动力源的运动和动力传递给执行装置，既机芯的两个输出轴，一个两端安装两个迈步偏心轮，偏心距对称向错，两个偏心轮作为行走动作机构的曲柄；另一个的两端亦安装两个偏心轮，两轮为套筒结构
20、，两个偏心轮作为眼镜腿两边摆动机构的曲柄；凸轮用来驱动连接嘴部的从动杆。与凸轮项链的齿轮，作为拱嘴是的发声轮。再用一个凸轮机构改变其传动链，完成迈步和拱嘴动作的变换。从而实现电动小酷猪的四腿迈步向前走，走一段距离后停下来，嘴向下拱几下，在行走和拱嘴的过程中，眼镜一直以不同的速度摆动的动作循环。电动小酷猪主要研究和学习的内容包括：1、电动马达的选择2、电动机芯的设计3、动作输出的分析4、动作速度与时间的分配5、动作机构的分析1.4 电动小酷猪的设计中需要解决的问题1、动力源电动机（电动马达）的选择2、动作输出的分析3、各级传动齿轮的齿数和模数的确定4、机芯内齿轮的传动形式和各级传动的传动5、各个
21、输出轴的位置、转速和转向的确定6、动作速度以及时间分配7、迈步动作的传动比8、眼镜腿摆动的传动比9、拱嘴动作的传动比10、动作机构分析2电动小酷猪的机芯设计机芯是机动玩具的核心部件，业内俗称牙箱，按照机械术语是指变速箱，英文名称为gearbox。机芯由一组齿轮机构组成，经过齿轮轮系间的齿和运动，改变输出和输入速度比。一般来说，动力源不能直接带动玩具的运动机构，需要经过机芯调速，打到玩具动作的速度要求。如电动玩具中，电动机的转速一般在800010000r/min，甚至更高，玩具的动作不可能有这么快的速度，即使是最快的玩具赛车，其轮子的转速最快每分钟也只有一千多转，而玩具机器人为了达到行走稳定性，
22、行走的速度一般每分钟五十转左右，所以必须通过齿轮机构降速来达到所要求的速度。因此，机芯设计得合理与否，直接影响到玩具动作的可靠性和完美性。2.1机动小酷猪的动力源（电动马达）的选择能将外界所做的功或者提供的能量转变成变速箱中传动系统运动所需要的机械能，具有这种功能的元件或者装置就称为玩具的动力源。动力源实际上是一种能量转换装置。2.1.1玩具电动机的工作原理图1玩具电动机动作原理和普通电机工作原理一样。如图1是其工作原理图，图中A、B是固定电刷，1、2为换向片，abc单位绕组线圈，N、S为固定磁极。当给两个电刷A、B加上直流电源后，如图1（a）所示，则有直流电流从电刷A流入，经过线圈abcd，
23、从电刷B流出，根据电磁力定律，载流导体ab和cd收到电磁力的作用，其方向可由左手定侧判定，两段导体收到的里形成了一个转矩，使得转子逆时针转动。如果转子转到了如图1（b）所示的位置，电刷A和换向片2接触，电刷B和换向片1接触，直流电流从电刷A流入，在线圈中的流动方向是dcba，从电刷B流出。此时载流导体ab和cd收到的电磁力的作用方向同样可以由左手定则判定，它们产生的转矩仍然使得转子逆时针转动。这就是直流电动机的工作原理。外加的电流是直流的，但由于电刷和换向片的作用，在线圈中流过的电流是交流的，其实产生的转矩的方向是不变的。实用中的直流电动机转子上的绕组不是由一个线圈构成，而是由多个线圈连接而成
24、。因此，只要给电动机电刷接上直流电源，转子在任何位置都可以产生恒定方向的电磁力矩，使转子不停地向一个方向转动。变换加在电刷上的直流电压极性，电动机的转子就朝相反方向转动。2.1.2玩具电动机的技术要求1、电动机的外壳应整洁，不得有锈蚀和明显的机械损伤，接线柱应完整无损，易于焊接，塑料件应无明显缩痕。2、电动机装配应平服牢固，经跌落试验后应能继续启动。3、端盖上应该注明接线柱的极性以及方向。电动机上应该注明生产厂家或注册商标。4、电动机中的导线部分与电动机的外壳绝缘应良好。5、电动机不得有死点。6、电动机的旋转方向应与电动机端盖上所示的旋转方向一致。7、电动机的轴向伸缩间隙，其绝对值不得大于0.
25、6mm。8、电动机运转应该平稳，不得有碰撞和异常的噪音。9、电动机的电性能应稳定2.1.3电动机选择的方法和方式电动机时电动玩具中非常重要的部件，合理选择玩具的电动机 使它尽量的工作在最佳状态，并使其保持较长的使用寿命是非常必要的。选择电动机应根据公路、转速、力矩、电流、效率以及外形尺寸等，结合所设计的玩具动作综合考虑，来选择合适的电动机。1、利用特性曲线选择电动机每一型号的电动机都对应有它的特性曲线，选择电动机时，若已知电动机的某一参数时，就可以利用特性曲线图求的其他参数。通过对几种不同型号的电动机特性曲线图进行分析、比较，选择一个比较合适的型号。选择时尽量使电动机的效率值处在效率曲线的较高
26、点。2、计算法选择电动机当确定了机芯的结构，根据玩具动作设计已经确定机芯动作输出轴的转速或力矩时，可以通过计算求出电动机轴的负载力矩。计算如下：已知式中： 机芯输出轴功率；机芯输入轴（电动机轴）功率；机芯输出轴阻力矩；机芯输入轴（电动机轴）驱动力矩；机芯输出轴角速度；机芯输入轴（电动机轴）角速度；机芯总传动比；机芯机械效率。其中式中：机芯输入轴（电动机轴）转速；机芯输出轴转速。由此得出：对于齿轮传动机芯，和都是确定值，只要知道玩具机芯输出轴的阻力矩和转速，都可以求出电动机的驱动力矩，根据求得的数值，再查电动机的技术性能参数表，即可选择合适的电动机。考虑到玩具实际负载的变化，选择的电动机的额定力
27、矩M要大于计算所得的驱动力矩。3、习惯选法以上两种方法虽然比较科学、准确，但是实际上由于玩具负载变化比较复杂，并且在玩具设计中一般不进行动力计算，因此玩具的负载力矩很难确定，因此实际选择电动机时很少使用。而常用的是习惯法、包括经验法、类比法和试验法。经验法是指设计人员根据长期的工作经验积累，视玩具动作的类型，选择一种合适的电动机。例如，以前玩具中常用的是PZY131和PZY151型电动机，现在常用电动机类型为F130、F260、F280、R140、R260、R280等，再根据玩具的大小、质量、动作复杂程度等，确定具体的型号。类比法是指在现有的玩具中，找一个和自己设计的规格、尺寸、动作都差不多的
28、玩具，进行电性能测试，根据测试结果进行选择。试验法是指从常用的电动机类型中选一型号，进行设计计算，根据计算的结果试制机芯试样，在试样上加玩具的正常负载，测出其负载电流，再根据电动机特性曲线，查该电流对应的效率曲线是否接近最高点，如果则该电动机合适，否则更换电动机再进行试验。根据本设计的一些基础情况，这里我们运用了第三种方法，也就是习惯法中的经验法来选择电动机，通过查阅大量的相关资料，我们最终选择的电动机的型号是： F1302270。2.1.4电动机的各项参数F1302270型电动机的结构图F1302270型电动机的特征曲线型号F1302270，工作范围1.53.0V，工作电压3.0V空转时，转
29、速为17000RPM，电流为0.255A最大效率时，转速为13500RPM，电流为0.973A，功率为0.971W，效率为33.3%。最大功率时，转速为8530RPM，电流为1.857A，功率为1.476W，效率为25.0%。2.2定轴轮系机芯设计主要是轮系的设计，轮系通常介于动力源和执行机构之间，把动力源的运动和动力传递给执行机构。根据传动特点，轮系有笔筒的结构和类型，玩具机芯中常用的是定轴轮系，即所有齿轮几何轴线的位置在运转中均固定不变，但有的动作比较复杂的机动玩具也用到周转轮系。2.2.1轮系的传动比计算所谓的轮系的传动比，是指轮系中输入轴的角速度（或转速）与输出轴的角速度（或转速）之比
30、，即式中 ，分别表示输入轴和输出轴的角速度； ，分别表示输入轴和输出轴每分钟的转数。对于多级传动，定轴轮系的总传动比等于组成该轮系的各对齿和齿轮传动比的连乘积，起大小等于各对齿和齿轮中所有从动轮齿数的连乘积与所有主动轮齿数的连乘积之比。即定轴轮系的总传动比 = 各对齿和齿轮传动比的乘积= 齿轮转动的方向，可用（-1来确定，m表示轮系中外齿和齿轮的对数，若几所结果为正，说明主、从动轮转向相同；若计算结果为负，说明主、从动轮的转向相反。2.2.2定轴轮系的功用1、实现大传动比传动一对齿轮传动，一般传动比不得大于57，在需要获得大传动比时，可利用定轴轮系的多级传动来实现。2、实现分路传动利用定轴轮系
31、，可以通过主动轴上的若干齿轮分别把运动传给多个工作部件，从而实现分路传动。3、实现变速、换向传动利用主、从动齿轮齿数的变化实现变速；利用轮系中齿和齿轮对数的变化改变传动方向。2.2.3定轴轮系设计时的注意事项定轴轮系的设计主要是确定轮系中各对齿轮的齿数，要确定定轴轮系中各轮的齿数，关键在于合理的分配轮系中各对齿轮的传动比。为了把轮系的总传动比合理的分配给各对齿轮，设计时应注意一下几点：1、每一集齿轮的传动比要在其常用范围内选取。齿轮传动时，传动比为57；蜗杆传动时，传动比不大于80.2、当轮系的传动比过大时，为了减小外廓尺寸和改善传动性能，通常采用多级传动。当齿轮传动的传动比大于8时，一般应设
32、计成两级传动；当传动比大于30时，常设计成两级以上齿轮传动。3、当轮系为减速传动时（如电动玩具机芯），按照“前大后小”的原则分配传动比较有利。同时，为了使机构外廓尺寸协调和结构均匀，相邻两级传动比的差值不宜过大。运动链这样的=逐级减速，可使各级中间轴有较高的转速和较小的扭矩，从而获得较为紧凑的结构，提高机械效率。2.3动作输出的分析图2如图2是完整的机芯结构简图。图中机芯有两个动作输出轴A,B。A轴的两端安装两个迈步偏心轮，偏心矩对称相错，由齿轮Z带动，两个偏心轮作为行走机构的曲柄；B轴的两端安装两个偏心轮，两轮为套筒结构，分别由齿轮Z和Z带动，两个偏心轮作为眼镜腿两边摆动机构的曲柄。凸轮用来
33、驱动连接嘴部的从动杆，完成拱嘴的动作。与凸轮项链的齿轮Z，作为拱嘴是的发声轮。齿轮Z具有端面凸轮，相应的机芯箱壁位置有凹槽，齿轮转动过程中，两者相互作用，推动三联齿轮Z、Z、Z左右移动，改变传动链，完成迈步和拱嘴动作的变换。向前迈进时的传动路线为：，带动A轴转动 ，凸轮转动 ，带动B轴转动2.4各个齿轮的等轴测视图和部分数据的齿数为10，模数为0.3，分度圆直径为3，齿根圆直径为2.16，齿顶圆直径为3.6，齿轮厚度30。的齿数为54，模数为0.3，分度圆直径为16.2，齿根圆直径为15.36，齿顶圆直径为16.8，齿轮厚度10。的齿数为8，模数为0.3，分度圆直径为2.4，齿根圆直径为1.5
34、6，齿顶圆直径为3.0，齿轮厚度60。的齿数为42，模数为0.3，分度圆直径为12.6，齿根圆直径为11.76，齿顶圆直径为13.2，齿轮厚度10。的齿数为8，模数为0.3，分度圆直径为2.4，齿根圆直径为1.56，齿顶圆直径为3.0，齿轮厚度190。的齿数为46，模数为0.3，分度圆直径为13.8，齿根圆直径为12.96，齿顶圆直径为14.4，齿轮厚度10。的齿数为14，模数为0.3，分度圆直径为4.2，齿根圆直径为3.36，齿顶圆直径为4.8，齿轮厚度30。的齿数为18，模数为0.3，分度圆直径为5.4，齿根圆直径为4.56，齿顶圆直径为6.0，齿轮厚度80。的齿数为40，模数为0.3，分
35、度圆直径为12，齿根圆直径为11.16，齿顶圆直径为12.6，齿轮厚度10。的齿数为14，模数为0.3，分度圆直径为4.2，齿根圆直径为3.36，齿顶圆直径为4.8，齿轮厚度30。的齿数为40，模数为0.3，分度圆直径为12，齿根圆直径为11.16，齿顶圆直径为12.6，齿轮厚度10。的齿数为26，模数为0.3，分度圆直径为7.8，齿根圆直径为6.96，齿顶圆直径为8.4，齿轮厚度10。的齿数为26，模数为0.3，分度圆直径为7.8，齿根圆直径为6.96，齿顶圆直径为8.4，齿轮厚度40。的齿数为14，模数为0.3，分度圆直径为4.2，齿根圆直径为3.36，齿顶圆直径为4.8，齿轮厚度10。的
36、齿数为42，模数为0.3，分度圆直径为12.6，齿根圆直径为11.76，齿顶圆直径为13.2，齿轮厚度10。的齿数为42，模数为0.3，分度圆直径为12.6，齿根圆直径为11.76，齿顶圆直径为13.2，齿轮厚度10。2.5动作速度及时间分配各齿轮齿数为：=10;=54;=8;=42;=8;=46;=14;=18;=40;=14;=40;=26;=26;=42;=14;=42;=42迈步动作的传动比：右眼镜腿摆动传动比:左眼镜腿摆动传动比：拱嘴动作的传动比：由于与相连的驱动拱嘴的凸轮为三角形，所以凸轮从洞见摆动速度比凸轮快3倍，拱嘴动作实际传动比约为127，因而小猪拱嘴的斌率比迈步的频率慢一些
37、。由这几个数据比较看出，小猪行走速度较快，行走时眼镜慢慢摆动，拱嘴时眼镜摆动较快，大约是行走时的7倍多，这样，小猪一边拱嘴，一边发声、眼镜快速摆动，使得玩具更加生动有趣。两个动作的时间分配取决于齿轮上的端面凸轮以及相应的凹槽形状，在本课题中，凹槽弧长占整个圆的1/2，所以两个动作的时间基本相同，在一个运动循环内各占1/2。整个运动循环的频率则要看端面凸轮的传动比。； 即在一个运动周期内，小猪一条腿向前迈约7步，然后停下来，猪嘴拱约5下，再向前走。由于凸轮凹槽有过渡斜面，适当调整，数据可以取整。3电动小酷猪的各个动作机构的分析电动小酷猪的动作为四腿迈步向前走，走一段距离后停下来，嘴向下拱几下，拱
38、的时候发出“吃”、“吃”的声音，在行走和拱嘴的过程中，眼镜一直以不同的速度摆动的功能。3.1行走动作机构3.1.1四轮行走机构动作原理电动小酷猪采用的是四轮行走机构，四轮行走机构可以用两组曲柄导杆机构分别带动2个前腿和2个后腿，实现前、后腿的迈步运动。但是这样设计有2个缺点，一是使机芯结构变得复杂，因为需要在2个不同位置设计2个转速相同的动作输出轴，这样会增加零件的个数和机芯的结构尺寸；二是容易产生前、后腿动作不协调，因为一般动物行走时在对角线方向的两腿动作一致，一旦有安装误差或零件加工误差过大，很可能使步伐错乱。所以四足行走机构一般都是用一组曲柄导杆机构带动前腿的运动，再通过四杆机构，用前腿
39、的运动来带动后腿运动，这样既简化了机芯结构，又避免了前后腿之间运动的不协调性。四足行走机构原理及结构见图3。图3图3a是处在一侧的前后两腿的动作原理图，前腿是一个曲柄导杆机构，后腿是一个变化了的曲柄摇杆机构，为了调节腿部与地面接触的距离，在摇杆的固定位置增加了一个滑块，摇杆可以在里边上下滑动。如果玩具腿的长度较短，而且摆动量不大时，后腿可以不加滑块，这时后腿动作就由一个曲柄摇杆机构完成。由于前后腿机构共用一个曲柄，可以保证两腿动作协调一致，同时由于前腿和后腿的固定销分别处在连杆的上方和下方，可以使前腿向后摆动时，后腿正好向前迈步。图3b是四足行走机构结构示意图，机芯动作输出轴弯成曲轴，作为曲柄
40、带动前腿和后腿摆动，每条腿上都开有滑槽。从图中看出，在对角线方向的两腿运动方向一致。3.1.2四轮机构设计注意事项1、四足行走机构比两足行走机构运动要平稳，因此运动速度可以快些。2、腿迈动的步幅也不能太大，曲柄的长度要合适，否则会产生原地打滑现象。3、玩具的重心位置要合适，太靠前容易造成前足始终着地，而后足翘起；太靠后前足与地面的摩擦力不足，影响前进速度。4、如果是动物类的包绒玩具，脚底包绒一定要紧密，如果空隙太大，会造成原地踏步或行走速度太慢。3.1.3电动小酷猪行走机构图41驱动偏心轮；2前腿连接块；3前腿固定销；4外壳上连接销轴；5连杆；6后腿固定销；7后腿摆动限位槽；8后腿连接块如图4
41、为行走机构结构简图。行走机构由安装在机芯输出轴上的偏心轮1驱动，销轴4固定在小猪外壳上，由于前腿外壳形状尺寸的限制，不能直接与4相连，而是用固定销3与前腿连接块2固定在一起，再把连接块2上开滑槽与销轴4相连，这样偏心轮1、连接块2、销轴4组成曲柄导杆机构，在偏心轮1的驱动下，前腿迈动。后腿用固定销6与外壳、后腿连接块8连接在一起，外壳上开有滑槽7，6上的一个固定销插在滑槽里，连杆5 与偏心轮1、后腿连接块8 相连，由此1、5、8组成曲柄摇杆机构，带动后腿迈步。两腿拍动的角度再45左右，在玩具外壳上开有限位槽，可以适当控制步幅的大小。前腿连接块上滑槽的长度要大于两倍的偏心距，否则会发生卡死的现象
42、。3.2眼镜摆动机构眼镜摆动机构比较简单，它是利用了导杆机构的动作原理，见图5。图5b是机构原理图，图5a是动作机构简图。偏心轮由机芯的另一个动作输出轴驱动旋转，眼镜固接在连杆的销轴上随连杆摆动。图53.3拱嘴动作机构和发生机构拱嘴动作机构和发生机构都是由凸轮驱动，具体结构如图6所示。凸轮2与齿轮1为一体在齿轮带动下凸轮逆时针转动，凸轮从动件3绕定位销4顺时针摆动，猪嘴通过连接杆6与凸轮从动件3相连，绕定位销9逆时针摆动，从而带动猪嘴8绕定位销7向下摆动，完成向下拱嘴的动作。同时，从动件3上有一拨杆10，顺时针摆动时拨杆尖端插入齿轮11，发出摩擦声，拨杆是一个弯曲的薄片，有一定的回弹性，使齿轮
43、与拨杆间不至于卡死。从动件3上有一弹簧，当转到凸轮的平面部位接触时，带动从动件上摆，使拨杆与齿轮间断接触，这样就能发出“吃”、“吃”的声音。凸轮从动件的形状可以根据需要灵活设计，所以在本设计中，从动件上设计出一弯杆，不仅简化了机构，还可以保证小猪拱嘴和发生的一致性。图6结 论毕业论文是本科学习阶段一次非常难得的理论与实际相结合的机会，通过这次比较完整的机动玩具电动小酷猪的设计，我摆脱了单纯的理论知识学习状态，和实际设计的结合锻炼了我的综合运用所学的专业基础知识，解决实际问题的能力，同时也提高我查阅文献资料、设计手册、设计规范以及电脑制图等其他专业能力水平，而且通过对整体的掌控，对局部的取舍，以及对细节的斟酌处理，都使我的能力得到了锻炼，经验得到了丰富，并且意志品质力，抗压能力及耐力也都得到了不同程度的提升。这是我们都希望看到的也正是我们进行毕业设计的目的所在。 虽然毕业设计内容繁多，过程繁琐但我的收获却更加丰富。各种机构的工作原理，各种设备的技术要求，各种设计的注意事项，我都是随着设计的不断深入而不断熟悉并学会应用的。和老师的沟通交流更使我对本次设计有了一个全新的认识也对自己提出了新的要求，和同学的互相帮助是我解决的遇到的各种问题，同时也克服了出现的各种困难，通过这次毕业设计让我对玩具设计方面有了一个全面
