毕业设计论文四驱车的仿真设计.doc

火炬大学毕业综合实践项目项目名称： SolidWorks 四驱车的仿真设计 作 者： 林竹子 学 号： 080702540 系 别： 机械系专 业： 机电一体化 指导老师： 江大海 专业技术职务 教授 火炬大学教务处制目 录目 录 1摘 要 2一、 概述 31—1 玩具的市场调查 31—2 四驱车简介 31—3 开展玩具四驱车科普活动的社会意义 41—4 玩具四驱车开发的前景 41—5 毕业设计题目的确定 5二、 玩具四驱车的设计过程 62—1 玩具四驱车的总体设计方案 62—2 玩具四驱车的具体设计方案 7三、 玩具四驱车各齿轮的设计计算 123—1 齿轮简介 123—2 玩具四驱车各齿轮几何尺寸的计算 12四、 玩具四驱车的实SolidWorks体建模 174—1 玩具四驱车零部件的SolidWorks实体图 174—2 玩具四驱车的装配图 424—3 玩具四驱车的爆炸图 43五、 结论 45六、 参考文献 46摘 要本毕业设计的主要目的是为了开拓广大的玩具市场和满足爱车一族的珍藏喜好。

本毕业设计主要内容是设计按真四驱车缩小32倍对四驱车进行仿真设计造型，因考虑成本且实现运动和仿真，本设计简化了其结构而设计的四轮驱动模型车本设计的材料选用塑料，以便减轻车子的负载和降低成本把原本的动力源发动机改为电机驱动，通过简单的齿轮传动，改变运动方向和速度，使得轮轴的旋转，从而带动车轮的旋转，让车子运动起来，以达对真四驱车的运动仿真本设计除了对玩具四驱车造型设计和运动，传动设计外，还熟练的应用SolidWorks软件对玩具四驱车进行了零部件的实体建模和装配一、 概述1—1 玩具的市场调查根据调查分析，随着中国经济的发展，中国城乡居民的消费支出中，玩具类支出将越来越大中国16岁以下儿童有3.6亿左右，占人口的比重约20%如果中国玩具消费达到亚洲平均水平，市场规模预计将突破300亿元人民币内地玩具市场未来将以每年40%的速度增长，到2010年，销售额将超过1000亿元人民币另外近年来随着玩具产业法规不断出台，玩具行业规范不断改进，玩具知识产权保护意识在不断加强，中国玩具企业正由“来料加工”型走向“自主创新”型 随着玩具行业发展的需要，机械在玩具中应用的越来越广从设计到制造都与机械有一定的联系，例如：设计玩具零部件的外形，结构，机械运动原理，模具的设计与加工，塑料零件的注塑成型等等都离不开机械理论。

1—2 四驱车简介四驱车简单的说就是有前后差速联动四轮驱动的汽车，简称四驱车英文缩写：4WD因为发动机动力传至四个轮胎，所以四轮都可发力，普通两驱车当其中的一只驱动车轮打滑时，其他的驱动车轮也会失去动力，这时，车子便不能行驶了，如果车子是四轮驱动的话，那么另外的两只车轮仍然能发挥牵引力因此四驱车越野性能优越，在野外山坡、滩涂、泥地、沙漠也可以应付自如（当然也得看车的品牌和质量如何）1—3 开展玩具四驱车科普活动的社会意义  开展四驱车科普活动，具有深远的社会意义四驱车模竞赛运动集力学、机械学、电学、电磁学、材料物理学、空气动力学、美学、行为学为一身，具有很强的知识性、趣味性、是培养青少年动手技能的好方法，是素质教育的有效补充国家教委、国家体委非常重视从96年开始将此项活正式列为第年的车模比赛活动这样，一个蓬蓬勃勃的四驱车科普活动在全国普遍兴起通过拆装模型，提高了动手能力，识图能力，又掌握了大量科学知识，启迪智慧，锻炼判断能力及分析和解决问题的能力可以掌握大量有关机械制造、构造知识，使学生开拓视野，提高综合素质为振兴祖国的汽车和制造工业做出应有的贡献 1—4 玩具四驱车开发的前景  玩具四驱车开发具有广阔的前景，它具有以下六点独特之处：  1．这一活动所需的经费少，容易开展。

十几元一台车，可以做到人手一辆  2．不受场地，气候等条件的限制，开展条件宽松  3．可单人活动，又可集体活动，形式多样化  4．具有极强的趣味性，深受广大青少年的喜爱  5．既能培养学生动手动脑的能力，又能培养他们拼搏向上，自立自强的精神  6．能培养孩子们团结协作的集体主义精神  综上所述，开展四驱车科普活动，不仅是提高广大青少年科技素质的需要，也是培养他们成为21世纪国家栋梁之材的实际措施，同是还是落实科技兴国的实际步骤1—5 毕业设计题目的确定根据以上的市场调查，我决定把玩具四驱车作为我的毕业设计课题让玩具四驱车除了具备真四驱车的外形外，还要让它能在赛道上跑起来从而开拓广大的玩具市场和满足爱车一族的珍藏喜好通过对玩具四驱车的设计，检查了我在校三年来所学的基础理论知识与实际生产经验相结合的能力它要求学生全面地综合运用本专业及其有关课程的理论和实践知识培养了学生运用机械设计基础以及涉及的有关课程（机械加工工艺、公差配合与技术测量、机械制图、AutoCAD、SolidWorks等）的知识，结合生产实习中学到的实践知识，培养独立地分析和解决设计的问题的能力培养学生熟悉并运用有关手册、规范、图表等技术和资料的能力。

进一步培养学生识图、计算机绘图、设计运算、工艺编排和编写技术文件等基本技能使学生可以更好的把学到的理论运用到实际生产中，并在实践生产中巩固了过去所学的二、 玩具四驱车的设计过程2—1 玩具四驱车的总体设计方案因为玩具四驱车是按真四驱车缩小32倍进行仿真设计造型，所以它的外形轮廓尽量要保持原本的外形轮廓我初步把外形轮廓定为车身长100cm,宽50cm，高26cm基本轮廓如图（图2-1）所示：图2-1 玩具四驱车轮廓图怎么让四个轮子同步运动起来呢？经过思考，我想出动力部分采用电机通过把电池的电能转化成机械能，然后经过不同的齿轮把机械能传递到轮轴上，带动车轮的旋转我之所以选择用齿轮作为传动零件，是因为齿轮，轮轴和电机都是旋转运动，齿轮可以传递运动的方向和力，且可以改变运动方向，其瞬时传动比恒定，传动效率高，可以通过齿轮比调节运动速度正好符合了玩具四驱车的传动要求传动方案大致设计如图（图2-2）所示：图2-2 玩具四驱车传动设计图2—2 玩具四驱车的具体设计方案在这里，我将介绍一些主要零件的设计，如动力部分、传动部分、车身、车壳的在设计时所采用的具体方案2—2—1 玩具四驱车的动力部分玩具四驱车动力部分的结构组成：电动机（马达）1个、导电片3个（前置1个，后置2个）、开关钮1个、AA电池2个形成完整的直流闭合回路。

玩具四驱车动力的工作原理：可控地将直流电能转变成稳定的机械能，并以运轮圆周转动形式输出玩具四驱车动力部分的设计：我首先根据总体设计方案先确定电机的型号，选用130型电机电压2.4-3V，这个型号电机为玩具类行业广泛应用的一种电机，且体积和功率符合设计要求有了电机，当然要设计一个回路电流，我选用了3个导电片,一个导电片连接电池与电机正极（如图4-3 b），一个导电片连接电池与电机负极（如图4-3 c），还有一导电片连接电池正负极（如图4-3 a），形成一个封闭的回路最后当然还要设计电路中必不可少的开关以闭合，断开电路因为导电片是具有导电特性的金属物质，它经挤压变形后有一定的回弹力，所以我把开关设计成可以旋转的简单形状（如图4-5），通过旋转开关，开关与导电片之间形成挤压，推动导电片闭合，接触电池，形成闭合电路，当反方向旋转开关，导电片由于会恢复形变，有一定的回弹力，导电片与电池断开，形成断开电路 2—2—2 玩具四驱车的传动部分 玩具四驱车传动部分的结构组成：冠状齿轮1个、高动力输出齿轮1个、盘状齿轮2个、小齿轮3个、短齿轮轴1根、长齿轮轴一根、六角轴2根玩具四驱车传动的工作原理：通过组齿轮的变速，将电动机产生的动力，按一定传达动比，传递给车轮，从而使四驱车产生运动。

玩具四驱车传动部分的设计：电机轴上装一小齿轮，小齿轮与电机轴过盈配合，小齿轮带动冠状齿轮，冠状齿轮轴设计为圆柱形，与冠状齿轮间隙配合，使得冠状齿轮可以绕Y轴旋转运动，冠状齿轮带动高动力输出齿轮，高动力输出齿轮装在轮轴上，为防止旋转打滑，轮轴设计为六棱柱（六角轴），盘状齿轮以同样的方式装在六角轴上，通过一中轴齿轮带动前盘状齿轮的旋转，使得前六角轴跟着旋转，驱动四个轮子的旋转具体传递顺序如图（图2-3）所示：图2-3 动力零件传递顺序2—2—3 玩具四驱车的车壳、车身及附件 车壳车身及附件的组成  ：车壳1个、车身1个、车轮4个、轮胎4个、前齿轮盖1个、后齿轮盖1个、电机套1个、电机盖1个、电池2个、车轴（六角轴）2个、轴垫圈4个、轴套4个、凤尾1个、塑料导轮6个、垫圈8个、螺丝钉8个车壳设计：车壳只是一个外表，要求造型漂亮，形状要对真四驱车仿真，有一定的流线在设计的过程要考虑怎么与车身配合，我通过键槽和连接件把车壳与车身固定还要考虑其尺寸要求，装配问题，所以我把车壳内部全部设计为空心，一是为了减轻车的重量，二是降低成本，三是给予其他零件留出一定空间，防止装配时有干涉现象设计如图（图4-20）所示。

车身设计：车身是四驱车的支架，连接承载所有配件在设计时主要考虑的是把动力部分和传动部分及其他附件怎么合理的安装进车身其中包括轮轴，开关，电导片，电池，电池扣，电机，齿轮，齿轮箱的定位由于车子在行驶的过程中会发生冲撞，我在车子的前方设计了一个龙头，龙头设计成弓字形，可形成一定的弹性变形，从而起到缓冲作用在车子中部添加了一个龙身，龙头和龙身上装有导轮，以引导车子的行驶方向设计如图（图4-18）所示车轮轮架设计：车轮不用说，当然是设计成圆柱形其与车轴（六角轴）连接，连接孔设计成六角孔，与车轴（六角轴）过盈配合，防止车轮打滑自转而引起车子在行驶中自动转向设计如图（图4-26）所示轮胎设计：设计成圆管状，用橡胶材料与车轮过盈配合，在轮胎的外表面设计有条纹，以增加车轮与地面的摩擦因为橡胶材料有很大的弹性，相当与汽车内胎冲气的原理，所以还能让车子在行驶中起到平稳的作用设计如图（图4-28）所示导轮设计：设计成圆柱形，可以旋转，减小车身与轨道立墙间的滚动磨擦，引导行驶方向，提高车速，给予车身一个向下的力，从而抵消车子高速通过弯道时产生的离心力防止翻车，飞车装在车子龙头，龙身，凤尾上设计如图（图4-32）所示。

三、 玩具四驱车各齿轮的设计计算3—1 齿轮简介齿顶圆：过齿轮各齿顶所作的圆，其直径和半径分别用da和ra表示齿根圆： 过齿轮各齿槽底部的圆，其直径和半径分别用df和rf表示分度圆： 齿顶圆和齿根圆之间的圆，是计算齿轮几何尺寸的基准圆其直径和半径分别用d和r表示基圆： 形成渐开线的圆，其直径和半径分别用db和rb表示齿顶高、齿根高及齿全高： 齿顶高为分度圆与齿顶圆之间的径向距离，用ha表示；齿根高为分度圆与齿根圆之间的径向距离，用hf表示；齿全高为齿顶圆与齿根圆之间的径向距离，用h表示，显然h=ha+hf齿厚、齿槽宽及齿距： 在半径为rk的圆周上，一个轮齿两侧齿廓之间的弧长称为该圆上的齿厚，用sk表示；在此圆周上，一个齿槽两侧齿廓之间的弧长称为该圆上的齿槽宽，用ek表示；此圆周上相邻两齿同侧齿廓之间的弧长称为该圆上的齿距，用pk表示，显然pk=sk+ek分度圆上的齿厚、齿槽宽及齿距依次用s、e及p表示，p=s+。