1、湖北文理学院理工学院本科生毕业论文设计 题 目 遇障能自动调向行驶的玩具车设计 系 部 机械与汽车工程系 专业班级 汽服1311 姓 名 张石伟 学 号 13343135 指导教师 王宏达老师 2023年5月14号毕业论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包括任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承当。作者签名： 2023年5月14日毕业论文版权使用授权书本毕业论文作者完全了解学校有关保障、使用毕业论文的规定，同意学校保存并向有关学位论文管理部门或机构送交论文
2、的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权省级优秀学士论文评选机构将本毕业论文的全部或局部内容编入有关数据进行检索，可以采 毕业论文。本毕业论文属于 1、保密囗，在 年解密后适用本授权书2、不保密囗 。请在以上相应方框内打“作者签名： 2023年5月14日导师签名： 2023年5月14日摘 要随着计算机、微电子、信息技术的开展，智能化技术的开发速度越来越快，智能度越变越高，应用范围也得到了很大的扩展。智能设备作为现代的新创造，是以后的开展宏观方向，它可以按照预先设定的模式在一个环境里能够自动的运作，不需要人为的管理，可应用于科学勘探等重要用途。智能电动小车就是其中的一个细小表达。设计者可
3、以通过软件编程实现它的行进、循迹、停止的精确控制以及检测数据的存储、显示，无需人工干预。虽然智能玩具汽车越来越受小孩子以及大人的喜爱，但我们传统的玩具车依然也很受迎。鉴于此，本次课题将围绕如何在小车遇到障碍物调向这方面进行研究继而到达在传统玩具车的根底上增加其功能的目的。本设计通过遇障碍能自动调向玩具车在遇到障碍物时两个驱动轮5将打滑，使行星架回转，即改变了玩具车的前进方向，假设该方向没有障碍物，玩具车即沿该方向前进。本装置放在玩具车的前部，玩具车的前轮实际上是悬空的，并不着地，而后轮虽然着地，却是随动的。由于该轮系为具有两个自由度的差动轮系，故玩具车的运动将受最小阻力定律的支配。因此此玩具车
4、在遇到障碍物时能很好的调向。简单，较容易实现。关键词：遇障碍小车；结构设计；功能分析AbstractWith the rapid progress of computer, microelectronics, information technology, intelligent technology development is more and more fast, more and more high intelligent degree, range of application has been greatly extended. Intelligent electric car i
5、s one of the embodiment. Designers can travel through software programming to realize its stop, tracking, accurate control and testing data storage, display, without human intervention. Although intelligent toy cars is more and more popular among children and adults, but our traditional toy cars are
6、 still very popular. In view of this, this topic will revolve around how to encounter obstacles the car tuning into this aspect research and achieved on the basis of the traditional toy car to increase its function. This design can automatically adjust to the toy car through encounter obstacles when
7、 encounter obstacles two driving wheels 5 will skid, restore planet carrier, namely the change of the direction of the toy car, if the direction without obstacles, along the direction of the toy car. This device in the front of the toy car, toy car front wheel is impending, actually is not on the gr
8、ound, and then wheel while landing, follow-up. Due to the gear train with two degrees of freedom differential gear train, thus the movement of the toy car will be subject to the law of least resistance. Therefore this toy car in the well tuned to the obstacles. Simple, easy to implement. Keywords: E
9、ncounter obstacles cars; Structure design; Functional analysis 目录Abstract 第一章 导论- 2 -1.1 研究的背景- 2 -1.2 遇障碍调向玩具车的根本原理和根本知识- 2 -1.3.1 现实机械设计中的问题及解决- 3 -1.3.2 Pro/E 软件在产品开发中的应用- 4 -1.3.3 Pro/E 软件在产品开发过程中的应用- 4 -1.3.4 本文的主要内容- 5 -第二章 系统设计- 6 -2.1 玩具车惯性机芯各参数之间关系的理论推导- 6 -2.1.1 玩具车的运动过程- 6 -2.1.2 玩具车运行过程的
10、数学模型- 7 - 9 - 9 - 10 -2.3 本设计的创新之处- 10 -第三章 结构设计- 11 -3.1 总体方案设计- 11 - 13 -第四章 遇障碍玩具车的路径规划- 25 -4.1 路径规划的实现- 25 -第五章 系统的总体设计方案- 28 -5.1 总体功能分析- 28 -5.2 系统的总体框图- 28 -5.3 系统的平安性- 29 -5.4 遇障碍自动调向玩具车的材料分析- 29 -主要参考文献- 32 -致 谢- 34 -第一章 导论1.1 研究的背景高科技玩具车的风行使得那些发条、惯性玩具车大为失色，被冷落一角。但惯性玩具车不需要电驱动，所以没有污染，是一种节能环
11、保型产品。且随着注塑技术的进一步成熟，使得复杂的玩具车外形可以以低廉的价格制造出来，从而又使得惯性玩具车具有低本钱的优势。在实际应用中如果充分利用惯性玩具车环保、节能、本钱低的优点，进行更合理的结构设计，优化产品的性能，那么在市场上惯性玩具仍将具有一定的竞争力。事实也证明了这一点，许许多多的儿童都拥有这样的惯性玩具车。对于0-3岁的幼儿来讲，他认识世界的过程是由“感觉+动作来完成的。对于拿在手的玩具，他们喜欢用他们的肢体来认识和探索，从而得到身心满足。这些幼儿们由于语言开展还不成熟，思维能力还不完善，所以他们的肢体成了他们学习的工具。在对待玩具上，会有些“暴力，在这个时候，精美、价高的高科技玩
12、具就会变成一种危险。功能的复杂是以结构的复杂为本钱的，这些设计复杂的高科技玩具，其中有许多细小零件，如果宝宝们不小心的话，误吞、划伤就会发生。另一方面，这也造成了玩具车和金钱的浪费。相反，一些价格不太贵、制作较简单又相对结实的玩具车更受家长的青睐。对家长们而言，机构简单、功能多样化、价格实惠的玩具就变得尤为重要。鉴于此，我们在惯性玩具车的根底上，做了一些改善使其能够在惯性玩具车遇到障碍物能够迅速做出调向，即我们所说的遇障碍调向玩具车。1.2 遇障碍调向玩具车的根本原理和根本知识图示为玩具车遇障后能自动调向行驶的装置。其中轮1由原动机电动机、发条驱动，轮2 为端面齿轮图b为其在圆柱面上的齿形，轮
13、3为圆柱齿轮，其与轮2的啮合相当于锥齿轮传动，件4为行星架，轮5为驱使玩具车运动的驱动轮。本装置放在玩具车的前部，玩具车的前轮实际上是悬空的，并不着地，而后轮虽然着地，却是随动的。由于该轮系为具有两个自由度的差动轮系，故玩具车的运动将受最小阻力定律的支配，当玩具车的前进方向受阻时，两个驱动轮5将打滑，使行星架回转，即改变了玩具车的前进方向，假设该方向没有障碍物，玩具车即沿该方向前进。1.3 Pro/E 在机械设计中的应用1.3.1 现实机械设计中的问题及解决在机械产品零部件的设计过程中 运动机构的空间干预问题历来都是难以处理的问题。由于用一般作图法很难获得结果 在没有足够验证手段的情况下 设计
14、者通常先凭感觉设计出一个大致的形状 然后在生产出样件时 才能进行实际装配检验 发现问题后修改原先的设计 必要时还要进行屡次的实际装配检验。如此反复 直到消除干预为止。但有些情况很难在实际装配检验中模拟。这样 设计者不得不在这种细节问题上消耗很大的精力 这在很大程度上降低了设计效率 湮灭了设计灵感。而有些错误又往往具有很强的隐蔽性 有些甚至潜伏至产品的批量制造阶段 给生产造成不应有的损失。因此 利用计算机这一现代工具合理地解决这些问题无疑具有一定地现实意义。1.3.2 Pro/E 软件在产品开发中的应用Pro/ENGINEER是美国PTC公司的产品，于1988年问世。20多年来，历经屡次改版，己
15、成为全世界最普遍的3D CAD/CAM系统，广泛应用于电子、机械、模具、工业设计、汽车、自行车、航天、家电、玩具各行业。Pro/ENGINEER是全方位的3D产品开发软=包，和相关软件Pro/DESINGER(造型设计)、Pro/MECHANICA(功能仿真)，集合了零件设计、产品装配、模具开发、加工制造、饭金件设计、铸造件设计、工业设计、逆向工程、自动测量、机构分析、有限元分析、产品数据库管理等功能，从而使用户缩短了产品开发的时间并简化了开发的流程; 1.3.3 Pro/E 软件在产品开发过程中的应用1.产品外观造型设计 在产品进行设计之前，首先要搞清楚利用软件进行设计的步骤或流程，使用Pr o /ENGINER一般要遵循图1-3流程。进行产品剖析 确定产品结构的选择合理的造型方法进行设计对边、角 以圆弧或曲面的形式进行光滑过渡对曲面的光滑行进行评估检测如果不符合要求 那么修改参数