1、 机械创新设计方法结课报告设计题目： 太阳能四驱玩具车 学生姓名： 胡泽林 学 号： 083004010306 班 级： 机械三班 任课教师：邹 琳2011 年 6 月 8 日- 1 -一拟定设计任务书（设计原由，设计技术条件，设计内容，设计对象说明）1. 设计原由本人参加过全国大学生工程训练综合技能大赛，在此次比赛中，我选择的是命题二，让我了解到了太阳能的实际运用，让我感觉到了新能源与实际生活结合起来是完全可行的，而且通过合理的应用就能到达非常好的效果。此次比赛还在连杆以及传动机构上激发了我们的创新思维，通过运用这些简单有效的机构就能实现我们所需的运动规律。所以由这次比赛我最终构思处了这样一
2、个课题：太阳能四驱玩具车。我设计的这个玩具车用太阳能提供能量的具有自行转向功能的四驱运动玩具车。2. 设计技术条件太阳能四驱玩具车相对于上次实验中的能绕障碍物的太阳能玩具车主要有外形设计和机构设计，主要运用了 solidworks 和 CAD 两个软件来进行设计。其中，用solidworks 软件对玩具车进行三维建模，包括外观的曲面设计和机构设计，而 CAD软件则用来绘制工程图以及机构运动简图等。3. 设计内容本次太阳能四驱玩具车的设计内容主要包括四个方面： 能量控制部分：太阳能四驱玩具车采用太阳能提供能量，众所周知，太阳能是一种清洁能源，在实际生活中应用的很多，如何更广泛的使用太阳能也是未来
3、发展的一个方面，所以在本次的设计中采用了太阳能。 外观设计：由于上次玩具车采用的是 F1 赛车的外形，所以本次玩具车我采用了另外一种外形，也就是新型概念跑车的外观，采用了大量的复杂曲面造型，因此也成为了本次设计过程的一大亮点。 结构创新：太阳能四驱玩具车采用了齿轮传动机构和曲柄滑块联动机构，- 2 -分别用于传动机构和转向机构，就能实现在玩具车前进的同时转向。 控制方式创新：其实就是自动转向功能，意思就是说，只要在有合适的太阳光的照射下，按下开关就能使太阳能四驱玩具车前进并且自动转向，与市场上的遥控形式的是不同的，遥控形式的玩具车采用的电力控制，而该玩具车采用的是纯机械装置自动控制。4. 设计
4、对象说明设计对象为太阳能四驱玩具车，具有的自动转向功能，能够绕过一定的障碍物，相对于上次的玩具车，这次是四轮驱动的，后面两个车轮是驱动轮，前面两个是转向轮，这两个转向轮是同时转向的，结构很简单。其次就是玩具车完全由太阳能提供能量，太阳能做为了动力源。二功能原理与工作原理分析1. 功能原理分析本次太阳能玩具车的功能原理与上次实验中的能绕障碍物的太阳能玩具车的基本上是相同的，也就是玩具车的轨迹都是走蛇形曲线，能绕过规定的障碍物，达到勾起小孩子兴趣的目的。完全由太阳能提供能量，对环境污染小，算得上是一种绿色设计产品，在此就不做过多的阐述了。2. 工作原理分析工作原理分析包括三大部分，能量控制部分、传
5、动工作原理分析和转向工作原理分析，现详细的分析，如下： 能量控制部分：完全和上次实验中的一样，本来想利用风能的，因为汽车在前进的过程的会产生很多股阻碍其前进的气流，形成逆风，如果能够利用这种逆风，汽车是不是会跑的更快呢？这也是在跟同学讨论的过程中突然想到的，但目前还不知道这么去运用它，就再次的利用太阳能吧。能量的传递系统为：太阳能太阳能电池板（玩具车的外形采用太阳能电池的设计）电能微型电动机机械能，最终转换为机械能驱动传动机构和导向部分运动，使玩具车运动起来。 传动机构工作原理分析：传动机构还是采用的齿轮传动机构，通过齿轮的传- 3 -动，把电动机的纵向圆周运动转化为曲柄的横向旋转运动，一共有
6、三个直齿轮和两对锥齿轮，其机构运动简图如下： 驱动轮曲柄图 1 传动机构运动简图 转向工作原理分析：对于转向结构，包括两个同时转向的转向轮和曲柄滑块联动机构，其中两个转向轮是同时的，并且同时前进，所以在转向轮中的万向节上装有滚动轴承，转向和前进得以同时进行，其机构运动简图如下：图 2 转向机构运动简图三国内外同类产品现状- 4 -四驱车在中国的发展同样是风起去涌，方兴未艾。90 年代初奥迪玩具实业有限公司从日本引进技术，开始生产系列四驱车。经过几年的发展，奥迪公司已具备了自发研制和生产的能力，尤其是 99 系列以其多变外型广受车迷喜爱。四驱车模是一项有着广泛群众基础、健康有益的体育活动，它有利
7、于青少年增长知识、开阔眼界，培养他们动手动脑的能力，有利于青少年综合素质的提高。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。四机构方案评价机构方案评价评价指标 具体项目1 2A运动指标1. 运动规律、轨迹2. 运转速度、运转程度沿着某一方向走正弦或余弦曲线，运行速度会时刻都在变化，没有一个固定的值也是走的
8、 S 形曲线，运动起来跟稳定一些，更平稳一些，速度也是时刻变化的B工作性能1. 效率高低2. 使用范围结构简单，工作效率相对较高，使用范围单一结构相对负载一些，工作效率较低，使用范围相对要广些C动力性能1. 承载能力2. 传力特性3. 振动噪音三轮结构承载能力较差，传动部件较少，传力特性好，噪音小四轮结构承载能力较好，传力特性较好，不过噪音较大D经济性1. 加工难易2. 维护方便性3. 能耗大小外形和地底板都可铸成，维护容易，不需要耗能，只需要阳光同方案 1 一样，外形和底板都可铸成，有太阳光就能动E结构经凑1. 尺寸2. 重量3. 结构复杂性整体尺寸较小，材料都可用塑料的，较轻，只有一个曲柄
9、滑块机构，结构简单整体尺寸相对大些，同样用塑料制成，很轻，结构相对要复杂些- 5 -齿 轮 1齿 轮 2齿 轮 3齿 轮齿 轮 5驱 动 轮 oAB五两种方案的机构（结构）构型（要求绘制机构运动简图或示意图；） 1. 方案一和方案二的能量控制部分都是一样的，如小图所示：2. 传动机构运动简图比较： 驱动轮曲柄方案一 方案二 3. 转向机构运动简图- 6 -方案一 方案二六确定最佳方案并阐述所选方案功能及工作原理总的来说，对于此两种方案，其中方案二更好些，也就是四轮驱动的玩具车，更具有代表性，四轮驱动总体稳定性能更好，更优越，虽然结构复杂了些，但是总体上还是很好的，能够实现走正弦或余弦曲线的功能
10、，能自行转向，绕过一定的障碍物。在太阳光的照射下，由太阳能电池板吸收能量并转化成电能，通过电容的储能，传送到电动机，由电动机把电能转化成机械能，从而带动传动机构运动，把电动机的圆周运动转化为曲柄的旋转运动，然后传到导向机构，进行转向，实现规定的运动。七结构设计（另附图纸）(包括所承担工作所起的作用； 3D 建模的零件名称，数量，将相应的图剪贴在实验报告中；完成工作所遇到的问题及解决方法) 零件名称 数量 零件名称 数量零件 1（车声外壳） 1 零件 8（电动机） 1零件 2（车轮） 4 零件 9（传动轴 3零件 3（驱动轴） 1 零件 12（曲柄） 1零件 4（滚动轴承） 7 零件 13（连杆
11、） 2零件 5（直齿轮） 3 零件 14（万向节） 2零件 7（锥齿轮） 4 零件 16（底板） 1- 7 - 8 - 9 -此次设计中，使用了 solidworks 软件对玩具车模型进行设计，让我感觉solidworks 软件的功能比较强大，但是对于曲面造型的设计，自己还不是很熟练，或者是或还不能够很灵活的使用此软件进行复杂全面的设计，比如说此次的外形设计，模仿的是新型概念车的外形，虽然能够通过 solidworks 软件把每一块曲面建起来，但是最终不能使曲面缝合在一起，不能形成一个整体，也就不能加厚了，这是一个难题。最后只能把其中能够缝合的就连起来，不能缝合的就单独加厚了。- 10 -八本
12、项设计的创新点1. 外观设计：本次太阳能四驱玩具车采用的是新型概念跑车的外形，是本次设计的一大亮点，漂亮好看的外观总能第一时间就能吸引人们的眼球，所以外观设计绝对是一个很重要的部分。通过 solidworks 软件的曲面设计功能，最终设计出了次外形。2. 结构设计：该玩具车改用四驱结构，传动部分仍然采用齿轮传动，但是导向机构采用的曲柄滑块联动机构变得更加有趣，其中零件 15（连杆）同时做两个方向的运动，形成了复合运动，最终实现转向。九本项设计的应用和发展前景太阳能四驱玩具车用于小孩子的娱乐活动，结构简单易行，能够被广泛应用。近几年我国玩具汽车行业发展速度较快，受益于玩具汽车行业生产技术不断提高
13、以及下游需求市场不断扩大，玩具汽车行业在国内和国际市场上发展形势都十分看好。据统计，在中国 13 亿多人口中，14 岁以下的少年儿童及婴幼儿便接近 3 亿多人，- 11 -占全国人口的 25%，占全球适龄儿童的 1/3 左右。我国城市儿童有 8，000 万人，他们构成了一个异常庞大的玩具销售费群体。但是如何在这种激烈的竞争中生存下去，只有创新。创新才能走的更长。十完成此次机械创新设计方法结课报告的收获和体会此次报告让我对 solidworks 软件操作更加熟练，通过外观设计和结构设计，让我对机械方面的设计工作又有了更深的了解，对创新有了更多想法，有了更深刻的体会。想像力比知识更重要，因为知识是有限的，而想像力概括着世界的一切，推动着进步，并且是知识进化的源泉。严格地说，想像力是科学研究的实在因素。知识本身不会使一个人具有创造力。创造力的真正关键在于如何活用知识。活用知识和经验来寻找新点子、新创意，就是培养创造性思考所需的态度。只有不断的创新，我们的发展道路才能更宽阔。
