【正文】 ┊ 致 謝 在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的過程中，校內(nèi)的指導(dǎo)老師王紅軍，給予本人很多幫助和支持，在此表示感謝。 基于逆向工程的電動(dòng)玩具直升飛機(jī)的設(shè)計(jì) 28 參考文獻(xiàn) [1]王林，“中國玩具發(fā)展 30年”活動(dòng)跟蹤報(bào)道之五，盤點(diǎn) 2020中國玩具產(chǎn)業(yè) 跋涉艱難，期待春天，玩具世界， 2020,1 [2]玩具世界社論，成本質(zhì)量等九大因素制約玩具業(yè)發(fā)展，玩具世界， 2020， 6 [3]楊喜娟，武福，逆向工程及其在工業(yè)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用研究，甘肅科技， 2020,11 [4]田濤，陳揚(yáng)，史廷春，逆向工程與新產(chǎn)品設(shè)計(jì)，河北理工學(xué)院學(xué)報(bào)， 2020,11 [5]潘成林，微型電機(jī)，廣東：廣東科技出版社 ， 2020 [6] 王文廣，塑料材料的選用，北京：化工工業(yè)出版社， 2020 [7]劉瑞霞，塑料制品與加工，北京：科學(xué)技術(shù)文獻(xiàn)出版社， 2020 [8]沈世德，機(jī)械原理，北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 2020 [9]謝大康，產(chǎn)品模型制作，北京：化工工業(yè)出版社， 2020 [10] 中華人民共和國輕工行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，電動(dòng)玩具通用技術(shù)條件，北京：中國輕工總會， 1998 [11]中華人民共和國輕工行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，玩具電動(dòng)機(jī)，北京：中國輕工總會， 1998 [12]中華人民共和國家標(biāo)準(zhǔn)，機(jī)動(dòng)玩具機(jī)芯型號編制方法，北京：國家標(biāo)準(zhǔn)局， 2020 [13]靳桂芳，機(jī)動(dòng)玩具設(shè)計(jì)原理與實(shí)例，北京： 化學(xué)工業(yè)出版社， 2020 。 感謝母校 南京工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，為本人提供了良好的學(xué)術(shù)環(huán)境和學(xué)習(xí)氛圍。 5．對玩具外殼、聯(lián)接進(jìn)行強(qiáng)度的仿真分析，以獲得符合玩具安全標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計(jì)。 1. 對玩具進(jìn)行正向設(shè)計(jì)，進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)，應(yīng)該是玩具設(shè)計(jì)的主要的出發(fā)點(diǎn)。 通過本課題，使本人在玩具設(shè)計(jì)方面有一定的進(jìn)步，對于逆向的基本流程及設(shè)計(jì)要點(diǎn)有了比較深的掌握。 ，要嚴(yán)按照裝配設(shè)計(jì)的尺寸來建模。 電池箱、底盤和機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)裝配 將機(jī)械傳動(dòng)部分裝配成一個(gè)部件，并同電池箱、機(jī)械傳動(dòng)部分裝配在底盤上，成一個(gè)部件，如圖 。本設(shè)計(jì)采用此種形式，其結(jié)構(gòu)如圖 所示。 電池箱蓋設(shè)計(jì) 電池箱蓋結(jié)構(gòu)常用的有鉸鏈?zhǔn)胶屯评健ｋ姌O材料一般用黃銅皮、磷銅皮和馬口鐵制成。 本設(shè)計(jì)中由于高度相對較大，有足夠的空間放置電池，采用立式電池箱結(jié)構(gòu)。 測量、計(jì)算外殼間前后輪軸間距，設(shè)計(jì)底盤主要尺寸長度和寬度，考慮電池箱、回輪機(jī)構(gòu)、前后輪軸固定結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)底盤部裝如圖 。 圖 是玩具飛機(jī)的驅(qū)動(dòng)輪。它們之間配合時(shí)只需把輪芯壓入輪胎內(nèi)即可。橡膠 輪彈性好，與地面摩擦力大，適合做玩具的驅(qū)動(dòng)輪。 圖 機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)裝配數(shù)模 輪子的設(shè)計(jì) 行駛類玩具中輪子是比較重要的零件，輪子的設(shè)計(jì)直接影響到玩具的動(dòng)作效果和外觀。南京工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)論文 19 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝配成機(jī)芯時(shí)有上下固定板，上下固定板通過上下固定板間的塑料圓柱銷定位，螺釘固定。本設(shè)計(jì)中，以上三種齒輪均用到，具體結(jié)構(gòu)分別如圖 、 、 所示。 玩具齒輪按材料劃分主要有金屬、塑料兩種。小模數(shù)齒輪是指模數(shù)在 1mm 以下的齒輪，玩具中齒輪的模數(shù)大多在 ~ 之間。 本設(shè)計(jì)機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)如圖 所示。本設(shè)計(jì)需要三個(gè)運(yùn)動(dòng)，只采 用一個(gè)動(dòng)力源，主要采用分路傳動(dòng)來實(shí)現(xiàn)。由電動(dòng)機(jī)輸出軸 I 的 Z1 齒輪 ?軸Ⅱ的 Z2 齒 輪 ?軸Ⅱ的 Z3 齒輪 ?軸Ⅴ的 Z6 齒輪 ?軸Ⅴ的蝸桿 3?軸Ⅶ的蝸輪 2?軸Ⅶ的 Z7 齒輪 ?軸Ⅷ的齒輪 Z8?軸Ⅷ的凸輪 ?壓縮彈簧 7，使軸Ⅸ的齒輪與軸Ⅲ上的 Z9 齒輪嚙合，實(shí)現(xiàn)玩具飛機(jī)的原地回轉(zhuǎn)。至螺旋槳連續(xù)旋轉(zhuǎn)。 機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng) 根據(jù)本設(shè)計(jì)所需要的三個(gè)運(yùn)動(dòng)，其傳動(dòng)系統(tǒng)如圖 所示。 ，盡量使結(jié)構(gòu)簡化 盡量使用雙聯(lián)齒輪代替單個(gè)齒輪，使用玩具中的一些特殊機(jī)構(gòu)，如一齒差機(jī)構(gòu) ,以使機(jī)構(gòu)緊湊，減少所占空間。 玩具與其他產(chǎn)品相比壽命要求不高，但也不能一玩就壞。如電動(dòng)玩具中，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速一般在 8000~10000rpm，而玩具飛機(jī)為了達(dá)到跑動(dòng)的穩(wěn)定性，行走的速度一般每分鐘 200 轉(zhuǎn)左右，因此必須通過齒輪機(jī)構(gòu)降速來達(dá)到所要求的速度。其具有優(yōu)良的調(diào)速特性及寬調(diào)速范圍，最底與最高轉(zhuǎn)速可達(dá)到 1： 200，且調(diào)節(jié)性平滑、控制方便。一般玩具以干電池作為電動(dòng)機(jī)的能源，現(xiàn)在有些動(dòng)作較復(fù)雜，功能較多的玩具用充電電池，以延長電池的使用時(shí)間。 圖 螺旋槳總成 基于逆向工程的電動(dòng)玩具直升飛機(jī)的設(shè)計(jì) 14 第三章 機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 機(jī)動(dòng)玩具的主要特點(diǎn)是能表現(xiàn)各種各樣的動(dòng)作，動(dòng)作的產(chǎn)生離不開玩具內(nèi)部的動(dòng)力部分、機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)。 南京工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)論文 13 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 圖 葉片固定座 圖 是葉片的結(jié)構(gòu)。 圖 、右外殼聯(lián)接柱 螺旋槳的設(shè)計(jì) 在設(shè)計(jì)螺旋槳時(shí)，首先參照樣本模型，測繪其基本尺寸。螺釘一般設(shè)在玩具底面或者隱蔽的地方，如果不得不設(shè)在正面的話，可以在孔上做一些貼紙圖案或其他裝飾物，以保持玩具表面的整體性和美感。 粘接配合在玩具聯(lián)接中是常用的方法之一，本 設(shè)計(jì)中尾部側(cè)翼采用此種配合，聯(lián)接方法簡單。 配合的方式主要有華司配合、腳子配合、鉚釘配合、熱燙配合、卡扣裝配、按扣配合、粘接配合、螺釘配合。外形零件的配合結(jié)構(gòu)形式有多種，具體采用何種配合結(jié)構(gòu)需根據(jù)玩具的性質(zhì)來決定。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，要考慮玩具可能受到的各種損傷，將破壞的可能性 降到最低。 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)考慮消費(fèi)者使用的方便性，方便消費(fèi)者使用是擴(kuò)大銷路的方法之一。如金屬模的落料、沖孔、拉伸的各形狀最小極限尺寸；塑料模的脫模斜度、收縮變形、滑塊設(shè)置等南京工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)論文 11 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 工藝要求，在設(shè)計(jì)時(shí)都應(yīng)考慮到。 螺釘裝配是現(xiàn)代玩具裝配的主要形式，采用螺釘玩具易于拆裝、維修，也利于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化作業(yè)。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，除了盡量減少零件個(gè)數(shù)以外，還要考慮簡化裝配工序，采用簡易和快速裝配的設(shè)計(jì)方案。 可以采用，按照玩具的最佳壽命設(shè)計(jì)不同的配合結(jié)構(gòu)，如對于需要拆裝的玩具，采用螺釘聯(lián)接的方式；在滿足強(qiáng)度要求的情況下，采用不同截面形式，或采用加強(qiáng)筋的結(jié)構(gòu)，減少材料的使用，本課題在聯(lián)接柱的部分采用加強(qiáng)筋的形式；采用標(biāo)準(zhǔn)件和通用件，在玩具設(shè)計(jì)中，無論是機(jī)芯構(gòu)件還是外型構(gòu)件，標(biāo)準(zhǔn)化很重要，標(biāo)準(zhǔn)化使不少尺寸不一的零件成為少量的通用件， 大大簡化設(shè)計(jì)過程，現(xiàn)在機(jī)動(dòng)玩具中齒輪、軸、偏心輪等常用的零件都已實(shí)現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化或系列化，發(fā)條機(jī)芯、慣性機(jī)芯也都實(shí)現(xiàn)了規(guī)格系列化，這些機(jī)構(gòu)由專門的生產(chǎn)廠家生產(chǎn)，設(shè)計(jì)玩具機(jī)構(gòu)是只需選擇合適的型號即可。 內(nèi)臟結(jié)構(gòu)是指玩具內(nèi)部機(jī)芯、動(dòng)作執(zhí)行機(jī)構(gòu)之間的配合形式，如齒輪與軸、凸輪與軸、偏心輪與連桿、軸與機(jī)芯夾板、電動(dòng)機(jī)與機(jī)芯夾板等。如何減 少裝配工序、簡化裝配過程，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是否合理非常關(guān)鍵。曲面應(yīng)設(shè)計(jì)成參數(shù)化的形式，不要設(shè)計(jì)成非參數(shù)的形式，參數(shù)曲面容易調(diào)整修改。 圖 表面處理后的直升飛機(jī)外殼數(shù)模 。 此 款直升飛機(jī)的尾部比較短，整體比例不夠協(xié)調(diào)，本設(shè)計(jì)中采取加長尾部的修改，修改其尺寸以達(dá)到比例協(xié)調(diào)，整體美觀之目的。 基于逆向工程的電動(dòng)玩具直升飛機(jī)的設(shè)計(jì) 8 圖 重建后的直升飛機(jī)外表面 ，得到樣板飛機(jī)的曲面數(shù)模如圖 所示。為使曲面達(dá)到光順，構(gòu)建曲面前對曲線進(jìn)行光順，使其達(dá)到 G2 連續(xù)（即曲率連續(xù)），若曲線不能達(dá)到 G2 連續(xù)，對曲線進(jìn)行重新構(gòu)建。 圖 玩具飛機(jī)三角化后的點(diǎn)云 三角化后的點(diǎn)云，進(jìn)行曲面重構(gòu)。 生成的點(diǎn)云文件，一般轉(zhuǎn)成 IGES 格式，為后續(xù) CAD 軟件讀入做準(zhǔn)備。 利用激光三坐標(biāo)測量機(jī) (CMM)，對玩具直升飛機(jī)外殼進(jìn)行掃描。 本課題根據(jù)以上設(shè)計(jì)原則，結(jié)合市場調(diào)研決定玩具直升 飛機(jī)外殼整體采用白色 ABS+PC 塑料。因此，設(shè)計(jì)外殼時(shí)造型線條要簡潔、流暢，復(fù)雜的外形只會增加加工的難度。 ，色彩鮮艷 外殼設(shè)計(jì)前，首先要明確產(chǎn)品的定位，對消費(fèi)者年齡段、產(chǎn)品銷往的國家和地區(qū)人們的喜好、風(fēng)俗習(xí)慣、文化背景等，都要有詳細(xì)的了解，使設(shè)計(jì)具有針對性，在造型設(shè)計(jì)、色彩搭配上符合消費(fèi)者的心理和愿望。 外殼在玩具中的地位 從整體布置的角度，外殼尺寸主要由機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、底盤等尺寸決定，同時(shí)考慮玩具整體尺寸。 第二章 玩具飛機(jī)外殼及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 玩具外殼、機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)是構(gòu)成玩具飛機(jī)的二個(gè)主要部分。此款直升飛機(jī)基本具有飛機(jī)的功能，屬于中等復(fù)雜程度的 飛機(jī)。 電動(dòng)玩具飛機(jī)，根據(jù)復(fù)雜程度從低到高，主要有以下幾種。 高端設(shè)計(jì)、分析、制造軟件的廣泛應(yīng)用，為玩具設(shè)計(jì)擺脫傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)、制造模式提供了強(qiáng)有力的工具。 CATIA 的著名用戶包括波音、克萊斯勒、寶馬、奔馳等一大批知名企業(yè)。 CATIA 提供方便的解決方案，迎合幾乎所有工業(yè)領(lǐng)域的 大、中、小型企業(yè)需要。人體事的器官、骨頭和關(guān)節(jié)等的復(fù)制、傅 假肢制造。若將最終符合要求的模具測量并反求其 CAD 模型，這樣建立或修改的設(shè)計(jì)模型，可大大減少修模量，提高模具生產(chǎn)效率，降低模具制造成本。 逆向工程主要應(yīng)用情況如下 ［ 4］ ， CAD 模型時(shí)，通常采用逆向工程的方法復(fù)制相同的零件。 因此，應(yīng) 培養(yǎng) 中國玩具產(chǎn)業(yè)的 設(shè)計(jì)人才 ，主動(dòng)占領(lǐng)世界玩具產(chǎn)業(yè)的制高點(diǎn)，提升中國玩具產(chǎn)業(yè)的核心競爭力，打造中國玩具的自有品牌是中國玩具業(yè)的當(dāng)務(wù)之急 。但據(jù)國家質(zhì)檢總局去年公布的玩具抽檢結(jié)果，中國國內(nèi)市場的玩具質(zhì)量合格率僅為 %。 由于科研不足，創(chuàng)新能力弱，自有品牌少，中國已淪為