【正文】 和國(guó)輕工行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，玩具電動(dòng)機(jī)，北京：中國(guó)輕工總會(huì)， 1998 [12]中華人民共和國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，機(jī)動(dòng)玩具機(jī)芯型號(hào)編制方法，北京：國(guó)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 。 3．對(duì)塑料結(jié)構(gòu)件的設(shè)計(jì)，需要有更多的工程背景；對(duì)塑料件的注射過(guò)程進(jìn)行模擬，以分析塑料件結(jié)構(gòu)對(duì)注射工藝的 影響，以獲得較好的注射件結(jié)構(gòu)。 ，不同的部件再進(jìn)行裝配，可以在早期發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，解決問(wèn)題比較方便。采用整體式結(jié)構(gòu)，兩圓軸同外殼相聯(lián)接。電極片在電池箱中的安裝，在電池箱內(nèi)部?jī)啥俗⑸溆胁宀?，把電極片插入槽中，再通過(guò)電極片上的腳子固定。 電池箱設(shè)計(jì) 電池箱是存放干電池的一個(gè)部件，其結(jié)構(gòu)主要有立式、臥式、 手操縱式、分離式。 本設(shè)計(jì)的驅(qū)動(dòng)就輪采用了橡塑組合輪。 玩具中的輪子主要有三類，即全塑輪、全橡膠輪、橡塑組合輪。圖 是本設(shè)計(jì)中的控制凸輪，由于玩具飛機(jī)中對(duì)運(yùn)動(dòng)要求不高，凸輪廓線的設(shè)計(jì)主要考慮加工工藝性，廓線不要有太大的變化，以減少?zèng)_擊。 為了滿足玩具小的尺寸結(jié)構(gòu)，玩具齒輪齒數(shù)可以根據(jù)要求做得很少，一般小齒輪的齒數(shù)為 6~10。同時(shí)，為了使機(jī)構(gòu)外廓尺寸協(xié)調(diào)和結(jié)構(gòu)勻稱，相鄰兩級(jí)傳動(dòng)比差值不宜過(guò)大。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 Z4 齒輪 ?軸Ⅵ的 5 齒輪，帶動(dòng)同軸的主動(dòng)輪旋轉(zhuǎn)。如盡量減少零件的個(gè)數(shù)以減少裝配的工作量，結(jié)構(gòu)盡量簡(jiǎn)單以利于注射成型。 玩具機(jī)芯設(shè)計(jì)的基本要求 、外形設(shè)計(jì)相輔相成 機(jī)芯在玩具中不是一個(gè)完全獨(dú)立的部件，是為玩具的執(zhí)行機(jī)構(gòu)的主動(dòng)件提供所需的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，而執(zhí)行機(jī)構(gòu)的其他構(gòu)件安裝在機(jī)芯殼體或玩具的外殼上。 玩具電動(dòng)機(jī)一般采用永磁式直流電動(dòng)機(jī)。葉片與葉片座之間采用塑料銷定位，螺釘聯(lián)接的方式以固定。 圖 是本設(shè)計(jì)左、右外殼聯(lián)接柱的設(shè)計(jì)。 卡口、按扣配合主要利用塑料件的彈性，目前常用的兩種配合方式。本設(shè)計(jì)在直升飛機(jī)尾部采用相對(duì)較厚的設(shè)計(jì)，尾部側(cè)翼采用粘接的方法，而不是采用與外殼整體的形式，這樣在尾部側(cè)翼與外殼聯(lián)接處沒(méi)有應(yīng)力集中。 玩具設(shè)計(jì)也要“以人為本”，這是設(shè)計(jì)者應(yīng)追求的境界。例如大小、形狀差別不大的零件可以用不同的顏色區(qū)分，零件形狀盡量采用對(duì)稱結(jié)構(gòu)，盡量設(shè)計(jì)倒角、圓角結(jié)構(gòu)便于裝配。 電路結(jié)構(gòu)是指電動(dòng)玩具中線路的連接、開(kāi) 關(guān)與外殼的連接、電池箱與箱蓋的配合形式。 玩具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 玩具結(jié)構(gòu)是指把零件與零件、零件與部件組裝在一起的連接方式。對(duì)于 擋風(fēng)玻璃的處理，沒(méi)有采用原始直升飛機(jī)的貼圖方式，而采用設(shè)計(jì)不同零件的方法，加上半透明彩色擋風(fēng)玻璃，使其外觀更加完美。 ，根據(jù)貼合率進(jìn)行調(diào)整，本設(shè)計(jì)中將曲面和點(diǎn)云的貼合距離控制在 范圍之內(nèi)。 南京工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)論文 7 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 圖 玩具直升飛機(jī)點(diǎn)云 經(jīng)去雜點(diǎn)后的點(diǎn)云，需進(jìn)行點(diǎn)云的三角化，為重構(gòu)曲面做準(zhǔn)備。 基于逆向工程的電動(dòng)玩具直升飛機(jī)的設(shè)計(jì) 6 逆向工程的基本流程 逆向工程與一般的正向設(shè)計(jì)流程不同，其主要流程如圖 所示。 作為一名優(yōu)秀的玩具設(shè)計(jì)人員，必須掌握多方面的文化知識(shí)，綜合考慮各種因素，才能設(shè)計(jì)出好產(chǎn)品。消費(fèi) 者購(gòu)買一架玩具飛機(jī)，首先考慮的是從其外形出發(fā)，若外形吸引顧客，才能留住消費(fèi)者的目光，才會(huì)有購(gòu)買的可能，功能的考慮往往是第二步。實(shí)質(zhì)上只是一輛玩具汽車的變形。波音飛機(jī)公司使用 CATIA完成了整個(gè)波音 777 的電子裝配，創(chuàng)造了業(yè)界的一個(gè)奇跡，從而也確定了 CATIA 在 CAD/CAE/CAM 行業(yè)內(nèi)的領(lǐng)先地 位。 CATIA 簡(jiǎn)介 法國(guó) Dassault Aviation 是世界著名的航空航天企業(yè)，其產(chǎn)品以幻影 2020和陣風(fēng)戰(zhàn)斗機(jī)最為著名。 。 科研機(jī)構(gòu)少，專業(yè)人員缺乏。 品牌自有率低，對(duì)外依附嚴(yán)重。玩具材料應(yīng)用上也有迅速發(fā)展， 電動(dòng)玩具多為全塑型，表面采用曲面印刷、熱轉(zhuǎn)印、貼紙等工藝進(jìn)行裝飾 ， 機(jī)芯 趨于標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、小型化 ，使玩具重量減輕，噪聲減小，使用安全。不久意大利制成會(huì)冒煙的火車頭。 將逆向工程應(yīng)用于玩具開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)，可以提升玩具品質(zhì)，縮短研發(fā)周期。 逆向工程作為一種高效的產(chǎn)品設(shè)計(jì)方法，可以顯著縮短產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期，改進(jìn)產(chǎn)品質(zhì)量，在國(guó)外已廣泛應(yīng)用工程設(shè)計(jì)領(lǐng)域，國(guó)內(nèi)在汽車等行業(yè)有較普遍應(yīng)用，在玩具行業(yè)應(yīng)用不甚普遍。 20 世紀(jì)20 年代，德國(guó)生產(chǎn)出能發(fā)出汽笛聲的電動(dòng)火車頭。玩具企業(yè)數(shù)量迅速增加，玩具品種趨向豐富，玩具數(shù)量急劇擴(kuò)大。中國(guó)是玩具生產(chǎn)大國(guó)，但遠(yuǎn)基于逆向工程的電動(dòng)玩具直升飛機(jī)的設(shè)計(jì) 2 遠(yuǎn)不是一個(gè)玩具強(qiáng)國(guó)。目前的大多數(shù)中國(guó)玩具企業(yè) ，其生產(chǎn)離新標(biāo)準(zhǔn)要求仍有不小的距離，各種質(zhì)量問(wèn)題突出。 ，要生產(chǎn)同類產(chǎn)品，由于其外觀設(shè)計(jì)專利或 使用習(xí)慣上需要修改時(shí)，通過(guò)逆向工程形成完整的圖紙或模型，進(jìn)行進(jìn)一步的改進(jìn)。 ，通常逆向工程可以方便地對(duì)快速原型制造的原形產(chǎn)品進(jìn)行快速、準(zhǔn)確的 測(cè)量，然后找出產(chǎn)品設(shè)計(jì)的不足，進(jìn)行重新設(shè)計(jì)，經(jīng)過(guò)反復(fù)多次迭代使產(chǎn)品完善。其用戶群體在世界制造業(yè)中具有舉足輕重的地位。 ，只是模型上像一架直升飛機(jī)，僅能實(shí)現(xiàn)在地面的直線移動(dòng)，此型飛機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，技術(shù)含量低。玩具外殼不論在南京工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)論文 5 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 功能使用、產(chǎn)品造型、售后服務(wù)等方面均具有極其重要的地位。在造型上，兒童都喜歡夸張、可愛(ài)的形象，尤其動(dòng)畫片、漫畫故事中的人物、動(dòng)物會(huì)給兒童留下很深的印象，設(shè)計(jì)玩具外殼時(shí)要充分利用兒童作品的影響力，在不侵權(quán)的基礎(chǔ)上對(duì)這些形象加以改變，使容易接受。表面采用彩色貼圖的方式。 圖 是本課題經(jīng)三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)點(diǎn)云拍攝，且去除雜點(diǎn)后的外殼點(diǎn)云。 ，進(jìn)行倒角，不至于出現(xiàn)重面、缺面。并將尾翼和側(cè)翼都加厚， 加厚至 厚度。本課題的曲面都是參數(shù)曲面，調(diào)整修改比較容易。 外型結(jié)構(gòu)是指除內(nèi)臟以外的各零件之間的配合形式，如外殼與外殼之間、外殼與底板之間、輪軸與底板之間、整個(gè)機(jī)芯與底板之間、動(dòng)作執(zhí)行機(jī)構(gòu)與外殼之基于逆向工程的電動(dòng)玩具直升飛機(jī)的設(shè)計(jì) 10 間。 在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，要考慮 盡量采用容易辨別、減少需要判別的情況，減輕裝配強(qiáng)度，少出差錯(cuò)，提高裝配效率。為便于模具的制造，設(shè)計(jì)者必須在了解制件的成形 (型 )工藝要求情況下，結(jié)構(gòu)上加以合理設(shè)計(jì)，以簡(jiǎn)化模具結(jié)構(gòu)、減少開(kāi)模工序、提高生產(chǎn)率，降低生產(chǎn)成本。例如，在玩具表面盡量不要設(shè)計(jì)單獨(dú)的凸面，以避免應(yīng)力集中引起凸面的折斷；有的位置加上彈簧進(jìn)行緩沖保護(hù)。前四種配合形式主要用于低端的玩具設(shè)計(jì)中。本設(shè)計(jì)左、右外殼的聯(lián)接采用自攻螺釘?shù)穆?lián)接方式，簡(jiǎn)化模具 。由于玩具沒(méi)有嚴(yán)格的流體力學(xué)要求，同時(shí)本設(shè)計(jì)的直升 飛機(jī)不做空間飛行，因此葉片未采用流線型設(shè)計(jì)。電動(dòng)機(jī)將電池中的電能轉(zhuǎn)換為電機(jī)輸出軸的轉(zhuǎn)動(dòng)，來(lái)驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)系統(tǒng)使玩具產(chǎn)生動(dòng)作。機(jī)芯設(shè)計(jì)的合理與否，直接影響玩具動(dòng)作的可靠性。 盡量用較低的成本、容易加工的方法，制造出能滿足基本功能的機(jī)芯。 。 輪系設(shè)計(jì)時(shí)，按照“前大后小”的原則分配傳動(dòng)比比較有利。 玩具齒輪的標(biāo)準(zhǔn)齒形不是常用的漸開(kāi)線，而是類似于鐘表中應(yīng)用的圓弧 直線齒型，這種齒型加工工藝簡(jiǎn)單，比漸開(kāi)線齒型圓滑旋轉(zhuǎn)輕松。 基于逆向工程的電動(dòng)玩具直升飛機(jī)的設(shè)計(jì) 18 (a)單一圓柱齒輪 (b)雙聯(lián)圓柱齒輪 圖 圖 玩具飛機(jī)之冠齒輪 圖 玩具飛機(jī)之蝸桿 控制凸輪設(shè)計(jì) 原地回轉(zhuǎn)動(dòng)作在一定時(shí)間 間隔內(nèi)重復(fù)，采用機(jī)械的控制方法，用平面凸輪的廓線的變化實(shí)現(xiàn)。輪子的主要功能是帶動(dòng)玩具的行走和裝飾，對(duì)輪子的基本要求是滿足使用功能，即能在支撐面上作純滾動(dòng)；在滿足使用要求的基礎(chǔ)上，造型要美觀。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低，是目前用的最多的一種結(jié)構(gòu)形式。 圖 玩具飛機(jī)底盤部裝 底盤上的一些孔，主要是機(jī)械傳動(dòng)軸過(guò)孔。 電極片分正、負(fù)極，由于大部分玩具都是用兩節(jié)電池并列串聯(lián)使用，所以經(jīng)常 把正、負(fù)級(jí)做成一體。 圖 南京工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)論文 23 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 踏板設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)中有兩個(gè)相同的踏板，主要用于飛機(jī)非運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下的放置，其結(jié)構(gòu)如圖 所示。 ，若發(fā)現(xiàn) 干涉情況，應(yīng)仔細(xì)查找原因，如果零件尺寸不符合要求，應(yīng)該重新建立零件數(shù)模。 2．由于受學(xué)科水平的限制，本課題所選擇的直升飛機(jī)還是一般型的，要將飛機(jī)做成比較高檔，應(yīng)該需要有更多、更復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)，如直升飛機(jī)真正在空中的復(fù)雜路線的飛行、飛機(jī)的起降、空中停留，需要有電子學(xué)、計(jì)算機(jī)、流體軟力學(xué)的相關(guān)知識(shí)。 最后要感謝的是本人四年的同窗，在 資源共享方面給予很大的幫助。 6．加強(qiáng)玩具標(biāo)準(zhǔn)的制定與實(shí)施。對(duì)相關(guān)軟件的應(yīng)用有更深的理解。 圖 底盤、電池箱和機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)部件 整機(jī)裝配 將底盤、電池箱、機(jī)械傳動(dòng)部分同直升飛機(jī)左右外殼裝配，并將踏板裝配到整機(jī)，如圖 、 分別是裝配后整機(jī)模型。 鉸鏈形式，一種在箱體和箱蓋上分別注出軸孔，再用鉛絲將兩者裝在一起；另一種常見(jiàn)的結(jié)構(gòu)，是在箱蓋上注出兩個(gè)插片，在箱體上開(kāi)出插槽，再用卡扣配合。電池箱的結(jié)構(gòu)尺寸主要根據(jù)電池尺寸設(shè)計(jì)，本設(shè)計(jì)使用兩節(jié) 1 號(hào)作為動(dòng)力源。 圖 玩具飛機(jī)之驅(qū)動(dòng)輪 南京工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)論文 21 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊