【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 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。圖 是在CATIA 中三角化后的點(diǎn)云。 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)。飛機(jī)外表面的曲面重建過(guò)程中做所的主 要工作如下。 ，尋找?guī)缀翁卣鳎捎谜虻乃季S逆向幾何特征。 CATIA 軟件中的截面功能，對(duì)點(diǎn)云進(jìn)行砍斷面，獲得特征點(diǎn)和特征線(xiàn)，然后運(yùn)用這些點(diǎn)、線(xiàn)來(lái)構(gòu)建特征曲面。為使曲面達(dá)到光順，構(gòu)建曲面前對(duì)曲線(xiàn)進(jìn)行光順，使其達(dá)到 G2 連續(xù)（即曲率連續(xù)），若曲線(xiàn)不能達(dá)到 G2 連續(xù)，對(duì)曲線(xiàn)進(jìn)行重新構(gòu)建。 ，進(jìn)行倒角，不至于出現(xiàn)重面、缺面。 ，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)。 圖 。 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。 圖 直升飛機(jī)外曲面 ，將曲面加成一定厚度，生成實(shí)體數(shù)模，如圖 所示。本設(shè)計(jì)根據(jù)直升飛機(jī)的總體尺寸的大小，同時(shí)參考模型飛機(jī)厚度外殼選用 厚度。 圖 直升飛機(jī)實(shí)體數(shù)模 ，回避專(zhuān)利，加入設(shè)計(jì)者思想，進(jìn)行改型設(shè)計(jì)（同時(shí)，加入其它樣本飛機(jī)的特征，或者直接把多種樣本飛機(jī)的特征數(shù)模重新進(jìn)行優(yōu)化組合以南京工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)論文 9 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線(xiàn) ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 達(dá)到美觀協(xié)調(diào)，工藝性合理的目的）。 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(zhǎng)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。并將尾翼和側(cè)翼都加厚， 加厚至 厚度。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。圖 是經(jīng)過(guò)表面處理后的直升飛機(jī)表面數(shù)模。 圖 表面處理后的直升飛機(jī)外殼數(shù)模 。應(yīng)用鏡像工具，獲得外殼的另一半數(shù)模。由于在點(diǎn)云處理時(shí)，已經(jīng)考慮了左右結(jié)縫處的曲面連續(xù)，鏡像后的曲面在結(jié)縫連續(xù)較好。 雖然 CATIA 曲面處理功能相對(duì)其他高端軟件要強(qiáng)大，但在 CATIA 進(jìn)行模型重構(gòu)時(shí)，仍要注意建模的合理性，合理應(yīng)用相應(yīng)的功能。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。本課題的曲面都是參數(shù)曲面，調(diào)整修改比較容易。 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。一個(gè)玩具由多個(gè)零件組合裝配而成，玩具的組裝是玩具生產(chǎn)的重要工序，由于玩具零件數(shù)量多、尺寸小、形狀不規(guī)則，所以很難形成大規(guī)模的機(jī)械化裝配，大部分是采用手工作業(yè)，這是勞動(dòng)密集型產(chǎn)業(yè)特點(diǎn)所在。如何減 少裝配工序、簡(jiǎn)化裝配過(guò)程，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是否合理非常關(guān)鍵。機(jī)動(dòng)玩具由于動(dòng)作機(jī)構(gòu)較多，結(jié)構(gòu)比靜態(tài)玩具要復(fù)雜。既要使玩具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，又要保證玩具動(dòng)作可靠。 玩具結(jié)構(gòu)按照一般裝配順序，可分為內(nèi)部結(jié)構(gòu)、外型結(jié)構(gòu)和電路結(jié)構(gòu)。 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。 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。 電路結(jié)構(gòu)是指電動(dòng)玩具中線(xiàn)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)的基本要求 ，提高經(jīng)濟(jì)效益 玩具生產(chǎn)本身的加工利潤(rùn)很低，若生產(chǎn)批量較大，玩具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，也能提高經(jīng)濟(jì)效益。 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(duì)于需要拆裝的玩具，采用螺釘聯(lián)接的方式；在滿(mǎn)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(wú)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(jiǎn)化設(shè)計(jì)過(guò)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(zhuān)門(mén)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(hào)即可。本設(shè)計(jì)中上下聯(lián)接的螺釘和回輪機(jī)構(gòu)選用標(biāo)準(zhǔn)件。 采用整體化設(shè)計(jì)能減少零件的數(shù)量及各零件之間的交接面，減少裝配工序。 一個(gè)玩具由幾十個(gè)甚至幾百個(gè)零件組成，裝配成本在整個(gè)生產(chǎn)成本中占很大比例。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(jiǎn)化裝配工序，采用簡(jiǎn)易和快速裝配的設(shè)計(jì)方案。 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。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(chēng)結(jié)構(gòu)，盡量設(shè)計(jì)倒角、圓角結(jié)構(gòu)便于裝配。本設(shè)計(jì)的機(jī)翼葉片采用完全相同結(jié)構(gòu)，裝配時(shí)無(wú)需判別。 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)。但是擰螺釘工作主要還是手工，無(wú)論是自攻螺絲還是有孔的螺釘，時(shí)間長(zhǎng)了都會(huì)造成手的疲勞，所以設(shè)計(jì)裝配結(jié)構(gòu)時(shí)，考慮少用裝配工具、少用螺釘?shù)姆椒ā? ，便于模具制造 玩具中的金屬件、塑料 件都是通過(guò)模具進(jìn)行大批量生產(chǎn)，構(gòu)件的設(shè)計(jì)要便于模具的制造。因此，設(shè)計(jì)人員必須熟悉、了解模具的生產(chǎn)工藝。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(xiàn) ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 工藝要求，在設(shè)計(jì)時(shí)都應(yīng)考慮到。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。 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。設(shè)計(jì)者要把消費(fèi)者尤其是兒童視為上帝，設(shè)計(jì)的產(chǎn)品要滿(mǎn)足他們的要求，有利于兒童的身心 發(fā)展，在使用上要為兒童提供方便。 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(xiāo)路的方法之一。 玩具外形一般由幾部分組合而成，裝配后在接觸處會(huì)有各種痕跡，使玩具的整體感和美觀程度受到影響，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)要采用相應(yīng)的措施，把這種影響降到最低。本設(shè)計(jì)在左、右外殼的結(jié)合處，開(kāi)有一個(gè)凹槽，減少左、右外殼裝配后的不對(duì)稱(chēng)影響。 、振動(dòng)及擠壓 玩具運(yùn)輸、儲(chǔ)存、使用時(shí)的跌落、摔打會(huì)造成玩具局部受力，可能會(huì)損壞。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。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)。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。 外形零件的配合結(jié)構(gòu) 玩具的外形由多個(gè)構(gòu)件組成，構(gòu)件之間需要用一定的配合方式組裝起來(lái)。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(lái)決定。如連接件的材料、玩具的使用功能、使用對(duì)象、玩具本身的價(jià)值等，根據(jù)具體的情況設(shè)計(jì)合理的配合結(jié)構(gòu)。 設(shè) 計(jì)中，裝配結(jié)構(gòu)上采用螺釘配合，安裝螺釘?shù)目鬃鲇谐量?， 孔上了做一些貼紙圖案保持玩具表面的整體性和美感。設(shè)計(jì)中上下殼體定位采用導(dǎo)向柱來(lái)定位，此結(jié)構(gòu)具有簡(jiǎn)單方便、定位精度高、易于使用、拆裝方便等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)可以加強(qiáng)飛機(jī)殼體的強(qiáng)度。 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。前四種配合形式主要用于低端的玩具設(shè)計(jì)中。 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)基于逆向工程的電動(dòng)玩具直升飛機(jī)的設(shè)計(jì) 12 中， 電池箱蓋與底盤(pán)的設(shè)計(jì)采用按扣的方式。 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(jiǎn)單。 螺釘配合，即利用螺釘做緊固件，把兩個(gè)各有圓孔的零件相互配合緊固。玩具中常用的是自攻螺絲，不需螺母和不需預(yù)先攻螺紋的特點(diǎn)，使用方便，配合牢固，便于拆裝，是現(xiàn)代玩具中最常用的配合方法之一。安裝螺釘?shù)纳峡讘?yīng)該有沉孔，這樣螺釘冒不會(huì)露在外面，一方面美觀，另一方面從安全考慮，螺釘冒不會(huì)滑傷兒童。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(huà)，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。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 。 圖 是本設(shè)計(jì)左、右外殼聯(lián)接柱的設(shè)計(jì)。聯(lián)接柱布置在外殼的四周，并根據(jù)聯(lián)接的主次不同，設(shè)計(jì)成兩種聯(lián)接柱的尺寸，以適應(yīng)不同的螺釘。 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(cè)繪其基本尺寸。然后根據(jù)改型后的飛機(jī)外殼數(shù)模調(diào)整其基本尺寸，局部地方做細(xì)小的改動(dòng)。圖 是葉片固定座結(jié)構(gòu)，采用整體式結(jié)構(gòu)，選用白色 ABS 塑料，表面噴涂圖案。在不同截面設(shè)計(jì)不同厚度，以增加強(qiáng)度。 南京工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)論文 13 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線(xiàn) ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 圖 葉片固定座 圖 是葉片的結(jié)構(gòu)。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(xiàn)型設(shè)計(jì)。葉片與葉片座之間采用塑料銷(xiāo)定位，螺釘聯(lián)接的方式以固定。 圖 葉片結(jié)構(gòu) 圖 是螺旋槳總成，四個(gè)葉片均勻分布在固定座上。 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(kāi)玩具內(nèi)部的動(dòng)力部分、機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)。 本設(shè)計(jì)中，玩具直升飛機(jī)需要產(chǎn)生三個(gè)運(yùn)動(dòng)，即螺旋槳的連續(xù)旋轉(zhuǎn)，主動(dòng)輪的旋轉(zhuǎn)及遇障礙物的自動(dòng)調(diào)頭，間隙原地回轉(zhuǎn)。 玩具動(dòng)力源的選擇 能將外界做的功或提供的能量轉(zhuǎn)變成 速箱中傳動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)所需要的機(jī)械能，具有這種功能的元件或者裝置稱(chēng)為玩具的動(dòng)力源。 機(jī)動(dòng)玩具中常用的動(dòng)力源主要有電動(dòng)機(jī)、發(fā)條裝置、慣性飛輪三種。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(zhǎng)電池的使用時(shí)間。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。 玩具電動(dòng)機(jī)一般采用永磁式直流電動(dòng)機(jī)。 本設(shè)計(jì)的是電動(dòng)小飛機(jī)，選用微型直流電動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力源。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。啟動(dòng)性 能好，過(guò)載性能強(qiáng)。 玩具飛機(jī)機(jī)芯設(shè)計(jì) 機(jī)芯的定義及作用 機(jī)芯是機(jī)動(dòng)玩具的核心部件，機(jī)芯由一組齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)組成，經(jīng)過(guò)齒輪輪系間的嚙合，改變輸出和輸入速度比。一般，動(dòng)力源不能直接帶動(dòng)玩具的動(dòng)作機(jī)構(gòu)，需要經(jīng)過(guò)機(jī)芯調(diào)速，達(dá)到玩具動(dòng)作的速度要求。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(guò)齒輪機(jī)構(gòu)降速來(lái)達(dá)到所要求的速度。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。 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。設(shè)計(jì)機(jī)芯時(shí)必須同時(shí)考慮玩具外殼的形狀，使機(jī)芯及其他機(jī)件具有合理的定位；另外，有些小型玩具，機(jī)芯的形狀完全取決于外殼的造型因此，機(jī)芯設(shè)計(jì)要與機(jī)械設(shè)計(jì)、南京工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)論文 15 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線(xiàn) ┊ ┊ ┊ ┊