畢業(yè)論文-玩具狗的結(jié)構(gòu)改良設(shè)計(jì)

1、PAGE PAGE 18 本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）論文題目： 玩具狗的結(jié)構(gòu)改良設(shè)計(jì)姓名：學(xué)號(hào)：班級(jí)：年級(jí)：專業(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化系部：指導(dǎo)教師：完成時(shí)間：2010年5月 14 日 玩具狗的結(jié)構(gòu)改良設(shè)計(jì)Improved Design of The Structure of Toy Dog 2010年 月 日摘 要目前段低端玩具市場(chǎng)的玩具狗功能單一，不能滿足兒童身心發(fā)展的需要，不能很好的發(fā)展兒童的想象力，難以調(diào)動(dòng)他們對(duì)于玩具狗的興趣。因此，從玩具狗的功能角度分析有許多問(wèn)題值得研究。本文集中闡述了低端玩具市場(chǎng)玩具狗的結(jié)構(gòu)改良，圍繞功能問(wèn)題做了相應(yīng)的分析，剖析了現(xiàn)階段低端市場(chǎng)玩具狗存在的功能單一的問(wèn)

2、題，討論了在低成本低預(yù)算的前提下通過(guò)結(jié)構(gòu)改良使其更加多元化、更具趣味性。就低端玩具市場(chǎng)的產(chǎn)品提出了個(gè)人的看法，并預(yù)測(cè)在未來(lái)幾年內(nèi)，低端玩具市場(chǎng)的產(chǎn)品將通過(guò)簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)改良設(shè)計(jì)達(dá)到功能的多元化，物美價(jià)廉。本文系運(yùn)用規(guī)范研究方法進(jìn)行的專題研究。全文分三個(gè)部分：首先，是對(duì)現(xiàn)階段低端玩具市場(chǎng)玩具狗的市場(chǎng)消費(fèi)現(xiàn)狀和產(chǎn)品功能現(xiàn)狀做了分析；其次，是對(duì)玩具狗的結(jié)構(gòu)改良過(guò)程進(jìn)行了研究；最后，是對(duì)低端玩具市場(chǎng)產(chǎn)品的發(fā)展趨勢(shì)做了展望。本文主要?jiǎng)?chuàng)新體現(xiàn)在通過(guò)運(yùn)用機(jī)械設(shè)計(jì)原理對(duì)玩具狗進(jìn)行簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)改良設(shè)計(jì)達(dá)到功能的多元化。關(guān)鍵詞：玩具狗；玩具狗的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；改良設(shè)計(jì) Abstract Currently toy dog t

3、oy market low-end single function, can not meet the needs of physical and mental development of children, not a very good development of childrens imagination, hard to arouse their interest in the toy dog. Therefore, the function from the point of view of toy dog there are many issues worth studying

4、. This article focused on the low end of the structure of toy dog toy market improvements made around the issue of the appropriate functional analysis, analysis of the current existence of low-end single function market toy dog issues discussed under the premise of low-cost, low-budget by structural

5、 improvements to make it more diversified and more interesting. On the low end toy market products made personal views, and forecast in the coming years, the low end toy market products will be improved through a simple structure designed to achieve functional diversity, inexpensive. This paper stud

6、ies the use of standard methods of topical studies. Paper in three parts: the first , is a toy dog toy market at the present stage of market low-end consumer products functional status and analyzes the current situation; second , is a toy dogs structure, process improvement the study; finally, is th

7、e low end toy market product trends are put forward. In this paper, innovation is reflected in the use of mechanical design principles through a simple structure of the toy dog improvements designed to meet the diversity of functions. Keywords: toy dog; toy dog in the structural design; improved des

8、ign 目 錄設(shè)計(jì)思路1引論21 玩具市場(chǎng)玩具狗市場(chǎng)調(diào)查分析1.1 市場(chǎng)消費(fèi)現(xiàn)狀分析 11.2 產(chǎn)品功能現(xiàn)狀分析 12 低端玩具市場(chǎng)玩具狗結(jié)構(gòu)改良設(shè)計(jì)22.1 理論設(shè)計(jì)過(guò)程22.1.1 概念性結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理念22.1.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理論依據(jù)及原理32.1.3 結(jié)構(gòu)及功能審核 52.2 實(shí)體建模過(guò)程62.2.1 實(shí)體結(jié)構(gòu)整體布局 62.2.2 實(shí)體零部件設(shè)計(jì) 82.2.3 實(shí)體結(jié)構(gòu)完善 102.2.4 實(shí)體工程出圖 112.3 實(shí)體制作過(guò)程 112.3.1 手板制作過(guò)程與驗(yàn)證112.3.2 工模制作過(guò)程122.3.3 注塑成型過(guò)程153 該設(shè)計(jì)理念在低端玩具市場(chǎng)的推廣與運(yùn)用(結(jié)語(yǔ)) 17主要參考文獻(xiàn)附

9、錄、附圖附錄1附圖1設(shè)計(jì)思路引 論紐倫堡國(guó)際玩具展是世界最著名的玩具類展會(huì)，該展會(huì)每年舉辦一次，為期6天，展會(huì)期間有來(lái)自世界各地的數(shù)千家玩具生產(chǎn)企業(yè)及貿(mào)易公司參展，他們帶來(lái)了當(dāng)今世界最流行、最先進(jìn)的玩具產(chǎn)品及其他各類玩具展品。展會(huì)上展出的樣品代表了當(dāng)今玩具市場(chǎng)的最新潮流，故而該展會(huì)有“全球玩具行業(yè)晴雨表”之稱。2009年2月5日，第60屆德國(guó)紐倫堡國(guó)際玩具展已落下帷幕，專家解讀，高科技玩具、生態(tài)型玩具、環(huán)保類玩具將成未來(lái)玩具的流行和發(fā)展趨勢(shì)。但是，當(dāng)你把目光從輝煌盛大的國(guó)際玩具展轉(zhuǎn)回到現(xiàn)實(shí)，在未來(lái)半個(gè)世紀(jì)內(nèi)，高科技生態(tài)環(huán)保型玩具的全球普及率絕不會(huì)超過(guò)0.1%。從社會(huì)現(xiàn)實(shí)而言，高端玩具產(chǎn)品所占市

10、場(chǎng)份額低，當(dāng)然這些歸咎于眾多的政治經(jīng)濟(jì)因素。那么，占玩具市場(chǎng)份額高達(dá)99.9%的中低端玩具市場(chǎng)，仍然有著廣闊的發(fā)展前景。滿足大多數(shù)兒童的快樂(lè)需求，這是我此次畢業(yè)設(shè)計(jì)的初衷。最終，我確定以玩具狗作為此次畢業(yè)設(shè)計(jì)的主體。設(shè)計(jì)目的是改良低端玩具市場(chǎng)中的玩具狗的結(jié)構(gòu)，完善其功能性，豐富其趣味性，為更多的孩子設(shè)計(jì)出真正物美價(jià)廉的“成長(zhǎng)伙伴”。1玩具市場(chǎng)玩具狗市場(chǎng)調(diào)查分析1.1 市場(chǎng)消費(fèi)現(xiàn)狀分析消費(fèi)者在消費(fèi)過(guò)程中，會(huì)有各種各樣的因素影響他們的購(gòu)買(mǎi)決定，如需求、動(dòng)機(jī)、態(tài)度等。而最終實(shí)現(xiàn)消費(fèi)的關(guān)鍵在于消費(fèi)者的購(gòu)買(mǎi)力，也就是消費(fèi)者是否能承擔(dān)并接受商品的價(jià)格。1.1.1 資料調(diào)查經(jīng)過(guò)調(diào)查得出，玩具市場(chǎng)的兩極分化非

11、常明顯：高端玩具市場(chǎng)的玩具狗價(jià)格為幾百美元至幾千美元不等，消費(fèi)對(duì)象為超高收入人群；低端玩具市場(chǎng)的玩具狗價(jià)格為幾美元或十幾美元不等，消費(fèi)對(duì)象為低收入人群。1.1.2 現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查調(diào)查地點(diǎn)：某大型商場(chǎng)二樓玩具店。該店所處位置人流量非常大，而且店內(nèi)玩具種類繁多，時(shí)尚新穎，商品價(jià)格從幾元到幾百元不等。調(diào)查時(shí)間：周六周日全天。調(diào)查方式：蹲點(diǎn)調(diào)查。研究方法：觀察法、交談法（觀察法，是通過(guò)實(shí)地觀察顧客的購(gòu)買(mǎi)行為進(jìn)而探究其心理活動(dòng)；交談法，是通過(guò)交談的方式完成調(diào)查的內(nèi)容）。調(diào)查結(jié)論：孩子對(duì)于新穎玩具表現(xiàn)出極高的熱情；普通家庭的家長(zhǎng)對(duì)于百元以上的玩具持觀賞態(tài)度，只看不買(mǎi)；大部分家長(zhǎng)認(rèn)為玩具是換湯不換藥，孩子的購(gòu)買(mǎi)興

12、趣也不是很高，而且玩幾天就丟掉浪費(fèi)很大；幾位富裕家庭的家長(zhǎng)則表示，他們不會(huì)給孩子購(gòu)買(mǎi)千元以上的“貴族玩具”，這種消費(fèi)行為違背他們的教育理念 1.2 產(chǎn)品功能現(xiàn)狀分析1.2.1 高端玩具狗功能分析提到玩具狗，我們不得不提索尼公司的AIBO機(jī)器狗系列，它的誕生具有劃時(shí)代的意義。售價(jià)為人民幣12820元的AIBO，有喜、怒、哀、驚、懼、怨等6種不同的情感狀態(tài)，有愛(ài)、尋找、運(yùn)動(dòng)和饑餓（充電）等4個(gè)本能，它像幼童一樣有學(xué)習(xí)期、成長(zhǎng)期和成就期，能感知周邊環(huán)境并與人交流，可模仿真實(shí)寵物狗的各種動(dòng)作。繼AIBO之后，各玩具開(kāi)發(fā)商在玩具狗的功能上開(kāi)始了大膽的嘗試：他們利用聲控、紅外線遙控器、激光發(fā)射器等各種高科

13、技來(lái)控制玩具狗；他們給玩具狗裝備 HYPERLINK /zt/leiyu1212/index.shtml t _blank 紅外雷達(dá) HYPERLINK /list/ztchgq0203.shtml t _blank 傳感器、視覺(jué)顏色傳感器，使玩具狗能夠檢測(cè)障礙物、跟蹤移動(dòng)物體、辨認(rèn)物品和人物等功能；他們?yōu)橥婢吖吩O(shè)計(jì)合適的食物、玩具總之一句話，如今的高端玩具市場(chǎng)，走的是高科技“貴族”路線！1.2.2 低端玩具狗功能分析如果同樣用一句話來(lái)概括，那就是低端玩具市場(chǎng)，走的是低價(jià)“平民”路線。這些玩具狗功能單一，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，因此價(jià)格普遍偏低。大部分的玩具狗是用滾輪的滾動(dòng)代替四肢的運(yùn)動(dòng)，同時(shí)配上簡(jiǎn)單的音樂(lè)

14、來(lái)引起兒童的注意。盡管柜臺(tái)上的玩具狗外形在變、顏色在變，但功能仍然保持不變，這就是家長(zhǎng)所說(shuō)的“換湯不換藥”。綜合以上內(nèi)容，我們可以得出以下結(jié)論：高端市場(chǎng)的玩具狗功能多樣，非常利于兒童智力開(kāi)發(fā)，但價(jià)格高昂；低端市場(chǎng)的玩具狗功能單一，不利于兒童智力的發(fā)展，但價(jià)格低廉是它的優(yōu)勢(shì)，可以為大多數(shù)兒童所擁有。2 低端玩具市場(chǎng)玩具狗結(jié)構(gòu)改良設(shè)計(jì)2.1 理論設(shè)計(jì)過(guò)程2.1.1 概念性結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理念在市場(chǎng)調(diào)查中，通過(guò)對(duì)高端玩具狗和低端玩具狗在市場(chǎng)消費(fèi)和產(chǎn)品功能進(jìn)行的對(duì)比可以看出，高端玩具狗的功能極為豐富，不僅可以模仿真實(shí)寵物狗的多種動(dòng)作，更可以逼真地模仿真實(shí)寵物狗的細(xì)膩情感，但是過(guò)高的市場(chǎng)價(jià)格嚴(yán)重的制約了它們的普

15、及和發(fā)展，不是每一個(gè)兒童可以擁有的“伙伴”。低端玩具狗雖然在價(jià)格上占有優(yōu)勢(shì)，但趣味性和仿真效果頗有不足，與相應(yīng)年齡的兒童的智力和趣味的發(fā)展相對(duì)滯后，不能很好的體現(xiàn)玩具的存在價(jià)值。綜上兩者存在的優(yōu)勢(shì)與弊端的分析可知：功能多樣，形象生動(dòng)，符合普通家庭購(gòu)買(mǎi)力的玩具產(chǎn)品成為大多數(shù)消費(fèi)者的渴望，這也成為了我此次畢業(yè)設(shè)計(jì)的最終目標(biāo)。按照通常的研究方法，我們可以根據(jù)高端玩具狗的功能和寵物狗的生活習(xí)性，提取出幾點(diǎn)功能設(shè)計(jì)元素，結(jié)合低端玩具市場(chǎng)的消費(fèi)狀況，運(yùn)用機(jī)械原理設(shè)計(jì)出簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)來(lái)豐富低端玩具市場(chǎng)玩具狗的功能，同時(shí)保證價(jià)格波動(dòng)幅度不大，使消費(fèi)者能夠在輕松的購(gòu)買(mǎi)環(huán)境下，同樣享受到玩具帶給他們的快樂(lè)。最終，我選

16、擇寵物狗常見(jiàn)的動(dòng)作功能作為畢業(yè)設(shè)計(jì)的主體，如頭部的運(yùn)動(dòng)動(dòng)作功能、行走運(yùn)動(dòng)動(dòng)作功能、翻滾運(yùn)動(dòng)動(dòng)作功能。2.1.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理論依據(jù)及原理上述提到的三種動(dòng)作功能分別為：頭部動(dòng)作，行走動(dòng)作，翻滾動(dòng)作。（1）以頭部動(dòng)作為研究對(duì)象：寵物狗的頭部動(dòng)作有抬頭、搖頭、點(diǎn)頭等，我選擇活潑可愛(ài)的點(diǎn)頭動(dòng)作，通過(guò)連桿副來(lái)實(shí)現(xiàn)這一功能（見(jiàn)圖2.1所示）。圖2.1 頭部動(dòng)作結(jié)構(gòu)示意圖由凸輪 Cam 1 帶動(dòng)連桿Link 1的做上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)，在支點(diǎn)Fulcrum 1 的作用下，連桿Link 1的另一端做上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)，連桿Link 2在運(yùn)動(dòng)副 pairs 1的帶動(dòng)下沿著導(dǎo)槽做上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)，連桿Link 2的上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)通過(guò)運(yùn)

17、動(dòng)副 pairs 2帶動(dòng)連桿Link 3的一端做上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)，又因?yàn)橹c(diǎn) fulcrum 2的作用下連桿Link 3的另一端也做上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)，這端連接的是頭部Head，將帶動(dòng)玩具狗頭部做上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)，這就是實(shí)現(xiàn)頭部點(diǎn)頭動(dòng)作的結(jié)構(gòu)和功能實(shí)現(xiàn)過(guò)程。 （2）以腿部動(dòng)作為研究對(duì)象：各類玩具狗的腿部動(dòng)作多種多樣，如低端玩具狗直接運(yùn)用輪子的滾動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)行走動(dòng)作，或通過(guò)簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)用滑動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)玩具狗的腿部動(dòng)作；高端玩具狗事通過(guò)復(fù)雜的連桿來(lái)實(shí)現(xiàn)玩具狗的抬腿、前移、落地的循環(huán)動(dòng)作，借助微電子伺服機(jī)構(gòu)，來(lái)確定和反饋腿部的移動(dòng)幅度大小。該研究對(duì)象采用比較常見(jiàn)的滑動(dòng)移動(dòng)方式來(lái)描述玩具狗腿部的移動(dòng)方式（見(jiàn)圖2.2所示）。圖2

18、.2 腿部動(dòng)作結(jié)構(gòu)示意圖由凸輪 Cam 2 、Cam 3帶動(dòng)兩邊腿部的運(yùn)動(dòng)，因?yàn)橥炔坑胸Q直型導(dǎo)槽，導(dǎo)槽長(zhǎng)度略長(zhǎng)于凸輪在豎直方向的行程，并且導(dǎo)槽的中心比凸輪的中心低，這樣凸輪在豎直方向行至最高點(diǎn)時(shí)，將帶著腿部有向上移動(dòng)的微小距離，減小了腿部做滑動(dòng)前移時(shí)的阻力。左右兩邊的凸輪圓柱成一百八十度角，一邊腿部做前移時(shí)，另一邊腿部抬起做相對(duì)于軀體向后運(yùn)動(dòng)，如此循環(huán)，完成腿部行走動(dòng)作。（3）以翻滾動(dòng)作為研究對(duì)象：翻滾動(dòng)作是該玩具狗結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的創(chuàng)新點(diǎn)，也是難點(diǎn)。要實(shí)現(xiàn)翻滾動(dòng)作，先要考慮玩具狗怎樣才可以倒下去和倒下去后怎樣可以重新站起來(lái)。經(jīng)過(guò)分析，可以讓尾巴轉(zhuǎn)動(dòng)，與地面相接觸，地面阻礙玩具狗尾部的轉(zhuǎn)動(dòng)，由于轉(zhuǎn)動(dòng)的

19、繼續(xù)，使玩具狗的身體在力的作用下失去平衡，倒地。然后又在玩具狗與地的接觸及力的抵抗中翻滾爬起（見(jiàn)圖2.3所示）。圖2.3 翻滾動(dòng)作過(guò)程簡(jiǎn)圖2.1.3 結(jié)構(gòu)及功能審核功能與結(jié)構(gòu)是相輔相成的關(guān)系，功能決定結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)功能。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不能天馬行空，要做到有的放矢，按照功能做出的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)才是具有真正意義、有實(shí)際價(jià)值的設(shè)計(jì)。（1）功能審核：該玩具狗的功能上有三個(gè)要求，這就需要有相應(yīng)的結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)這三個(gè)功能要求。這三個(gè)功能分別是：一，玩具狗的頭部要不停的搖動(dòng)；二，玩具狗的腿部需要行走，在走到一定距離后可以停止，停止一段時(shí)間后又可以繼續(xù)行走，也就是說(shuō)該玩具狗的腿部需要實(shí)現(xiàn)間歇性的行走動(dòng)作；三，要求可以做翻滾動(dòng)

20、作，就是從側(cè)面倒下，然后翻轉(zhuǎn)一圈站立起來(lái)。這三個(gè)動(dòng)作功能不是獨(dú)立存在的，它們應(yīng)該是協(xié)調(diào)的，相互配合的，銜接順暢的，符合寵物狗的基本動(dòng)作要領(lǐng)。在這三個(gè)功能中，腿部的行走動(dòng)作和翻滾動(dòng)作將交替進(jìn)行，腿部行走一段距離后，腿部動(dòng)作中止，身體開(kāi)始做翻滾動(dòng)作，一個(gè)翻滾動(dòng)作完成后，停止，腿部恢復(fù)行走狀態(tài)，如此循環(huán)。翻滾動(dòng)作與腿部動(dòng)作的切換功能是改良結(jié)構(gòu)研究的重難點(diǎn)，是區(qū)別目前低端市場(chǎng)玩具狗的重要特征。從玩具狗啟動(dòng)到停止的整個(gè)過(guò)程中，頭部始終保持著搖頭狀態(tài)，帶給人憨厚可愛(ài)的印象。（2）結(jié)構(gòu)審核：在本章第二節(jié)中對(duì)頭部運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)，腿部運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)，翻滾運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)做了詳細(xì)分析，現(xiàn)在的重點(diǎn)是研究分析怎樣協(xié)調(diào)這三個(gè)動(dòng)作。三個(gè)動(dòng)作

21、的協(xié)調(diào)和循環(huán)交替，可以利用兩個(gè)齒數(shù)有齒差的齒輪在轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中出現(xiàn)的角度偏差來(lái)實(shí)現(xiàn)。（見(jiàn)圖2.4所示）圖2.4 腿部動(dòng)作與尾部動(dòng)作交替示意圖齒輪Z4比齒輪Z3多一個(gè)齒，所以兩個(gè)齒輪每一圈都會(huì)有一定角度的偏差，齒輪Z3上有個(gè)楔子而齒輪Z4上開(kāi)有槽，齒輪Z4將會(huì)順著齒輪Z3的楔子上升，直至脫離齒輪Z6，由于在齒輪Z4沒(méi)有脫離齒輪Z6之前帶動(dòng)尾巴轉(zhuǎn)動(dòng)，所以脫離后尾部動(dòng)作停止，當(dāng)齒輪Z4上升到與齒輪Z6脫離而與齒輪Z5嚙合后，齒輪Z5轉(zhuǎn)動(dòng)，齒輪Z5與軸緊配，該軸作為腳部動(dòng)作的輸出軸，帶動(dòng)腳部移動(dòng)，一段時(shí)間后，當(dāng)齒輪Z4的槽與齒輪Z3上的楔子相遇時(shí)，在彈簧Spring的作用下楔子進(jìn)入槽中，齒輪Z4與齒輪Z5

22、脫離，而與齒輪Z6嚙合，這樣腳步動(dòng)作停止，尾部開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)，如此循環(huán)，就是該玩具狗的腳部行走與尾部動(dòng)作的交替過(guò)程。2.2 實(shí)體建模過(guò)程2.2.1 實(shí)體結(jié)構(gòu)整體布局產(chǎn)品外型是預(yù)先給定或確定后再設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，這時(shí)應(yīng)該考慮整個(gè)結(jié)構(gòu)必須合理的布局定位在外型內(nèi)部，不能與外殼發(fā)生干涉，這點(diǎn)很重要，而且對(duì)之后的設(shè)計(jì)要留有修改的空間。首先，確定該玩具狗的軀干尺寸為L(zhǎng)165mmW60mmH70mm（見(jiàn)圖2.5所示），這個(gè)尺寸很重要，因?yàn)榭梢酝ㄟ^(guò)這個(gè)尺寸，再根據(jù)生活中狗的身體比例，確定其它部位相應(yīng)尺寸，最重要的是后腿的定位尺寸和尾巴的定位尺寸要協(xié)調(diào)，也就是腿部輸出軸的定位和尾部輸出軸的定位要符合狗身體的比例，達(dá)到外型和功

23、能相兼容。這樣齒輪箱的內(nèi)部結(jié)構(gòu)根據(jù)外型的尺寸做了大概的定位，接下來(lái)的設(shè)計(jì)要求就是在功能實(shí)現(xiàn)的前提下，盡量使內(nèi)部結(jié)構(gòu)容納到狗的軀干里面，并且要注意內(nèi)部結(jié)構(gòu)與外型之間要留有足夠的空隙和料位。圖2.5 整體結(jié)構(gòu)布局圖其次，內(nèi)部結(jié)構(gòu)定位后，就可以根據(jù)外型來(lái)設(shè)計(jì)內(nèi)部結(jié)構(gòu)。一般的電動(dòng)玩具功能結(jié)構(gòu)都由動(dòng)力源、傳動(dòng)裝置、執(zhí)行裝置三大部分組成。現(xiàn)在根據(jù)這三大部分來(lái)闡述該玩具狗結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的思路。動(dòng)力源：要擁有動(dòng)作功能，就離不開(kāi)能量的供給和轉(zhuǎn)換。玩具中較為常用的供能方式是由電池提供電能，常用電池的規(guī)格有堿電1.5V“AA”、“AAA”“C”、“D”、以及相應(yīng)的充電電池，還有鈕扣電池等等。電池箱在玩具設(shè)計(jì)中要求較高，所

24、以很多公司已將部分常用的電池箱和電池接觸片做了標(biāo)準(zhǔn)化。玩具狗所需要的扭矩較大，所需要的電壓和功率較高，故選擇4節(jié)AA電池來(lái)提供電能，該裝置就是前面所提到的電池盒結(jié)構(gòu)。馬達(dá)是玩具能夠保持持續(xù)動(dòng)力的主要?jiǎng)恿υ矗梢园央娔苻D(zhuǎn)化成所需的機(jī)械能。設(shè)計(jì)人員在玩具生產(chǎn)中很少有機(jī)會(huì)設(shè)計(jì)一個(gè)馬達(dá)，主要是選用。馬達(dá)廠的標(biāo)準(zhǔn)是空載的轉(zhuǎn)速，而轉(zhuǎn)速比計(jì)算時(shí)，一般就是用空載轉(zhuǎn)速的計(jì)算。因玩具產(chǎn)品并非是一種精密的機(jī)械，所以可以通過(guò)調(diào)節(jié)齒輪的傳動(dòng)來(lái)得出實(shí)際需要的傳動(dòng)比。馬達(dá)產(chǎn)品都有一個(gè)最大載荷的數(shù)據(jù)，還有一個(gè)載荷與轉(zhuǎn)速的關(guān)系。因?yàn)橥婢弋a(chǎn)品一般不會(huì)很大而且是用電池驅(qū)動(dòng)的較多，所以馬達(dá)的載荷也不會(huì)很大。一般來(lái)說(shuō)，載荷與扭矩越大，

25、馬達(dá)的體積也越大，所要的電池也越多，而且玩具的重量也越重，所以盡量選用合適的馬達(dá)。一般保險(xiǎn)起見(jiàn)，載荷與轉(zhuǎn)速在曲線上升區(qū)的馬達(dá)就管用。作為轉(zhuǎn)向齒輪箱用的馬達(dá)選擇是否正確，對(duì)電動(dòng)玩具的轉(zhuǎn)向靈活性有直接的影響，同時(shí)也會(huì)影響電池的壽命，合理選擇轉(zhuǎn)向齒輪箱的馬達(dá)，傳動(dòng)等級(jí)和傳動(dòng)比是非常重要的。目前玩具產(chǎn)品的轉(zhuǎn)向齒輪箱馬達(dá)的選擇標(biāo)準(zhǔn)為 ： 大型電動(dòng)玩具，常采用RC 280S或RC-260.SA型的馬達(dá)；中型電動(dòng)玩具,一般是采用FS130的馬達(dá)；小型電動(dòng)玩具，一般是采用FF-N20PN型的馬達(dá)。我選用FS130馬達(dá)，轉(zhuǎn)速為n=12000r/min。（2）傳動(dòng)裝置：傳動(dòng)裝置在整個(gè)結(jié)構(gòu)中起到了橋梁的作用，是動(dòng)力

26、源到執(zhí)行裝置的過(guò)渡，該傳動(dòng)裝置的主要功能是減速和傳遞扭矩。減速：寵物狗的正常步伐速度為每1.5秒鐘移動(dòng)一步，所以設(shè)定玩具狗的腳步輸出軸1.5s旋轉(zhuǎn)一圈，這樣就確定腿部的輸出轉(zhuǎn)速是Nt=1r/1.5s=40r/min，動(dòng)力源提供的轉(zhuǎn)速是N=12000r/min，得到該傳動(dòng)裝置的轉(zhuǎn)速比i=1200/40=300。由于該玩具狗的外型尺寸的限制，傳動(dòng)都是以轉(zhuǎn)動(dòng)方式實(shí)現(xiàn)，故傳動(dòng)裝置選用齒輪來(lái)減速與傳遞扭矩比較合理，并且齒輪的傳動(dòng)效率高，能量損失小，結(jié)構(gòu)緊湊。齒輪的模數(shù)m一般優(yōu)先選擇 0.5 、0.6 、0.8 、1 、1.25 、2 、2.5 、3 、4 、5 、6 、8 等，玩具中常用的是0.5 、0

27、.6 、0.8 、1 ，這里選用模數(shù)m1=0.5、m2=0.8。齒輪的壓力角a=20 ，齒頂高為 1，頂隙系數(shù)為 0.25 。每種齒制有一個(gè)最小齒數(shù)，防止在滾齒時(shí)產(chǎn)生根切，故齒輪齒數(shù)必須大于最小齒數(shù)。在玩具上齒輪的最少齒數(shù)不能少于8，一般都在845之間選擇，偶數(shù)齒數(shù)優(yōu)先選，為了達(dá)到傳動(dòng)比i=300和選擇齒輪齒數(shù)的合理排布性 ，選用齒輪齒數(shù)分別為Z1-1=36、Z1-2=12、Z2-1=48、Z2-2=20、Z3=42、Z4=43、Z5=Z6=Z7-1=42、Z7-2=12、Z8=36（見(jiàn)圖2.6所示）。 圖2.6 內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖（3）執(zhí)行裝置：執(zhí)行裝置在本章第二節(jié)部分有詳細(xì)論述。2.2.2 實(shí)體零

28、部件設(shè)計(jì)整個(gè)結(jié)構(gòu)是由齒輪箱外殼、馬達(dá)、蝸桿、齒輪、介子、軸、彈簧等七種零部件組成的。齒輪類零部件參數(shù)設(shè)計(jì)（見(jiàn)表2.1、2.2所示）：表2.1 齒輪計(jì)算公式標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪計(jì)算公式名稱代號(hào)計(jì)算公式節(jié)徑dd=m*z外徑dada=m*(z+2)根徑dfdf=d-2.5*m齒頂高h(yuǎn)aha=m齒根高h(yuǎn)fhf=1.25*m齒全高h(yuǎn)h=2.25*m中心距aA=(z1+z2)*m/2表2.2 零部件的參數(shù)確定值名稱模數(shù)m齒數(shù)z節(jié)徑d外徑da根徑df齒頂高h(yuǎn)a齒根高h(yuǎn)f齒全高h(yuǎn)齒厚bZ1-10.536181916.750.50.6251.1252Z1-20.512674.750.50.6251.1253Z2-1

29、0.548242522.750.50.6251.1252Z2-20.52010118.750.50.6251.1259Z30.542212219.750.50.6251.1252Z40.54321.522.5251.1251.8Z50.542212219.750.50.6251.1252Z60.542212219.750.50.6251.1252Z7-10.84233.611.82Z7-20.8129.611.83Z80.83628.830.426.80.811.82該機(jī)構(gòu)是腿部動(dòng)作與尾部動(dòng)作交替運(yùn)動(dòng)的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)：考慮到強(qiáng)度要求，楔子的高度h=4mm，厚度b=2mm，在楔子與槽脫離到嚙合的過(guò)程是

30、腿部動(dòng)作的過(guò)程，從楔子與槽嚙合到脫落過(guò)程是尾部動(dòng)作過(guò)程，在整個(gè)循環(huán)過(guò)程中的時(shí)間總和t=t1+t2。應(yīng)為z3的齒數(shù)為42，z4的齒數(shù)為43，從楔子與槽第一次嚙合到第二次嚙合的整個(gè)過(guò)程所需轉(zhuǎn)圈數(shù)N2=42 因?yàn)闇p速到z3與z4齒輪時(shí)的轉(zhuǎn)速要求1.5 s 每圈，所以t=42*1.5=63s。尾部轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)間為t2=9s。所以腿部的動(dòng)作時(shí)間為t1=t-t2=54s。也就是z4在帶動(dòng)z5旋轉(zhuǎn)n3=9/1.5=6 圈之后與其脫離來(lái)帶動(dòng)z6的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，z6的旋轉(zhuǎn)與腿部的輸出軸相連接，旋轉(zhuǎn)n4=54s之后楔子又回到槽內(nèi)，也就是z4和z6脫離后又與z5嚙合，帶動(dòng)尾部旋轉(zhuǎn)。這樣就可以計(jì)算出槽子的扇形弧度=6/42*3

31、60=51.42 槽的厚度要略大于楔子的厚度，厚度b2=2.5mm。楔子在z3上的扇形弧度略小于槽的弧度就可以達(dá)到預(yù)定的動(dòng)作交替時(shí)間了。整個(gè)結(jié)構(gòu)中零部件可以簡(jiǎn)單的分為齒輪箱的上蓋和下蓋，蝸桿，齒輪z1，Z2,Z3,Z4,Z5,Z6,Z7,Z8,皇冠齒輪z9，介子，1，2，3，彈簧，軸shaft1，shaft2，shaft3，shaft4，shaft5， 齒輪箱的設(shè)計(jì)：齒輪箱外殼的作用是保護(hù)齒輪不受外界的干擾，起到固定支撐的作用。圖2.7皇冠齒輪的設(shè)計(jì)：在機(jī)械工程中一般是不存在這種皇冠齒輪的，但皇冠齒輪的作用與機(jī)械工程中的斜齒輪有異曲同工之妙，都是起到了調(diào)整轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩方向的作用。2.2.3如果外

32、型尺寸剛剛好,一點(diǎn)剩余的空間都沒(méi)有,那應(yīng)該放棄這一設(shè)計(jì)思想,因?yàn)檫€不知道以后會(huì)發(fā)生什么,就是說(shuō)要為以后的修模留退路,更何況現(xiàn)在只是大概估算而已,還沒(méi)有按最終的尺寸和合理的設(shè)計(jì)擺設(shè)這些零件,不然不但前功盡棄,而且會(huì)造成無(wú)法挽回的損失。設(shè)計(jì)前也應(yīng)該謹(jǐn)慎的考慮拔模斜度問(wèn)題，拔模斜度要先對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行劃分,功能越多,相應(yīng)的結(jié)構(gòu)就越復(fù)雜,零部件也就越多。為了考慮成本,零部件的劃分越少越好,這樣可以減少模具的數(shù)量。但是如果外型比較復(fù)雜的話,就要考慮到是否能夠脫模,是否對(duì)模具的設(shè)計(jì)要求比較高,是否造成模具結(jié)構(gòu)的復(fù)雜化,也許開(kāi)一套既帶斜頂又帶滑塊的跳板模比開(kāi)兩套普普通通的三板模造價(jià)還要高,或者說(shuō)實(shí)在無(wú)法簡(jiǎn)單化的話

33、,就要做一下修改，當(dāng)所有的塑膠件脫模成型都沒(méi)問(wèn)題后, 這樣的設(shè)計(jì)思想才算合理。外型和結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)設(shè)計(jì)對(duì)于一個(gè)產(chǎn)品來(lái)說(shuō)是相當(dāng)重要的，在設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中也占有絕大的比例與重要性，它不僅僅是設(shè)計(jì)人員與其工程人員的一種直接交流，而且可以作為一個(gè)憑證和依據(jù)，在生產(chǎn)、裝配各個(gè)環(huán)節(jié)中起到至關(guān)重要的作用。生產(chǎn)部門(mén)需要根據(jù)尺寸制作工模，注塑成型，裝配成成品，檢驗(yàn)部門(mén)按照所給的尺寸檢測(cè)產(chǎn)品的質(zhì)量，驗(yàn)證產(chǎn)品是否合格，在出現(xiàn)錯(cuò)誤和設(shè)計(jì)不當(dāng)?shù)那闆r下，通過(guò)尺寸可以盡快的找出原因所在，方便于修改，在日后的設(shè)計(jì)與改良中也是重要的依據(jù)和基礎(chǔ)。尺寸的確定可以先從整體出發(fā)，確定好外觀尺寸，然后根據(jù)外觀的尺寸和功能要求來(lái)定位和確定內(nèi)部結(jié)構(gòu)

34、的大致尺寸。2.2.4 實(shí)體工程出圖見(jiàn)附圖。2.3 實(shí)體制作過(guò)程2.3.1 手板制作過(guò)程與驗(yàn)證玩具設(shè)計(jì)合理性的驗(yàn)證、產(chǎn)品強(qiáng)度的校核、制造生產(chǎn)成本的核算等都離不開(kāi)手板模型的制作。一般產(chǎn)品在生產(chǎn)制造前都要做一個(gè)手板模型，該模型的制作過(guò)程涉及到玩具產(chǎn)品初期工程檢驗(yàn)的各方面。手板模型不僅能讓你清楚的了解到該產(chǎn)品功能的實(shí)現(xiàn),還能讓你進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)中存在的隱患.減少以后設(shè)變的次數(shù).在模型制作之前要選材，合適的材料不僅可以提高產(chǎn)品質(zhì)量，并且可以降低生產(chǎn)成本。在所有能滿足功能要求的材料選出后，結(jié)合原材料的價(jià)格、成型的難易程度和相應(yīng)的模具造價(jià)等因素來(lái)最終確定材料的選取。通過(guò)各方面衡量，該玩具狗的絕大部分材料將用

35、塑料制作?？紤]到玩具狗的經(jīng)濟(jì)、強(qiáng)度、使用壽命和安全等因素，不受力部分選用ABS膠料，如齒輪箱上下蓋，電池盒；受力部分可選用PA或者POM（這里選用POM材料），如蝸桿，齒輪，皇冠齒輪。軸是組成機(jī)械的一個(gè)重要零件，它支承著其他轉(zhuǎn)動(dòng)件回轉(zhuǎn)并傳遞轉(zhuǎn)矩，同時(shí)又通過(guò)軸承和機(jī)架連接，所有軸上零件圍繞軸心作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，形成了一個(gè)以軸為基準(zhǔn)的組合體，還必須和軸系零部件的整個(gè)結(jié)構(gòu)聯(lián)系起來(lái)。設(shè)計(jì)軸時(shí)應(yīng)考慮多方面因素和要求，其中主要問(wèn)題是軸的選材、結(jié)構(gòu)、強(qiáng)度、剛度，對(duì)于高速軸還應(yīng)考慮震動(dòng)穩(wěn)定性問(wèn)題。軸的常用材料有：35#，45#，50#，優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼Cr鋼，最常用的是45鋼，對(duì)于受載小的或不太重要的軸也可用Q235

36、,Q275等普通碳素結(jié)構(gòu)鋼，對(duì)于受力較大，軸的尺寸和重量受到限制，以及有某些特殊要求的軸，可采用合金鋼。這里選用45#鋼作為軸的材料選定材料后就根據(jù)設(shè)計(jì)者提供的產(chǎn)品資料和工程圖來(lái)制作，在制作工程中主要檢討以下幾個(gè)問(wèn)題:（1）功能是否達(dá)到;（2）是否便于組裝生產(chǎn);（3）塑膠件是否便于開(kāi)模成型;（4）塑膠件強(qiáng)度是否足夠;（5）各零件是否有發(fā)生干涉。在模型制作過(guò)程中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，解決問(wèn)題，不斷的完善產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)，并在不影響產(chǎn)品功能和產(chǎn)品質(zhì)量的前提下考慮降低生產(chǎn)成本，使該產(chǎn)品結(jié)構(gòu)最優(yōu)化、最合理化。2.3.2 工模制作過(guò)程在通過(guò)手板模型驗(yàn)證確定產(chǎn)品結(jié)構(gòu)已達(dá)最優(yōu)化、經(jīng)濟(jì)化后，就可以制作模具來(lái)進(jìn)行大批量生產(chǎn)了，可

37、以看出要使產(chǎn)品在大批量生產(chǎn)制造過(guò)程中實(shí)現(xiàn)“優(yōu)質(zhì)”“經(jīng)濟(jì)”“廢品率低或無(wú)廢品”，模型制作的好壞起到很關(guān)鍵的作用。 注射模具的結(jié)構(gòu)組成:根據(jù)模具中各個(gè)部件的不同作用，一套注射模可以分成以下幾個(gè)部分：內(nèi)模零部件，賦予成型材料形狀和尺寸的零件。通常由Core（下模）Cavity（上模），鑲件（鑲針）等組成。澆注系統(tǒng)：將熔融塑料由注射機(jī)射嘴引向閉合的模腔，一般由灌口主流道、分流道、澆口和冷料穴組成。熱交換系統(tǒng)：為了滿足注射成形工藝對(duì)模具溫度的要求（冷卻或加熱）需要對(duì)模具溫度進(jìn)行較精確的控制。行位系統(tǒng)：當(dāng)側(cè)向有凸凹及孔時(shí)，在塑料被頂出之前，必須先抽拔側(cè)向的型芯（或鑲件），才能使塑膠產(chǎn)品順利脫模。頂出系統(tǒng)：

38、實(shí)現(xiàn)塑膠產(chǎn)品脫模的機(jī)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)形式很多，最常用的是頂針、司筒和推板等脫模機(jī)構(gòu)。導(dǎo)向定位部件，是保證動(dòng)模與定模閉合時(shí)能準(zhǔn)確對(duì)準(zhǔn)、脫模時(shí)運(yùn)動(dòng)靈活，注射時(shí)承受側(cè)向力的部件，常由導(dǎo)柱和導(dǎo)套及定位塊、錐等組成。排氣系統(tǒng)：將型腔內(nèi)空氣導(dǎo)出的結(jié)構(gòu)，如：排氣槽及鑲件配合時(shí)的間隙。結(jié)構(gòu)件：如模架板、支承柱、從模具結(jié)構(gòu)和制造上分析，塑膠產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)要具備以下特點(diǎn)：1) 塑膠產(chǎn)品要有足夠的拔模角，以利于塑膠產(chǎn)品從模腔及模呵上脫出。2) 鉤、扣位工藝孔，塑膠產(chǎn)品的鉤位、扣位等結(jié)構(gòu)有些是通過(guò)前后模插穿實(shí)現(xiàn)的。3）落在曲面上的孔，孔口要倒角，以避免出現(xiàn)尖銳的膠位。4）內(nèi)模尺寸大小一般不能超出工字模兩支承板（凳仔板）寬度，高

39、度方向保證內(nèi)模邊與回針距離最少15 mm5）內(nèi)模大小主要決定于產(chǎn)品尺寸和模具結(jié)構(gòu)：a.對(duì)于機(jī)殼類模具，模具冷卻水要走內(nèi)模邊，要保證內(nèi)模邊與膠位有25 mm ；上模高度產(chǎn)品高+15 mm ，下模高b.對(duì)于精密制品模具，為便于加工及維修，內(nèi)模要分開(kāi)設(shè)計(jì)，不能多型腔出于一件內(nèi)模。膠位邊至內(nèi)模邊可以10 mm ，內(nèi)模高可以206）內(nèi)模一般采用有下列幾種形式與模架板固定連接。如圖a型最常用。小于2020的二板模上?？煽紤]采用b型開(kāi)通一框形式，d型安裝的銷釘位置要與3R夾具導(dǎo)邊孔位相吻合，e型常用于齒輪模內(nèi)模安裝。 模架規(guī)格的選用1）塑件結(jié)構(gòu)和注塑機(jī)規(guī)格決定。 模架厚度要保證：在注塑機(jī)前后墻板極限開(kāi)合范圍

40、內(nèi)模具結(jié)構(gòu)的要求模具強(qiáng)度和剛性方面的要求 三板模的拉桿長(zhǎng)度的確定：(圖3-1示)拉桿長(zhǎng)度=A+6+B+水口長(zhǎng)+（2025）+C 拉板長(zhǎng)度：a)50噸以下機(jī)：D1=120-15080噸以上機(jī)：D1=30+D =30+（2.5-3）h+(120-150)b) 當(dāng)分模采用尼龍塞扣緊而為防止上模板回彈而設(shè)置的拉板只須對(duì)角、兩副，此時(shí)拉板介子不必藏入模架；當(dāng)不用尼龍塞而用拉板拉開(kāi)上模板時(shí)，宜用4根拉板并且拉板介子要藏入模板。限位螺絲。2020以下模架D=10，3030以下D=12，4040 以下D=16，4040以上D=20水口螺絲組d=d彈簧壓縮量50%模架（間隔板高度=H+頂出距離，頂出距離需頂出高

41、度+10mm澆注系統(tǒng)：膠件的進(jìn)澆方式大致有以下幾種：側(cè)澆口、潛澆口、點(diǎn)澆口、潛伏式澆口、直澆口，以下為各進(jìn)澆方式的圖例關(guān)于細(xì)水口轉(zhuǎn)大水口之流道問(wèn)題:常用的有以下方式:一般情況下,推薦采用B種形式,優(yōu)點(diǎn)在于:1.減短了脫水口螺絲的長(zhǎng)度與開(kāi)模距離. 2.壓力損失小.。 冷卻系統(tǒng)下圖為冷卻水道的圖例： 頂出系統(tǒng)的設(shè)計(jì)：一般膠件的頂出有以下幾種方式：1、頂針頂出：1) 防止塑件變形或損壞，正確分析塑件對(duì)模腔的粘附力的大小及其所在部位，有針對(duì)性地選擇合適的脫模裝置，使頂出力施于塑件剛性及強(qiáng)度最大的部位，即盡可能頂在壁邊，骨位、柱位下面，作用面積也盡可能大一些（即盡可能選直徑大的頂針），以防塑件變形或損壞

42、。2) 對(duì)于10mm3) 對(duì)于表面不能有頂針印的產(chǎn)品，可在產(chǎn)品周邊適當(dāng)位置加輔助垃圾釘頂出。2、推板頂出推板類脫模機(jī)構(gòu)適用于大筒形塑件，薄壁容器及各型罩殼形塑件的脫模。推件板脫模的特點(diǎn)是頂出均勻、力量大、運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)、塑件不易變形。1）推塊頂出2）強(qiáng)行頂出對(duì)一些小的倒扣可以用強(qiáng)行推出的辦法脫模，此時(shí)塑件要產(chǎn)生足夠的變形以克服倒扣。這種變形必須不會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)生塑性變形。六、其它（導(dǎo)向定位部件、排氣系統(tǒng)、結(jié)構(gòu)件）2.3.3 注塑成型過(guò)程模具制作完成后，就可以開(kāi)始加工生產(chǎn)零部件了，在玩具中大多數(shù)零部件都是塑膠，故稱為膠件。首先把做好的模具安裝到相對(duì)應(yīng)的注塑機(jī)型的注塑機(jī)上加工成型。塑料制品的成型方式有多種多樣，選擇成型方式的主要根據(jù)：一方面根據(jù)塑料制品所要求的物化性能來(lái)選擇所用的塑料原料，比如，制件要求耐熱溫度，制件成型的尺寸精度，耐酸、堿、鹽和電絕緣性等。另一方面根據(jù)已選的原材料和制品的外型再來(lái)確定