多功能电动玩具车课程设计论文.docx

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多功能电动玩具车课程设计论文

多功能玩具车设计

院系：

机电工程学院

姓名：

xxx

学号：

xxxxxxxx

班级：

12级工业设计班

多功能玩具车设计

摘要随着电子技术的发展，数字电路应用领域的扩展，现今社会，产品智能化、数字化已成为人们追求的一种趋势，玩具领域也是如此，智能电动玩具越来越受到人们的关注和睛睐。

传统玩具与智能电动玩具相比，在玩具市场上智能玩具以经占据了相当大的份额并且统治了市场的高端部份。

基于人们对智能玩具的关注和喜爱，本次课题我们设计了一款智能电动玩具多功能小车.

关键词电子技术智能电动玩具多功能

一、设计目的

本课题以电动玩具车，多角度的锻炼和优化创意思维，全面提高对于设计的驾驭能力。

同时，结合产品自身的特点及其使用特点，寻求在设计局限性上的突破。

在生活压力越来越来大的今天，电动玩具依然占着巨大的市场份额。

本课题通过从外观到功能等诸多方面对传统玩具功能的改进，使多功能——飞行与奔跑融于一身，并改良其单调的风格，提升其色彩、造型、质感以及与环境的呼应，将设计与生活、科技与时尚相结合，从而体现创意设计的文化内涵与价值、传递其对人们生存方式和人性的尊严的关注。

二、玩具市车场分析 

1、我国玩具车市场现状 

   中国是一个玩具车生产大国，但并不是一个玩具车生产强国。

缺乏规模大的玩具车生产商，缺乏玩具车开发人才，缺乏品牌效应是最大的问题。

尽管中国玩具的出口量很大（全球75％的玩具车在中国生产），但这些玩具车基本上是以OEM的形式进入国际市场的。

因此，应提高中国玩具车产业的生产工艺，主动占领世界玩具车产业的制高点，提升中国玩具车产业的核心竞争力，打造中国玩具的自有品牌是中国玩具车业的当务之急。

2、玩具车的分类 

目前市场的的玩具车根据不同的驱动力，外形，大小等进行分类。

根据驱动力的分类可以区分为：

电驱动，油性驱动。

电驱动：

电动玩具车的动力来源是电池等储电器提供电力，这类型的玩具车又可以分为遥控和直控。

这类型的玩具车具有很高的可玩性危险系数较低。

油性驱动：

通过内燃机运动使其具有一定的动力，该类玩具成本较高、噪音较大，同时也有较高的危险性，适用人群范围较少。

根据外形可以区分为：

仿汽车设计，想象设计，概念设计，情趣设计。

仿汽车设计：

这类型的玩具车是仿日常生活中的各类型汽车设计，其中生活中一些外形比较奇特的汽车最受欢迎，比如工程机械车，跑车，货车，火车。

这类型汽车具有非常逼真的效果，有一些还能够通过驱动力使其具有动力。

想象设计：

这类型汽车是生活中没有存在的，是通过设计者想象出来的一类型玩具车，这类型汽车具有新颖的外形设计，很能吸引人们的眼球。

概念设计：

这类型汽车与想象设计的玩具车一样，是通过想象出来的汽车，但这类型玩具车具有一定的可实现性，这类型的玩具车对人们的吸引力也很大。

情趣设计：

通过对显示生活中的一些汽车的外形进行重新设计，改变外形，使后者具有可爱，搞笑的外表，这类型的汽车对于工作、学习压力较大的人们有很大的吸引力。

3、操作系统的分类

遥控设备的款式和种类很多，通常按其通道数分类。

我们把通行指令信号的道路叫做“通道”，一遥控设备只能允许一种指令信号通行，既只能发射、接收一种指令信号，那么，这台设备就只有一个通道。

模型用遥控设备有两通道、四通道……甚至十通道等多种。

车辆模型一般只控制方向和油门（刹车和倒车与油门共用一个通道），所以只需用两通道就够了按调制方式，遥控设备还可分为调幅（AM）式和调频（FM）式。

调幅式比较简单实用，价格也便宜；调频式则性能可靠、稳定，不易受其它信号的干扰。

另外还有一种比调频式更高级的脉冲编码式（PCM），具有更强的抗干扰性。

　　遥控设备一般由发射机、接收机和伺服舵机（或电子调速器）组成。

（1）发射机——用来将操纵指令转换为带有控制信息的无线电信号并向空中辐射。

车辆模型用的发射机杆式和枪式两种。

杆式发射机有两个操纵杆，左边的用来控制模型车的速度及刹车（或后退），右边控制模型车的方向。

枪式发射机用一个转轮（方向盘）和一个类似手枪扳机的操纵杆来分别控制方向和速度。

除了这些基本功能之外，一些较高级发射机还运用了先进的电脑技术，增加了许多附加的功能，如储存多辆模型车的调整数据，一机多用；有计时、计圈功能，方便练习和比赛；有大型液晶显示屏幕，可显示工作状态和各种功能。

（2）接收机——是用来接收发射机发出的无线电信号的。

由于接收机是装在模型车上的，一般都尽量做得很小巧。

例如：

日本产的FUTABAR-113F型接收机，只有一个火柴合大小，重量仅18g，具有很高的灵敏度，能接收近千米外发射来的无线电信号。

接收机一般都要与发射机配套使用，通常使用六伏直流电源（4节5号电池）。

　　（3）电子变速器——电子变速器使用在电动模型车上，是一种专门调速用的伺服装置，与普通的机械式调速器相比，有体积小、寿命长、效率高、输出功率大的优点。

一些高级的电子变速器还运用了数码技术，采用高频操作，有多种程式刹车、温控自动保护以及自动断电等功能。

　　遥控设备所使用的频率都在业余无线电波范围内通常有27MHz、40MHz、75MHz等几个波段，每个波段都有多种不同的频率可供使用，爱好者可通过更换遥控设备上的晶体来选择使用频率。

本设计采用两通道调频（FM）式遥控设备，因为该玩具应用环境较广，而调幅式比较简单实用，价格也便宜；调频式则性能可靠、稳定，不易受其它信号的干扰。

（4）智能电动多功能玩具车的市场的前景 

    中国的电动玩具车在经过了很多年的市场培育和宣传后，同时现在随着技术的不断的发展，新产品的不断出现。

下面我们看一下海关的数据，在海关出口商品玩具编码产品“其他带动力装置的玩具及模型”中，电动玩具车占的比例相当高，据广东省玩具协会分析，电动玩具车在这编码的商品中占的比例在30%左右。

由此可以看出，在未来的几年内，电动玩具车将有很大的发展空间，其中主要的原因如下。

首先是家庭轿车的普及带动玩具模型车市场，现在我国轿车家庭普及率在城市只有10%左右。

随着家庭轿车的普及，车的概念不断深入人们的脑海中，因此会带来比较大的需求，同时也是由于家庭轿车的普及，也将会带动相关玩具模型车市场的扩大，而现在按比例生产的电动车玩具车已经成为玩具发烧友的收藏。

第二个原因是文化创意将推动电动玩具车市场进一步扩大。

因此现在国内的电动玩具车的市场的空间还是比较大的，还有着很大的市场前景，在这种情况之下，国内的电动玩具的生产企业要根据自身的实际情况，做好市场调查工作，然后开发出适合自己的电动玩具车产品，相信会有一个比较的市场空间。

（5）智能电动多功能玩具车自身的优势 

随着社会发展，人们的生活水平都高了，所以娱乐就显得尤为重要。

玩电动玩具车的几大好处：

、放松心情，减缓压力

有助于人们增加室外活动，增强体魄

操作方便、噪音较小、安全性高

携带方便、适用人群较广

三、设计定位 

1、功能性 

功能性是指玩具所具备的使用价值。

它通过针对不同的年龄层人们的需求，在考虑满足人们愿望的基础上，利用外观造型、色彩、工艺技术来加以实现。

现代人的生活压力较大，生活条件也越来越优越，生活水平的提高，使人们更加追求生活的娱乐性，因而各类高档休闲类玩具较为受宠，如大型航模、各类网游等。

2、 安全性 

安全性是玩家在选择玩具时考虑最多的一个要素。

由于玩具调节心情的、易受分散注意力，人们游戏中所发生事故有50%是因为不慎而造成的，16%是由于玩具结构的不合理性所至。

因而在玩具的安全性设计中要注意以下几个方面：

首先，玩具车的材料要具有无毒性；其次是外型结构要圆滑无尖锐形态；第三结构要合理、牢固。

3、游戏性

游戏性是指玩具的“玩”法，儿童的注意力和兴趣容易转移，他们充满着好奇心，独特、新颖的“玩”法会引起他们的注意和激发他们的兴趣，减缓他们的生活、工作压力，好的“玩”法还能化“平淡为神奇”，增加玩具的附加值，同时也会得到人们的喜欢。

4、形态结构 

形态结构是指玩具的外观造型和内部结构。

玩具的形态一定要符合人们的心理和中国传统的审美情趣。

美观大方的造型、独特新颖的结构，有利于人们高尚审美情趣的培养。

例如许多仿生玩具、模型玩具都得到人们的青睐。

以上四个要素经不同的排列组合和参数变化，就可得到各式各样、丰富多彩的玩具车。

四、外型及驱动系统设计方案的选择 

 1、下面介绍我们的设计理念：

（1）常见的设计方法 

开拓创新设计法：

不受任何观点束缚，大胆设想、自由发挥而创造出全新的产品。

产品开发设计法：

采用新的技术和表现技法，创造出升级换代的新产品。

改进提高设计法：

在原有产品的基础上经过改进，提高而区别于同类产品的新产品。

（2）我们的设计想法 

    方案设计想法：

通过分析目前市场上的玩具电车外形，了解玩具电车的市场需求，来提高改进，以更好的符合市场的需求。

由于金属外壳虽然强度较好，但质量较重加大了玩具电车的功率，电能消耗增大，且造价较高。

而塑料外壳质量轻、成型容易、原料便宜且强度可满足要求。

故选择塑料外壳作为玩具电车的外壳。

2、电机的选择

由于设计的是自动往返电动玩具车，所以根据它的特性选择微型直流电机。

微型直流电机的种类很多，例如微型直流电机6mm系列型号JS612M47-ZH3015K[额定功率0.0001-0.005（kW）额定电压1.3~3V（V）额定转速9000±1500（rpm）]、微型直流电机2942[HLY45×25HLY54×42电压：

2.4-36.0v　转速：

2000-15000功率：

1.61-5.77W]，HLY38×32微型直流电机[电压DC12V空载电流100mA转速3600r/min规格直流电机外径38mm不含轴长度60mm]等。

下面就以微型电机6mm系列型号JS612M47-ZH3015K微型电机做为驱动电机来设计玩具车。

参数：

型号JS612M47-ZH3015K额定功率0.0001-0.005（kW）额定电压3（V）额定转速9000±1500（rpm）

电机的特点及应用:

精密的球型轴承，钢制齿轮和铸铝外壳造就了高品质以及坚固的结构； 

全寿命油脂润滑的设计提供了免维护运行； 

中间级斜齿轮结合钢制平行轴的设计提供最大机械效率； 

密封齿轮头符合世界通用标准,可安装于狭小空间,且安装方向不受限制； 

多种电动机、制动单元和速度控制器的组合满足广泛的应用。

3、电源 

流电机的供电电源是一般的直流3V离子电池供电的。

微流电机对电源稳定度要求不高，一般允许电源电压额定值在+%10～-%15的范围内波动。

流电机有一个稳定电源用于电机的驱动和接收器单元供电,小型微流电机电源往往和接收器单元和为一体,中大型电机都有专门电源单元.有些电机电源部分还有6VDC输出,用于对外部接收器供电,但电流往往是毫安级。

3、产品的工艺分析报告 

（1）产品材料的确定 

由于ABS的综合性能好，如冲击强度高、尺寸稳定、易于成型、耐热、耐腐蚀等，并且有良好的耐寒性，在－40℃低温时仍有一定的机械强度。

确定材料为：

ABS。

 ABS的成型工艺：

1）ABS在成型加工前，大都要作干燥处理：

用烘箱以80～85℃烘2～4小时或用干燥料斗以80℃烘1～2小时。

2）注射温度在160～220°C之间。

3） 对于薄壁、长流程、小浇口制品，注射压力可达130～150Mpa，而厚壁、大浇口制品只需70～100Mpa即可。

4）为了获得内应力较小的制品，保压压力不宜过高，以60～70Mpa为宜。

 5）注射速度以中、低为宜。

 6）模具温度在60°C左右。

五、产品的工艺分析 

（1）产品的尺寸和表面质量 

    我们所设计的玩具电车外壳的尺寸较为合理（长、宽、高约118mm×50mm×40mm），然而玩具电车的外壳壁厚较薄，对于注塑可能会增加一些难度，但经过分析都能达到要求。

尺寸精度：

我们设计的玩具电车外壳所选塑件材料为ABS，参考《模具设计基础》P170塑件精度等级的选用表，选定塑件的等级为：

IT5。

塑件的表面质量是指塑件的表面缺陷、表面光泽性和表面粗糙度。

其中决定塑件的表面粗糙度的主要因素是模具成型零件的表面粗糙度。

这里将塑件的外表面粗糙度定为：

Ra：

0.8。

（2）壁厚 

    塑件制品的壁厚是重要的结构要素，热塑性塑料制品的壁厚一般在1mm～4mm，制品的最小壁厚与塑料材料的流动性有关。

塑件的壁厚应根据塑件的使用要求来确定。

市场上玩具电车外壳一般在1mm～2mm之间，在此选择壁厚为1.5mm。

（3）脱模斜度 

根据所选材料ABS与玩具电车外壳的尺寸特点，选择的脱模斜度为1°。

（4）加强肋 

    加强肋应设计的矮一些，多一些，深而狭窄的沟槽会给模具加工带来困难。

高而厚会使加强肋所在处的壁厚不均，易形成缩孔和表面缺陷。

 （5）圆角 

    制品的各连接处均应有半径不小于0.5～1mm的圆角。

在不影响塑件使用的前提下应尽量取大些。

一般外圆弧半径应是壁厚的1.5倍，内圆角半径应是壁厚的0.5倍，这里将外圆弧半径定为2.25mm，内圆角半径为0.75mm。

 （6）小结 

    以上部分为我们所设计的玩具电车外壳的工艺分析，目的是为了使所设计的玩具电车外壳达到成型工艺的要求，使其所对应的模具结构简单合理。

六、总结

经过这一段时间的紧张的忙碌，本次课程设计已经接近尾声，在本次毕业设计使我收获很多。

首先是在rhino和coreldraw的运用领域有清楚的认识。

从课程设计的选题，到方案的确定，到正式设计，其中所运用的各项知识都是经过自己的努力收集所获得的，课程设计使我学会了真正的自学习惯。

其中也难免有迷惑的地方，这便需要我在未来的学习工作中更加努力的完善与提高，我相信只要不懈努力就一定能够解决任何困难的问题。

设计一个东西就是为了能够被使用，从而服务于我们。

如今rhino建模和coreldraw可以说是一个较为普遍的建模和排版工具，特别是在玩具制造、工业制造等行业都有较多的运用。

草图：

三视图：