4887-双童车滚轮疲劳试验机设计【机械毕业设计全套资料+已通过答辩】
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王晓峰 童车滚轮疲劳试验机设计 目录 中文摘要 第一章 概 述 .车起源 .展潜力巨大 .二章 总体设计方案比较 .体设计方案 一 .体设计方案二 .体设计方案三 .计方案比较 .三章 零件结构设计 .持机构设计 .紧机构的结构设计 .动轴承的选择 .机的选择 .四章 强度校核计算 .持杆受力图及分析 .晓峰 童车滚轮疲劳试验机设计 结论 致谢 参考文献 附录 王晓峰 童车滚轮疲劳试验机设计 中文摘要 内容：改革开放以来 ,随着人民生活水平的提高 ,人们对生活中的生活用品的质量要求也提出了更高的要求。童车是现在人们生活中必不可少的用品之一，儿童推车在带来方便的同时，也会给婴幼儿带来伤害，为此世界各国和地区均制订了严格的安全性能标准，以最大限度地为婴幼儿提供安全的儿童推车产品。其质量的合格与否直接 影响到儿童的安全。所以本课题主要针对现实生活中人们对童车的安全性的考虑设计了用于试验童车滚轮疲劳强度的试验机。 本课题主要根据检测标准，设计一个童车滚轮强度疲劳试验机，该试验机以童车滚轮为试验对象，夹持童车手把，模拟道路环境滚动，直到童车滚轮破坏或达到规定试验时间为止。设计要求设计的试验机能按照试验标准要求进行连续运行，运动动力源采用电动机，其运动的时间可以设定。 关键词：改革开放，生活水平，疲劳，试验机，安全 。 王晓峰 童车滚轮疲劳试验机设计 第一章 概述 儿童推车起源于欧洲，至今已有超过三百年的历史，在中国，儿童推车 的出现也已有几十年的时间。儿童推车是婴幼儿户外活动的重要工具，扩大了婴幼儿的活动范围，减轻了年轻父母的负担，是寻常百姓家庭必备的用品，在全世界范围受到了广泛的欢迎。儿童推车在带来方便的同时，也会给婴幼儿带来伤害，为此世界各国和地区均制订了严格的安全性能标准，以最大限度地为婴幼儿提供安全的儿童推车产品。我国是儿童推车等各类玩具和儿童用品的生产大国，全球约 75%的这类产品在中国生产。然而目前我国还不是儿童推车产品的生产强国，儿童推车生产企业普遍规模小，技术落后，产品以仿制为主，企业对产品安全性能检测设备的开发投 入缺乏热情，已严重影响到儿童推车产品的安全质量。 2008，童车行业将陷入四大困境，并在这四大困境中淘汰一部分竞争力低下，处于边缘挣扎的企业。 其一，出口难度加大。同另外的婴童产品一样，童车也面对着出口难度加大，外销越来越难做的问题。 一方面是人民币升值，外销价格优势下降。中国外销的竞争优势，大部分属于成本优势，人民币对美元的低比率使得中国的外销产品的价格在国际市场上显得特别有竞争力。中国出口产品的低价位迎合了欧美国家中低收入人群的消费需求，中国童车的出口额才得以高速递增。但是，在来 自于美国的压力下，人民币近半年来开始升值，从起初的 1美元兑换 突破 8元大关，接着又跌至 威机构预期，未来的人民币升值空间依然巨大。人民币的升值，童车企业将面临两种局面，一是价格失去竞争力，二是如果要维持外销产品的价格优势，就只能降低利润。人民币继续升值，意味着童车企业的外销价格优势和利润在进一步下降。 另一方面，婴童产品的反倾销愈演愈烈，一定程度上也影响了童车行业。如就墨西哥来说， 1997年 9月 8日，墨西哥经济部在官方日报上发表公告，决定对从中国王晓峰 童车滚轮疲劳试验机设计 进口的部分婴儿床和学步车 (税号为 征反倾销税，而对其中由 反倾销税，对其他中国产婴儿床征收 反倾销税，其他中国台湾地区产婴儿床征收 反倾销税。 2004年 5月 21日，墨西哥经济部在官方日报上发表公告，表示将自2002年 9月 9日起继续对上述产品征收五年的反倾销税。 2007年 8月 21日，墨西哥经济部决定开始对中国童车进行反倾销行政复审，调查期为 2006年 7月 1日至 2007年 6月 30日。童车反 倾销事件已不在少数，而中国企业反倾销应诉能力还没有与国际接轨，很多对中国企业的反倾销案件，往往都以中国企业败诉告终。这样一来，欧盟、美国等大型经济体的裁决，对国内童车企业带来很大的影响，往往一旦反倾销败诉，很多中小企业毫无退路，只能以破产告终。因此，远卓品牌机构预言，外销模式的外向型企业，如果遇到反倾销，销售量有可能从上亿下降到零，甚至面临破产的绝境。 其二，品牌格局动荡。童车品牌虽然在这些年来大量涌现，不少企业也重视到了塑造品牌的重要性，但有影响力的品牌却并不多，童车品牌格局也显得不稳定。因童车业的竞争度 急剧上升，童车品牌起伏也便大增，可能你今天很辉煌，明天也会有破产的危险。童车企业变化大、创意多，品牌更是不定，要做到 “ 好孩子 ” 企业品牌和 “ 平湖 ” 童车区域品牌这么稳定已是有相当难度。 其 三 ，消费者品牌意识觉醒。这对一大批中小型童车企业来说可能就是一个噩耗。消费者品牌意识的觉醒，就意味者未来童车行业品牌将有着生杀大权，它能给企业判生死。而童车企业一大半企业还都未建立自己的品牌，或不知道如何建设品牌。消费者的选择是对产品的选择，同时也是对童车品牌信任度的体现。没有能力做品牌的企业，将在品牌年代承受很大的压力。 其 四 ，设计抄袭，原创不足。中国的童车制造业在工艺水平上已经没有什么问题，现代化的厂房、现代化的设备越来越多，童车设计水平也在不断提高，但目前童车设计中抄袭现象严重。因此，童车产品的同质化程度逐渐增强，比如学步车、婴儿摇篮车、儿童单车等，不同的童车，制造采用的工艺不同，但同类童车的生产工艺、技术、设备相差无几。任何行业的发展遵循同样的规律：在产品同质化、品牌没有明显区隔时，市场竞争通常表现为激烈的价格战。 王晓峰 童车滚轮疲劳试验机设计 童车行业是个大有可为的行业，发展潜力巨大。从市场发展及国内环境来看，远卓品牌机 构认为，未来几年童车行业呈现以下四大发展趋势。 其一，市场容量与日俱增。随着中国经济发展迅猛，人们的生活水平逐年提高。假设一个家庭中诞生了一个小宝宝，在经济条件允许的话，这个家庭会尽最大的努力为宝宝提供最好的物质条件。根据数据显示，中国 0至 6岁的婴幼儿数量为 平均每个孩子花销 5000元进行概算，这个市场的远景容量将是 5000亿元。童车是婴童产品中最为典型和普遍的产品，因此童车有非常大的市场。童车产业是当前最具投资前景的朝阳产业，未来三至五年该产业将会成为中国最耀眼的产业。 其二，品牌化生存势不可 挡。从几年前开始，童车业价格战如火如荼，一些小企业终于无力招架，在残酷的价格战中倒下，关门、倒闭，或者被兼并而在市场上消失了，优胜劣汰速度在加快。但由于消费需求的偏移和童车在设计和做工上的大同，原先的 “ 价格战 ” 已慢慢向 “ 价值战 ” 倾斜， “ 品牌营销 ” 逐渐取代 “ 价格营销 ”成为商家打开市场的新策略。未来的童车市场，品牌就是效益。消费者对品牌的认知度、满意度及忠诚度都会决定企业在市场上的竞争力。品牌越来越受到童车企业的重视，那么童车企业如何才能使消费者从众多童车品牌中选中自己，这就成了童车企业首要考虑的问题。换句话说 ，品牌化生存成了童车企业势不可挡的发展趋势。 其三，专业化品牌运作首当其冲。中国童车业不少企业也慢慢成长为具有雄厚实力的大型企业，他们也认识到了品牌塑造的重要性，但他们有想法没办法，不知道怎么做品牌，所以童车业的领袖品牌始终没有建立。发育成熟的行业往往已经形成了一个领袖品牌群落，而发育不太成熟的行业，往往只有一两个领袖品牌在默默耕耘，甚至还没有出现领袖品牌。如发育已经相当成熟的家电行业已经出现了海尔、美的、长虹、 童车业除了好孩子这个极具实力的品牌外，至今仍找不到第二个可以遍布全国、叱诧风 云的领导品牌。这显然是不够稳定的。 童车业在品牌塑造上处于弱势地位，十分缺乏品牌系统推广和操作的经验，他们认为品牌策略就是 巨资投到了企业形象、宣传广告、包装、店堂等方面的设计上，但他们殊不知这只是品牌塑造的很小以部分。 一定意义上说是传播企业经营理念、建立企业知名度、塑造企业形象的快速便捷之途，但是其王晓峰 童车滚轮疲劳试验机设计 影响力却不是很大。 童车企业要塑造强势品牌，只是花巨资做 车企业可以与品牌咨询公司合作，借助品牌咨询公司强大的智囊团有系统、 有规划地实施品牌战略。专业化品牌运作是未来童车业必然的选择。 其四，重视原创设计和产品创新。当前真正考虑到儿童需求的童车还很少，在童车产品雷同的大形势下，品牌就急需创新设计。 9月 24日下午，浙江平湖举办了以 “ 创新 引领童车行业新飞跃 ” 为主题的中国 平湖童车产业发展论坛。来自广东、上海、江苏、浙江、宁波、义乌等玩具行业、童车产业界的专家、学者和平湖童车行业协会会员单位的代表共 200多人参加了论坛。浙江经营管理研究会副秘书长、浙江大学、浙江师范大学客座教授连云尧则紧紧围绕 “ 创新 ” 主题，从创新能力、动力、实质 、思维、方法等各方面向与会人员作了题为创新引领童车行业再上新台阶的报告。宁波妈咪宝婴童用品制造有限公司总经理叶伟德与现场企业家们共同分享了产品创新、创牌，以及打造一流企业的经验与收获。在随后举行的论坛对话板块，企业家们与专家、学者面对面，围绕 “ 品牌 品牌管理竞争 ” 、 “ 创新与保护知识产权 ” 两大主题，就如何应对国际玩具市场对中国一玩具的召回措施，加强内部管理提高童车质量，加强知识产权保护等问题进行了互相讨论。此会议的召开也说明了童车企业品牌塑造及创新设计的重要性。远卓品牌机构认为，童车企业应不断寻找市 场空白点，进行产品丰满、细化、创新，将创新设计作为品牌的灵魂。如国内第一卡通童车 蚂蚁兄弟用其大智慧设计出的 “ 蚂蚁前篮 ” 获得了“ 中国杰出专利与发明奖 ” ，拥有 3项专利的蚂蚁童车前篮于 2007年 9月 30日正式进驻中国科技馆。蚂蚁兄弟以其创新设计，品牌扩张速度很快。 随着儿童车需求的不断增大，儿童车的特殊性对童车企业提出了更高的要求。中国童车行业应加快创新步伐，尽快出现更多引领行业潮流的强势品牌，以带动童车行业的整体发展。知名品牌的崛起将会使消费者在选购童车时更方便、放心，也会给“ 中国造 ” 的名牌与国际品牌相抗衡 提供支持。 王晓峰 童车滚轮疲劳试验机设计 随着城市化带来的人口密集、生活节奏加快等变化，童车正在朝更安全、更方便、更牢固的方向发展。 首先，安全性的规定将越来越严格。例如，儿童推车的上围高于坐垫 180毫米，肩带最小宽度为 15毫米，叉带最小宽度为 20毫米，跨带最小宽度为 50毫米，安全带（即跨带）应能承受 300牛顿拉力。具有折叠功能的儿童推车应设置锁紧保险装置，以避免在使用中推车意外折叠伤及儿童。再比如，在幼儿手可触及的范围内，不得出现 5毫米 13毫米的夹缝。这些国家强制性标准越来越细化和严格了。 其次，方便性的需 求更突出。城市化的加快带来人流的增多和生活节奏的加快，新一代的父母亲要求童车的使用更方便和快捷。这种需求在东部大城市特别突出。童车生产厂家也在尽可能地为消费者提供 “省事 ”的童车，比如，目前就有一种单手折叠童车，一只手就能将童车叠起来，立在地上也不会倒。 第 三 ，在方便携带的同时，还要求童车牢固。城市生活空 间拥挤，出门难免会发生磕碰，牢固不易变形的童车自然受到欢迎。目前，铝合金车架的童车正成为潮流，这种车架轻便牢固，折叠之后体积小，在东部城市需求明显。而颜色漂亮、造型独特的童车在生活节奏比较慢的小城市依然受到欢迎。 随着人民生活水平的提高，人们越来越注重自己所使用的产品的安全性。本课题提出了针对儿童童车滚轮强度安全性能的疲劳性试验方法，并据此研制了儿童童车滚轮强度疲劳性试验机。 模拟童车在现实路面上滚轮的滚动情况，来检测童车滚轮的安全性及与其连接结构的安全性，避免由于结构强度缺陷而导致的对 婴幼儿的伤害。 王晓峰 童车滚轮疲劳试验机设计 第二章 总体设计方案比较 2 1 总体设计方案一 总体结构研制的儿童推车滚轮强度疲劳性试验机主要由三个部分组成： 主体结构部分，控制部分，运动部分。底座采用铝合金工业铝型材，表面喷塑处理。支架采用铝合金工业铝型材，为儿童推车样品提供稳固的测试平台，运动部分主要由电机，减速器，输送带，滚轴组成。 顶梁与支柱之间采用套筒 连接， 电机与主体采用电机安装在总体内部。将电机放在两滚轮之间如图 1。 图 1 这样安装可以让电机和主体成为一体，但由于电机在主体内部如果要维修要通过拆下底座和 滚轮来进行维修那样不方便！而且电机和底座成为一体电机转动所产生的震动有可能会影响试验机的结构从而使试验机的使用周期变短。 而且把电机放在底座内部使该方案增加了机构，这样无形中也增加了该试验机的制造成本。 但把电机放在底内部也有好处，可以节省空间！ 王晓峰 童车滚轮疲劳试验机设计 2 2 总体设计方案二 主体结构部分，控制部分，运动部分。底座采用铝合金工业铝型材，表面喷塑处理。支架采用铝合金工业铝型材，为儿童推车样品提供稳固的测试平台，运动部分主要由电机，减速器，输送带，滚轴组成 。 夹持机构采用滑动导轨 如图 2 图 2 张紧机构轴承端盖采用一 体的结构如图 3 图 3 王晓峰 童车滚轮疲劳试验机设计 采用滑动导轨来进行对夹持装置的升降可以 方便而简单的 调整该装置的高度来适应童车的高度。 但由于采用滑动导轨来调节夹持装置的升降不能很好的进行定位和紧固。因为在夹持装置夹住童车把手时，要求升降机构不能产生上下运动。张紧机构轴承端盖采用上下端盖一体的话要求轴承 轴能够很好的把轴承压在端盖上，要不然轴承不能起到他的作用！而且如果采用上下端盖一体的话要求轴承的外圆大小与端盖之间的配合要是正好的或都稍紧一点那样轴承才能很好得转起来。 2 3 总体设计方案 三 主体结构顶梁和支柱采用螺钉连接，电机采用外设式，张紧机构轴承盖采用上下端盖分离的方法，运动机构采用跑步机的原理传输带上加一些凹凸物件用来模仿现实在的路况，为了能够让童车平稳地放在试验机的运动机构上在传输带的下方安装五个独力的小滚动轴，这样可以对童车的放置起支撑作用如图 4 图 4 夹持机构的升降采用外置紧固螺钉来实现，升到要求的高度后直接将紧固螺钉拧死，这样升降机构在童车测试期间就不会产生运动，如果要调整高度就松开紧固王晓峰 童车滚轮疲劳试验机设计 螺钉来进行调整，机构如图 5 图 5 2 4设计方案比较 以上三个方案各有优缺点，结合起 来看最后选定第三个方案，固为第三个方案能够很好的满足该课题的要求。 首先 ， 第三个方案的夹紧升降机构能够达到升降，紧固和定位的要求 。 其次 ，第三个方案采用电机外置的方法可以对电机进行很好的维护和监测。这样电机所产生的震动可以几乎不影响到试验机的使用周期和运行状况 第三，运动装置的传输带上加 凹凸块能很好的模拟现实中的路况，这样就能更准确地测出童车的真正的使用周期。 第四，主体中的顶梁和支柱采用螺钉连接而不采用套筒连接这样方便而且也不用另外增加生产配件的成本。 最后，在试验机底座安装五根独立的滚动轴能够对童车起到 很好的支撑作用。 总结以上几点，所以决定采用第三种方案来进行设计。 王晓峰 童车滚轮疲劳试验机设计 第三章 零件结构设计 3 1夹持机构设 计 通过调查目前市场上比较流行的童车把手有 以下二种如图 6，所以针对这种情况设计 图 6（左图为直把式，右图为横把式） 的夹持装置也主要是针对这两种把手！由于这两种把手的夹持方式不一样所以设计了两种夹持装置直把式的童年车的夹持装置如图 7 7持装备 王晓峰 童车滚轮疲劳试验机设计 图 7把式童车夹持装置 设计图 该夹持装置通过紧固螺钉（图 7）来对升降杆与夹持装置进行固定的， 通过三个阶梯孔 上的螺钉（图 7， 3， 4）来对把手进行夹紧。这三个阶梯孔是为了满足不同直径的把手而设计的，基本上能满足市面上所有童车把手的直径。而且为了保证能够在夹紧的过程中能够很好的夹紧不至于在测试童车的过程中出现脱离状况，在每个阶梯孔都设置了两个紧固螺钉孔（如图 7这样就能够很好的对把直把手进行夹紧。 另一种童车就是横把式的童车，针对这种把手设计了如图 8的机构进行夹持 。 其主要组成分为四部分， 如图 8 8 8 8来连接，夹持装置与升降 杆的夹紧和松开通过螺钉 1来实现，图 8是用来夹紧横向把手用的。将横向把手放入图 8来紧固夹持装置和童车。 图 8晓峰 童车滚轮疲劳试验机设计 图 8晓峰 童车滚轮疲劳试验机设计 图 8 2 张紧机构 的 结构设计 由于 该 试验机的 运动部分采用传输带实现，因此传输带的松紧度也影响到试验机的结构性能。所以设计了一个能过螺纹杆和螺帽来实现传输带的张紧其结构如图9过滑块 (图 9的 2,3,6)沿导轨 1前后运动来调整传输带的松紧度。通过图9中 2和 3采取分离式是为了让轴承能够更 好的配合，不至于轴承安装后产生松动。 6与 2， 3通过凹槽和螺钉的配合使三者成为一个整体，在 6运动时带动整体运动从而实现在对传输带的张紧。 图 9晓峰 童车滚轮疲劳试验机设计 图 9轴台 动轴承 的选择 滚动轴承是现代机器中广泛应用的部件之一，它是依靠主要元件间的滚动接触来支承转动零件的。 如果按轴承用于承受的外载荷不同来分类时，滚动轴承可以概括分为向心轴承、推力轴承和向心推力轴承三大类，图 10为轴承简图 图 10 向心力轴承 ： 适用于极限转速比高，轴向承载能力少量的机构。其性能和特点是主要承受径向载荷，也可以 同时承受小的轴向截荷。 当量摩擦系数最小。在高转王晓峰 童车滚轮疲劳试验机设计 速时，可用来承受纯轴向载荷。工作中允许内、外圈轴线偏斜量小于等于 8到 16分，大量生产，价格最低。 推力球轴承：适用于极限速比低，轴向承载只能承受单向的轴向载荷。其性能和特点是为了防止钢球与滚道之间的滑动，工作时必须加有一定的轴向载荷。高速时离心力大，钢球与保持架磨损，发热严重，寿命降低，故极限转速很低。轴线必与轴线重合，以保证钢球载荷的均匀分配。 向心 推力轴承：主要适用于轴向力和径向力都比较大的机构。 综上所述，本机构采用向心力轴承比较好。因为本机构主要要承受的 是径向力为主，而且向心力轴承可以大量生产价格最低，比较适合。 查新编机械设计手册得选用 61808 型深沟球轴承，主要性能参数 d=40=52=7润滑极限转速9500r/润滑极限转速 13000r/本能满足本机构的要求。 对底座起支撑作用的滚动轴承选用 61806 型深沟球轴承，主要参数d=30=42=7脂润滑极限转速 12000r/油润滑极限转速 16000r/ 机的选择 本机构采用三相防护式鼠笼型异步电动机，该电机的结构特 点是为一般防滴式。防止直径大于 120度角或小于 60度角的淋水对电机的影响。 用途及使用范围：适用于驱动无特殊要求的各种机械设备，如金属切削机床，鼓风机，水泵，运输机等。主要性能及特点效率高、耗电少，性能好，噪音低，振动小，体积小，重量轻，运行可靠，维护方便， 级。 使用条件及工作方式：海拔不超过 1000m；环境温度不超过 +40；额定电压为380V，额定频率为 403接法， 4工作方式为连续使用。 选用 三相防 护式鼠笼型异步电动机，其技术参数有功率 速971r/ 380 王晓峰 童车滚轮疲劳试验机设计 第四章 强度校核计算 4 1 夹持杆受力图 用分析 夹持机构的杆在试验机运行时的受力如图 11 图 11 杆主要受到童车的重量和儿童的重量 相对于传送带所产生的摩擦 ，由于目前市场上出现有双座位的童车所以考虑儿童重量时对儿童体重取标准体重的 2 倍。 童车的重量就取用双儿童座位的重量为 13童的重量取 30童车滚轮滚轴的滚动摩擦系数为 王晓峰 童车滚轮疲劳试验机设计 结论 毕业设计是本科学习阶段一次非常难得的理论与实际相结合的机会，通过 这次比较完整的给排水系统设计，我摆脱了单纯的理论知识学习状态，和实际设计的结合锻炼了我的综合运用所学的专业基础知识，解决实际工程问题的能力，同时也提高我查阅文献资料、设计手册、设计规范以及电脑制图等其他专业能力水平，而且通过对整体的掌控，对局部的取舍，以及对细节的斟酌处理，都使我的能力得到了锻炼，经验得到了丰富，并且意志品质力，抗压能力及耐力也都得到了不同程度的提升。这是我们都希望看到的也正是我们进行毕业设计的目的所在。 虽然毕业设计内容繁多，过程繁琐但我的收获却更加丰富。各种系统的适用条件，各种设备的选用 标准，各种 机构 的安装方式，我都是随着设计的不断深入而不断熟悉并学会应用的。和老师的沟通交流更使我从 新 的角度对设计有了新的认识也对自己提出了新的要求。 在设计过程中 夹持装置 设计让我很头痛，原因是由于本身设计受到 结构设计的框定 ，而又必须考虑本专业的一些要求规范，从而形成了一些矛盾点，这些矛盾在处理上让人很难斟酌，正是基于这种考虑我意识到：要向更完美的进行一次设计，与其他专业人才的交流沟通是很有必要的。 提高是有限的但提高也是全面的，正是这一次设计让我积累了无数实际经验，使我的头脑更好的被知识武装了起来，也必然会 让我在未来的工作学习中表现出更高的应变能力，更强的沟通力和理解力。 顺利如期的完成本次毕业设计给了我很大的信心，让我了解专业知识的同时也对本专业的发展前景充满信心，无论 夹持装备或张紧机构 ，我都采用了一些新的技术和 方法 他们有着很多的优越性但也存在一定的不足，这 些 不足在一定程度上限制了我们的创造力。比如我的设计 轴承端盖方面 ， 应该设计带有封闭盖的端盖， 这无疑是很让我自身感到遗憾的，可这些不足正是我们去更好的研究更好的创造的最大动力，只有发现问题面对问题才有可能解决问题，不足和遗憾不会给我打击只会更好的鞭策我前行， 今后我更会关注新技术新设备新工艺的出现，并争取尽快的掌握这些先进的知识，更好的为祖国的四化服务。 王晓峰 童车滚轮疲劳试验机设计 致谢 从 三 月份接受课题到现在完成毕业设计论文 ,衷心的感谢我的指导 周建华 老师给予了精心的指导和热情的帮助 ,尤其在课题设计的前期准备阶段和本人的 结构 设计阶段 ,导师提出许多宝贵的设计意见 ,在最后的修改阶段老师在百忙之中抽出时间为我们提供了必要的帮助 ,这样使得我们得以顺利的完成毕业设计开发工作 ,在短暂的 几 个月的相处时间里 ,老师渊博的知识 ,敏锐的思路和实事求是的工作作风给我留下了深刻的印象 ,这将使得我终身受益 ,谨此向老 师表示衷心的感谢和崇高的敬意 。 王晓峰 童车滚轮疲劳试验机设计 参考文献 13 李朝青 天津 :北京航天航空大学出版社， 2005 14 曾励 北京 :高等教育出版社， 2003 1 熊良山 武汉 : 华中科技大学出版社， 2000 2 许福玲 武汉 :机械工业出版神 ,2004 3 钟志华 武汉 :武汉理工大学出版社， 2001 4 廖念钊 重庆 :中国计量出版社 ,1998 5 郭青山 天津 :天津大学出版社， 1994 6 申永胜 北京：清华大学出版社， 2005 7 齐占庆 北京：机械工业出版社， 1998 8 濮良贵 ，纪名刚 北京：高等教育出版社， 2002 9 朱炳麒 北京：机械工业出版社， 2001 10 周建方 北京：机械工业出版社， 2002 11 王咏梅 ， 李大庆 ， 孙江宏 ， 等 文野火版基础教程 北京：清华大学出版社， 2006 12 刘培晨，万勇，潘松峰 ,等 文版机械图绘制实例教程 机械工业出版社 目录 第一章 概述 . 4 . 4 . 5 国内外的发展现状 . 6 . 8 . 10 . 10 第二章 总体设计方案比较 . 12 2 1 总体设计方案一 . 12 2 2 总体设计方案二 . 13 2 3 总体设计方案三 . 14 2 4设计方案比较 . 15 第三章 零件结构设计 . 17 3 1夹持机构设 计 . 17 3 2张紧机构的结构设计 . 20 动轴承的选择 . 21 机的选择 . 22 第四章 强度校核计算 . 23 疲劳机前轴的校核 . 23 轴承的寿命校核 . 24 轴上上键的强度的校核 . 25 结论 . 26 致谢 . 28 参考文献 . 29 中文摘要 内容：改革开放以来 ,随着人民生活水平的提高 ,人们对生活中的生活用品的质量要求也提出了更高的要求。童车是现在人们生活中必不可少的用品之一，儿童推车在带来方便的同时，也会给婴幼儿带来伤害，为此世界各国和地区均制订了严格的安全性能标准，以最大限度地为婴幼儿提供安全的儿童推车产品。其质量的合格与否直接影响到儿童的安全。所以本 课题主要针对现实生活中人们对童车的安全性的考虑设计了用于试验童车滚轮疲劳强度的试验机。 本课题主要根据检测标准，设计一个童车滚轮强度疲劳试验机，该试验机以童车滚轮为试验对象，夹持童车手把，模拟道路环境滚动，直到童车滚轮破坏或达到规定试验时间为止。设计要求设计的试验机能按照试验标准要求进行连续运行，运动动力源采用电动机，其运动的时间可以设定。 关键词：改革开放，生活水平，疲劳，试验机，安全 。 n of of is of s At to or of it to a in of do a of to in is to a of in of a in of of of of at to at or a in to of of on of to of to a of a is of of of as a of of 第一章 概述 车 概述 童车是儿童玩具之中的一大门类，其中包括儿童自行车、儿童推车、婴儿学步车、儿童三轮车四大类。 儿童自行车适用儿童的年龄范围是 4 8 岁，选购时结合儿童的年龄和身材高矮，选择合适的尺寸，即鞍座高度在 435 635围内的自行车，选购车辆时要注意手闸的闸把尺寸。童车是 儿童玩具 之中的一大门类，其中包括 儿童自行车 、儿童推车、婴儿学步车、儿童三轮车儿童电动玩具车。 儿童自行车 适用儿童的年龄范围是 4 8 岁，选购时结合儿童的年龄和身材高矮，选择合适的尺寸，即鞍座高度在 435 635围内的 自行车 ，选购车辆时要注意手闸的闸把尺寸。 儿童自行车 的链罩是必不可少的，鞍座最高高度等于或大于 560儿童自行车应装一只盘链罩或其它防护装置以遮住链条和链轮上啮合部的外表面，当链条全部啮合在链轮上时，盘链罩应在直径方向上超出链条的外侧面，不用盘链罩而用其它防护装置的，则遮住范围应延至链轮齿初始进入链条两侧片的那一点起沿链条量到至少 25。鞍座最 高高度低于 560儿童自行车应装有一只链罩，它要完成遮住链条、链轮和飞轮的外表面和边沿，还要遮住链轮以及链条和链轮啮合处的内表面，以防小孩手指伸入其中受到伤害。因为儿童自行车不属于用于公路上骑行的，因此在使用时必须要在成人监护下使用，切切不可在公路上骑行儿童三轮车是学前 儿童 普遍喜爱的 玩具 ，选购要注意其表面涂层中有害元素含量应符合安全要求。在儿童三轮车规定区域内不得有突出物。因此市场有一种推骑两用的三轮车，在供小孩骑车时，推把必须折下后方可供孩子骑用。三轮车不得有任何 可能伤害的挤夹点，任何可能触及的活动部位，两者之间的孔隙均应小于 5大于 12防小孩夹伤手指。供三岁以下儿童使用的三轮车，如有可触及的小零件，其体积应该大于直径 1,75斜截正圆筒，以防儿童不慎将其吞下或呛入气管，导致窒息等严重后果。儿童推车是儿童学步前 所使用的玩具，使用对象是无自主能力的学步前儿童，因此选购时首要注意的事项是安全，除了整车的结构牢固外， 首要注意的推车有没有锁紧机构的锁紧保险装置，如果只有锁紧机构而无锁紧的保险装置，一旦锁紧机构失灵，就会造成儿童的严重伤害事故。另外推车上围离座垫的高度应符合标准不低于 180带、叉带、 跨带 、带扣等， 安全带 及装置都能承受 300N 的拉力，而不松脱、断裂、损坏，以保护儿童不至于因安全带及装置不牢固而意外跌出车外造成伤害。推车上可儿童手指抓到或牙齿咬到的永久紧固件，受到来自任何方向的 90N 力时都不得脱落或损坏。 车的 组成 折叠机构 按照有关标准具有手柄或其他折叠机构部件的玩具推车、玩具四轮婴儿车、玩具摇篮车及类似玩具，如果手柄或其他结构部件可能会折叠而压在儿童身上，最少应有 一个主要锁定装置和一个副锁定装置，两个装置应该直接作用于折叠机构上；当玩具车安装好后，至少其中一个锁定装置应能自动锁定。在购买时，消费者不仅要查验是否有足够的装置，同时还要仔细查验它们的质量。曾经就发生过儿童推车的扶手失灵使孩子的手被夹伤的事故发生。 传动链或皮带 乘骑玩具车的传动链或皮带，应该加保护罩使它不可触及，如果不使用工具保护罩应该不能够移开，比如自行车的轮盘、链条等。记者常常在一些小商品市场上看到完全不符合这一要求的儿童自行车，孩子好动、好奇心强，一旦把手伸进旋转 的轮盘中后果不堪设想。 其他驱动机 构 玩具的发条驱动、电池驱动、惯性驱动或其他动力驱动机构应该加以封闭，不应该露出可触及锐利边缘、锐利尖端或其他压伤手指或身体其他部位的危险部件。 制动装置 自由轮的机械或电动乘骑玩具应该有一个制动装置，一般在进行制动测试时，启动制动装置玩具移动的距离不应大于 5 厘米；大于等于 30 公斤的乘骑玩具，应该有制动锁定装置。 电动童车在不倾侧的情况下，放松开关，动力电源应该自动断开，使用制动装置时电源应自动切断。记者曾经见到过一辆放松动力电源后，还开出 1 米远距离的电动童车。这样的车在实际使用中一旦遇到下坡路、台阶等路段 很容易发生事故。 按年龄购买适当产品另外，还有几个问题需要注意，第一，在购买玩具自行车时，应该注意查验鞍座的最大高度标示，自行车的鞍管上应该有标示最小插入车架深度的永久标志，最小插入标记位于距离鞍管插入端 (有效部分 )最小 鞍管直径的部位上。第二，电动童车的最大速度不应该超过 8 公里 /小时。同时，要根据需要在购买童车的同时，购买相应的护具，比如保护性头盔等。 另外，购买童车时还要注意查看年龄组标识，按照孩子的年龄购买适当的产品，事实上这一原则适用于购买任何儿童玩具。 国内外的发展现状 对于处在 蓬勃发展的中国童车行业来说， 2012 则是危机与希望并存的一年，童车企业把握好就能够上一个台阶，把握不好则会被汹涌澎湃的网络攻势打垮，慢慢走上下坡路。 据网易 2012 年 1 月 12 日新闻报道， 2011 中国互联网产业年会昨日召开，中国互联网协会副理事长高新民在会上透露，根据中国互联网信息中心去年 11 月测算的 数据，我国网民总数已经达到 ，其中手机网民数量达 。 不难看出，网民的迅速增加， 80 后父母的增多，渐渐成为主流，将导致 2012 年童车网络营销将成为整个中国童车行业的主旋律，就好似童车是为儿童服务的， 服务是由层次之分的，而网络营销正好让童车企业的服务能够全面覆盖到全国，乃至全世界童车行业。 既然如此，作为童车企业或者是童车经销商，我们应该如何更清晰地认识到这个主旋律呢 ?俗话说，儿童都是天真无邪的，浪漫纯真的，用一个流行的成语来说就是“金童玉女”。 那么，在网络营销渐渐成为主旋律的时候，我们需要什么样的童车及童车品牌呢 ?我们需要童车来解决哪些问题呢 ? 也许，我们从世界童车业精装航母三合顺的发展历程中可以找到答案。三合顺公司是创立于 1997 年，是一家具有十五年研发、设计和生产经验的专业童车制造商。而且，在精 装战略指引下，按照精装要求生产的童车，成为童车行业的“金童”代表，车型车身的精致设计，则向消费者展示童车中的“玉女”魅力，提供超出客户预期的精装产品和精诚服务。 而且，在网络营销盛行的时代，精装童车不胫而走，在网络上快速流行起来，为“金童玉女”制造的三合顺童车，也被广大消费者称为“精童玉女”。 此时，很多中国童车行业的人士不禁要问，为什么“金”被替换成了“精”呢 ?答案显然是因为三合顺是世界童车业精装航母，制造的是品质过硬的“精装童车”，同时，“精童玉女”也表达了消费者对三合顺旗下精装童车的喜爱和信任。 2012 年，我们还要注意到，事物总是发展变化的，互联网盛行的今天，这种变化更是“飞速”。例如，近年来，高品质童车已经由婴童“奢侈品”演变成儿童成长发展构成中的必需品。从婴儿时期的手推车、学步车，到孩童时期的脚踏车、自行车，以及童车消费群体的改变，消费市场的更新换代，可以看出童车市场越来越火热是一个不争的事实。 更重要的是，我们应该在认识到网络营销成为中国童车业主旋律时，看到童车消费的背后，依然暗藏着家长望子成龙的心态，换句话说，家长买童车，不仅仅是买童车，而是希望童车能够成为孩子的玩伴，能够帮助孩子的智力发展， 也正因为 此，三合顺早在几年前就在精装童车的基础上，重点提出了童车的益智功能。 面对 2012 年，考虑到中国市场的童车行业已经是渐渐处于饱和状态，随时都有可能上演大鱼吃小鱼、小鱼吃慢鱼的游戏。所以，中国的童车制造企业不仅要注意到主旋律的变化，而且要进行产品创新和营销创新，才能在激烈的竞争条件下得以生存。 车行业发展潜力巨大 童车行业是个大有可为的行业，发展潜力巨大。从市场发展及国内环境来看，远卓品牌机构认为，未来几年童车行业呈现以下四大发展趋势。 其一，市场容量与日俱增。随着中国经济发展迅猛，人们的生活 水平逐年提高。假设一个家庭中诞生了一个小宝宝，在经济条件允许的话，这个家庭会尽最大的努力为宝宝提供最好的物质条件。根据数据显示，中国 0至 6岁的婴幼儿数量为 平均每个孩子花销 5000元进行概算，这个市场的远景容量将是 5000亿元。童车是婴童产品中最为典型和普遍的产品，因此童车有非常大的市场。童车产业是当前最具投资前景的朝阳产业，未来三至五年该产业将会成为中国最耀眼的产业。 其二，品牌化生存势不可挡。从几年前开始，童车业价格战如火如荼，一些小企业终于无力招架，在残酷的价格战中倒下，关门、倒闭，或者被 兼并而在市场上消失了，优胜劣汰速度在加快。但由于消费需求的偏移和童车在设计和做工上的大同，原先的 “ 价格战 ” 已慢慢向 “ 价值战 ” 倾斜， “ 品牌营销 ” 逐渐取代 “ 价格营销 ”成为商家打开市场的新策略。未来的童车市场，品牌就是效益。消费者对品牌的认知度、满意度及忠诚度都会决定企业在市场上的竞争力。品牌越来越受到童车企业的重视，那么童车企业如何才能使消费者从众多童车品牌中选中自己，这就成了童车企业首要考虑的问题。换句话说，品牌化生存成了童车企业势不可挡的发展趋势。 其三，专业化品牌运作首当其冲。中国童车业不少企业也慢慢成长 为具有雄厚实力的大型企业，他们也认识到了品牌塑造的重要性，但他们有想法没办法，不知道怎么做品牌，所以童车业的领袖品牌始终没有建立。发育成熟的行业往往已经形成了一个领袖品牌群落，而发育不太成熟的行业，往往只有一两个领袖品牌在默默耕耘，甚至还没有出现领袖品牌。如发育已经相当成熟的家电行业已经出现了海尔、美的、 长虹、 童车业除 了好孩子这个极具实力的品牌外，至今仍找不到第二个可以遍布全国、叱诧风云的领导品牌。这显然是不够稳定的。 童车业在品牌塑造上处于弱势地位，十分缺乏品牌系统推广和操作的经验，他们认为品牌策略就是 巨资投到了企业形象、宣传广告、包装、店堂等方面的设计上，但他们殊不知这只是品牌塑造的很小以部分。 一定意义上说是传播企业经营理念、建立企业知名度、塑造企业形象的快速便捷之途，但是其影响力却不是很大。 童车企业要塑造强势品牌，只是花巨资做 车企业可以与 品牌咨询公司合作，借助品牌咨询公司强大的智囊团有系统、有规划地实施品牌战略。专业化品牌运作是未来童车业必然的选择。 其四，重视原创设计和产品创新。当前真正考虑到儿童需求的童车还很少，在童车产品雷同的大形势下，品牌就急需创新设计。 9月 24日下午，浙江平湖举办了以 “ 创新 引领童车行业新飞跃 ” 为主题的中国 平湖童车产业发展论坛。来自广东、上海、江苏、浙江、宁波、义乌等玩具行业、童车产业界的专家、学者和平湖童车行业协会会员单位的代表共 200多人参加了论坛。浙江经营管理研究会副秘书长、浙江大学、浙江师范大学客座教 授连云尧则紧紧围绕 “ 创新 ” 主题，从创新能力、动力、实质、思维、方法等各方面向与会人员作了题为创新引领童车行业再上新台阶的报告。宁波妈咪宝婴童用品制造有限公司总经理叶伟德与现场企业家们共同分享了产品创新、创牌，以及打造一流企业的经验与收获。在随后举行的论坛对话板块，企业家们与专家、学者面对面，围绕 “ 品牌 品牌管理竞争 ” 、 “ 创新与保护知识产权 ” 两大主题，就如何应对国际玩具市场对中国一玩具的召回措施，加强内部管理提高童车质量，加强知识产权保护等问题进行了互相讨论。此会议的召开也说明了童车企业品牌塑造及创 新设计的重要性。远卓品牌机构认为，童车企业应不断寻找市场空白点，进行产品丰满、细化、创新，将创新设计作为品牌的灵魂。如国内第一卡通童车 蚂蚁兄弟用其大智慧设计出的 “ 蚂蚁前篮 ” 获得了“ 中国杰出专利与发明奖 ” ，拥有 3项专利的蚂蚁童车前篮于 2007年 9月 30日正式进驻中国科技馆。蚂蚁兄弟以其创新设计，品牌扩张速度很快。 随着儿童车需求的不断增大，儿童车的特殊性对童车企业提出了更高的要求。中国 童车行业应加快创新步伐，尽快出现更多引领行业潮流的强势品牌，以带动童车行业的整体发展。知名品牌的崛起将会使消费者在选购童车 时更方便、放心，也会给“ 中国造 ” 的名牌与国际品牌相抗衡提供支持。 车的发展趋势 随着城市化带来的人口密集、生活节奏加快等变化，童车正在朝更安全、更方便、更牢固的方向发展。 首先，安全性的规定将越来越严格。例如，儿童推车的上围高于坐垫 180毫米，肩带最小宽度为 15毫米，叉带最小宽度为 20毫米，跨带最小宽度为 50毫米，安全带（即跨带）应能承受 300牛顿拉力。具有折叠功能的儿童推车应设置锁紧保险装置，以避免在使用中推车意外折叠伤及儿童。再比如，在幼儿手可触及的范围内，不得出现 5毫米 13毫米的夹缝。这些国 家强制性标准越来越细化和严格了。 其次，方便性的需求更突出。城市化的加快带来人流的增多和生活节奏的加快，新一代的父母亲要求童车的使用更方便和快捷。这种需求在东部大城市特别突出。童车生产厂家也在尽可能地为消费者提供 “省事 ”的童车，比如，目前就有一种单手折叠童车，一只手就能将童车叠起来，立在地上也不会倒。 第 三 ，在方便携带的同时，还要求童车牢固。城市生活空间拥挤，出门难免会发生磕碰，牢固不易变形的童车自然受到欢迎。目前，铝合金车架的童车正成为潮流，这种车架轻便牢固，折叠之后体积小，在东部城市需求明显。而颜色漂亮 、造型独特的童车在生活节奏比较慢的小城市依然受到欢迎。 课题的意义 现在人们的生活水平已经提高，同时由于现在计划生育政策的原因，一个家庭现在只有一个小孩，因此人们现在对于童车的安全性能的重视程度在不断的提高，这样就要求，厂家对于生产的童车有足够的安全试验才能保证童车的质量，本文旨在设计一种检测童车滚轮的疲劳试验机。 第二章 总体设计方案比较 2 1 总体设计方案一 总体结构研制的儿童推车滚轮强度疲劳性试验机主要由三个部分组成： 主体结构部分，控制部分，运动部分。底座采用铝合金工业铝型材，表面喷塑处 理。支架采用铝合金工业铝型材，为儿童推车样品提供稳固的测试平台，运动部分主要由电机，减速器，输送带，滚轴组成。 顶梁与支柱之间采用套筒 连接， 电机与主体采用电机安装在总体内部。将电机放在两滚轮之间如图 1。 图 1 这样安装可以让电机和主体成为一体，但由于电机在主体内部如果要维修要通过拆下底座和滚轮来进行维修那样不方便！而且电机和底座成为一体电机转动所产生的震动有可能会影响试验机的结构从而使试验机的使用周期变短。 而且把电机放在底座内部使该方案增加了机构，这样无形中也增加了该试验机的制造成本。 但把电机放在底内部也 有好处，可以节省空间！ 2 2 总体设计方案二 主体结构部分，控制部分，运动部分。底座采用铝合金工业铝型材，表面喷塑处理。支架采用铝合金工业铝型材，为儿童推车样品提供稳固的测试平台，运动部分主要由电机，减速器，输送带，滚轴组成 。 夹持机构采用滑动导轨 如图 2 图 2 张紧机构轴承端盖采用一体的结构如图 3 图 3 采用滑动导轨来进行对夹持装置的升降可以 方便而简单的 调整该装置的高度来适应童车的高度。 但由于采用滑动导轨来调节夹持装置的升降不能很好的进行定位和紧固。因为在夹持装置夹住童车把手时，要求升降机构不 能产生上下运动。张紧机构轴承端盖采用上下端盖一体的话要求轴承 轴能够很好的把轴承压在端盖上，要不然轴承不能起到他的作用！而且如果采用上下端盖一体的话要求轴承的外圆大小与端盖之间的配合要是正好的或都稍紧一点那样轴承才能很好得转起来。 2 3 总体设计方案 三 主体结构顶梁和支柱采用螺钉连接，电机采用外设式，张紧机构轴承盖采用上下端盖分离的方法，运动机构采用跑步机的原理传输带上加一些凹凸物件用来模仿现实在的路况，为了能够让童车平稳地放在试验机的运动机构上在传输带的下方安装五个 独力的小滚动轴，这样可以对童车的放置起支撑作用如图 4 图 4 夹持机构的升降采用外置紧固螺钉来实现，升到要求的高度后直接将紧固螺钉拧死，这样升降机构在童车测试期间就不会产生运动，如果要调整高度就松开紧固 螺钉来进行调整，机构如图 5 图 5 2 4 设计方案比较 以上三个方案各有优缺点，结合起来看最后选定第三个方案，固为第三个方案能够很好的满足该课题的要求。 首先 ， 第三个方案的夹紧升降机构能够达到升降，紧固和定位的要求 。 其次 ，第三个方案采用电机外置的方法可以对电机进行很好的维护和监测。这样电机所产生的震动可 以几乎不影响到试验机的使用周期和运行状况 第三，运动装置的传输带上加 凹凸块能很好的模拟现实中的路况，这样就能更准确地测出童车的真正的使用周期。 第四，主体中的顶梁和支柱采用螺钉连接而不采用套筒连接这样方便而且也不用另外增加生产配件的成本。 最后，在试验机底座安装五根独立的滚动轴能够对童车起到很好的支撑作用。 总结以上几点，所以决定采用第三种方案来进行设计。 第三章 零件结构设计 3 1 夹持机构设 计 通过调查目前市场上比较流行的童车把手有 以下二种如图 6，所以针对这种情况设计 图 6（左图为直把式，右图为 横把式） 的夹持装置也主要是针对这两种把手！由于这两种把手的夹持方式不一样所以设计了两种夹持装置直把式的童年车的夹持装置如图 7图 7持装备 该夹持装置通过紧固螺钉（图 7）来对升降杆与夹持装置进行固定的， 通过三个阶梯孔上的螺钉（图 7， 3， 4）来对把手进行夹紧。这三个阶梯孔是为了满足不同直径的把手而设计的，基本上能满足市面上所有童车把手的直径。而且为了保证能够在夹紧的过程中能够很好的夹紧不至于在测试童车的过程中出现脱离状况，在每个阶梯孔都设置了两个紧固螺钉孔，这样就 能够很好的对把直把手进行夹紧。 另一种童车就是横把式的童车，针对这种把手设计了如图 8的机构进行夹持 。 其主要组成分为四部分， 如图 8 8 8 8来连接，夹持装置与升降杆的夹紧和松开通过螺钉 1来实现，图 8是用来夹紧横向把手用的。将横向把手放入图 8来紧固夹持装置和童车。 图 8图 8图 8 2 张紧机构 的 结构设计 由于 该 试验机的 运动部分采用传输带实现，因此传输带的松紧度也影响到试验机的结 构性能。所以设计了一个能过螺纹杆和螺帽来实现传输带的张紧其结构如图9过滑块 (图 9的 2,3,6)沿导轨 1前后运动来调整传输带的松紧度。通过图9中 2和 3采取分离式是为了让轴承能够更好的配合，不至于轴承安装后产生松动。 6与 2， 3通过凹槽和螺钉的配合使三者成为一个整体，在 6运动时带动整体运动从而实现在对传输带的张紧。 图 9图 9轴台 动轴承 的选择 滚动轴承是现代机器中广泛应用的部件之一，它是依靠主要元件间的滚动接触来支承转动 零件的。 如果按轴承用于承受的外载荷不同来分类时，滚动轴承可以概括分为向心轴承、推力轴承和向心推力轴承三大类，图 10为轴承简图 图 10 向心力轴承 ： 适用于极限转速比高，轴向承载能力少量的机构。其性能和特点 是主要承受径向载荷，也可以同时承受小的轴向截荷。 当量摩擦系数最小。在高转速时，可用来承受纯轴向载荷。工作中允许内、外圈轴线偏斜量小于等于 8到 16分，大量生产，价格最低。 推力球轴承：适用于极限速比低，轴向承载只能承受单向的轴向载荷。其性能和特点是为了防止钢球与滚道之间的滑动，工作时必须加有一定的轴向 载荷。高速时离心力大，钢球与保持架磨损，发热严重，寿命降低，故极限转速很低。轴线必与轴线重合，以保证钢球载荷的均匀分配。 向心 推力轴承：主要适用于轴向力和径向力都比较大的机构。 综上所述，本机构采用向心力轴承比较好。因为本机构主要要承受的是径向力为主，而且向心力轴承可以大量生产价格最低，比较适合。 查新编机械设计手册得选用 61808 型深沟球轴承，主要性能参数 d=40=52=7润滑极限转速9500r/润滑极限转速 13000r/本能满足本机构的要求。 对底座起支撑作 用的滚动轴承选用 6180
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