毕业设计（论文）-可折叠儿童电动车的设计（全套图纸三维）.pdf

本本 科科 毕毕 业业 设设 计计 题 目 可折叠儿童电动车的设计 学 院 工业制造学院 专 业 机械设计制造及其自动化 学生姓名 学 号 年级 11 指导教师 职称 讲师 2015 年 5 月 6 日 I 可折叠儿童电动车的设计 专 业： 学 号： 学 生： 指导教师： 摘要：在全球经济发展的大环境下，中国各个行业被其他国家的先进技术影响的同时，越 来越多的外国企业和品牌传播到中国已经成为现实。在新的市场需求的推动下， 对可折叠儿童电 动车进行改良和优化是当务之急。 有大型可折叠儿童电动车生产制造企业对该型电动车的安全指 标的有着一定生产的严格要求。在生产企业， 需要充分考虑到在儿童在骑电动车时可能出现的问 题，从而减少对儿童人身安全以及由于车身重，骑乘困难、不方便现象等。国内可折叠儿童电动 车的研发及制造要与全球号召的高效经济、 安全稳定主题保持一致。 可折叠儿童电动车的发展与 人类社会的进步和科学技术的水平密切相关。因此，本文首先就方案的选择进行了研究。通过设 计者掌握的专业基础知识，互联网上的相关资料以及国内外已有的设计种类的现状， 经过详细的 方案调查，为本次毕业设计设计出了一套实用的可折叠儿童电动车。 论文方案选择的论证开始，详细介绍了方案分析、设计流程和计算流程，并进行了必要的动 力系统总体结构设计。主要用于实现方便于儿童乘坐，推行的设计，进一步体现人文关怀。 关键词：可折叠儿童电动车；科学技术；现状；设计； 全套图纸，加全套图纸，加153893706 II The design of folding electric vehicle for children Specialty： Student Number： Student： Supervisor： Abstract：The environment of global economic development, China industries affected by other countries advanced technology at the same time, foreign enterprises and brand spread to more and more Chinese has become an opportunity. Cap pressing machine in industry through a variety of ways have been working with the relevant technology, and constantly improve their own strength and core competitiveness, and narrow the gap with developed countries. In the new market demand, update the sleeve pressing machine is a pressing matter of the moment. The production of pipe pressing machine equipment manufacturing enterprises to fully tap the potential of the market, vigorously develop the sleeves of large low cost pressing special machinery and equipment, plays a positive role in the evolution of automatic assembly, the assembly of mechanical equipment. The overall plan is: the relative position of two axle sleeve on the plane, the motor reducer to provide power through belt drives the ew rod to rotate, and drives the head movement, a nut, a rotary motion of the linear motion of press. Block type safety clutch overload protection with teeth, pressure distribution in the corresponding position of the pipe after drilling through the drilling template. Key words：pneumatic manipulator； cylinder； pneumatic loop； Fout degrees of freedom. III III 目 录 绪论 . 1 1. 引言 . 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 2. 国内外的研究现状 . 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 3. 可折叠儿童电动车的发展趋势 . 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 4. 本课题的主要研究内容 . 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 5. 可折叠儿童电动车的总体方案设计 . 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 5.1 可折叠儿童电动车的方案图的确定 . 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 5.2 可折叠儿童电动车的设计原理. 15 6. 机械结构部分的设计计算 . 16 6.1 电机的的选型计算 . 17 6.2 同步带轮传动的设计计算 . 19 6.1 轴承的设计计算 . 20 6.2 轴的设计计算 . 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 7. 可折叠儿童电动车的三维建模 . 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 7.1 车前架的三维建模 . 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 7.2 连杆的三维建模 . 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 7.3 同步带轮的三维建模 . 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 7.3 可折叠儿童电动车的三维建模. 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 8. 三维软件设计总结 . 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 9. 结论 . 26 参考文献 . 27 致谢 . 28 1 绪论 1 引言 由于机械工程的知识总量已经远远超越个人掌握所有，一些专业知识是必不可少 的。但是过度的专业知识分割，使视野狭隘，可以多多参加技术交流，和参加科研项目， 缩小范围，提升新技术的进步和整个块的技术，提高外部条件变化的适应能力。封闭的 专业知识的太狭隘，考虑的问题太特殊，在工作中协调困难，不利于自我提高。因此， 自上世纪第二十年代末，出现了一体化的趋势。人们越来越重视基础理论，拓宽领域， 对专业合并的分化。机械工程可以增加产量，提高劳动生产率，提高生产的经济效益为 目标，并研制和发展新的机械产品。在未来，新产品的开发，降低资源消耗，清洁的可 再生能源，成本的控制，减少或消除环境污染作为一个超级经济目标和任务。机器能完 成人的手和脚，耳朵和眼睛等等器官完全不能直接完成的任务。现代机械工程机械和机 械设备创造出更多、更精美的越来越复杂，很多幻想成为过去的现实。人类现在能成为 天空的上游和宇宙，潜入海洋，数十亿光年的密切观察，细胞和分子。电子计算机硬件 和软件，人类的新兴科学已经开始加强，并部分代替人脑科学，这是人工智能。这一新 的发展已经显示出巨大的作用，但在未来几年还将继续创造出不可思议的奇迹。人类智 慧的增长并没有减少手的效果，而是要求越来越精致，手工制作，更复杂的工作，从而 促进手功能。又一方面实践促进人脑智力。在人类的进化过程中，以及在每个人的成长 过程中，大脑和手是互相促进和平行进化。 大脑和手之间的人工智能和机械工程的近似关系，唯一不同的是，智能硬件还需要 2 使用机械制造。在过去，各种机械离不开人类的操作和控制，反应速度和运算精度的进 化是非常缓慢的大脑和神经系统，人工智能将消除这种限制。相互促进，计算机科学和 机械工程进展之间的平行，将在更高层次的新一轮发展的开始使机械工程。在第十九世 纪，机械工程的知识总量仍然是有限的，大学在欧洲，它与一般的土木工程是一门综合 性的学科， 称为土木工程， 下半场的第十九个世纪成为一门独立的学科。 在第二十世纪， 随着机械工程和知识增长的发展开始分解，机械工程专业，有分支机构。在第二十世纪 中期趋势分解，在时间之前和之后的第二次世界大战结束时达到的峰值。由于机械工程 的知识总量已经远远从个人掌握所有，一些专业是必不可少的。但是过度的专业知识使 分割，视野狭隘，可以查看和统筹大局和全球工程和技术交流，缩小范围，新技术的进 步和整个块的技术，外部条件变化的适应能力差。封闭的专业知识的专家太狭，考虑的 问题太特殊，在工作协调困难，不利于自我提高。因此，自上世纪第二十年代末，出现 了一体化的趋势。人们越来越重视基础理论，拓宽领域，对专业合并的分化。综合职业 分化和发展知识循环过程的合成，是合理和必要的。从不同的专业和专业知识的专家， 也有综合的知识了解不够，看看其他学科和项目作为一个整体，从而形成一种相互强烈 的集体工作。综合和专业水平。有机械工程全面而专业的冲突；在综合性工程技术也有 综合和专业问题。在人类所有的知识，包括社会科学，自然科学和工程技术，有一个更 高的水平，更广泛的综合性和专业性的问题。 3 2 国内外的研究现状 机械工业是一个国家的重要产业，机械工业的发展无时不刻都在影响着国家经济 的发展，人类的进步离不开机械工业的发展。在全球经济发展的大环境下，中国各个行 业被其他国家的先进技术影响的同时，越来越多的外国企业和品牌传播到中国已经成为 现实。在新的市场需求的推动下，对可折叠儿童电动车进行改良和优化是当务之急。有 大型可折叠儿童电动车生产企业对该型号电动车的安全指标的有着一定生产的严格要 求。国内可折叠儿童电动车设备的研发及制造要与全球号召的高效经济、安全稳定主题 保持一致。可折叠儿童电动车的发展与人类社会的进步和科学技术的水平密切相关。 近期对家居生活中可折叠儿童电动车的设计的使用情况进行了调查，发现可折叠 儿童电动车的使用在每个有孩子的家庭都有，所以可折叠儿童电动车就扮演着非常重要 的较色，这就要求对于它们的外观和质量要求就格外严格。本次的毕业设计课题的是可 折叠儿童电动车的设计。本文介绍了可折叠儿童电动车的结构组成、工作原理以及主要 零部件的设计，该可折叠儿童电动车的优点是轻盈，经济，并且安全系数高，运行平稳。 本文将从运用提高理想度法则为切入点， 以电动车与折叠车为实例， 提高理想度、建 立理想模型、选择创新原则，再用 理论进行方案设计。随着经济发展， 节能与环保已 经成为人们生活中不可缺少的一环，现在可折叠儿童电动车已在日常生活中得到广泛使 用。可折叠儿童电动车方便携带，但传统的电动车的缺点则是体积较大。在要换乘其他 交通时会比较麻烦。 如果把电动车做成可折叠的， 那既能集合两者优点，还可起到防 盗的作用。 4 据新华社天津 3 月 30 日电，首批可折叠儿童电动车将亮相天津。即将投入使用的 可折叠儿童电动车，将通过多种结构结合为一体的形式来满足家长对儿童日程生活中骑 乘电动车的需要， 同时解决了传统的儿童电动车因为结构单一功能单一等难题。 据介绍， 此次投入使用的可折叠儿童电动车将采用连杆机构进行折叠功能。此外，还增加了可伸 缩结构，图 2-1、2-2、2-3 为当前的可折叠儿童电动车的各种类型。 图 2-1 5 图 2-2 图 2-3 而充分体现对可折叠儿童电动车结构改革创新的深圳，记者从有关部门获悉， 正在着力组织研究团队研究开发新型可折叠儿童电动车。这种电动车能够实现对电 6 动车的可折叠性，可伸缩性等等功能的扩展，早在80年代初，深圳就拉开了可折叠 儿童电动车技术改革的序幕，为儿童群体提供尽可能的便利。 同样，作为可折叠儿童电动车设计研发部门，也应该在设计方面体现人性化设 计因素：以全自动可折叠儿童电动车为例来看我国可折叠电动车设计的发展趋势， 在人性化设计方面需要加强。 随着社会经济的蓬勃发展， 我们国家正以空前的速度进入了全自动智能化时代。 社会的发展进步，也给儿童的独立起居能力和生活环境创造了更多的机会。 3 可折叠儿童电动车的发展趋势 我国电动汽车发展情况 与世界其他国家一样。 电动汽车研发工作在我国也正 在如火如荼的进行着： “十五”期间， 国家从维护我国能源安全、改善大气环境、 提高汽车工业竞争力、实现我国汽车工业的跨越 式发展的战略高度考虑。设立“电 动汽车重大科技专项”，通过组织企业、高等院校和科研机 构，集中国家、地方、 企业、高校、科研院所等方面的力量进行联合攻关：为此，从2001年10月起，国家 共计拨款 8.8 亿元作为这一重大科技专项的经费。 我国电动汽车重大科技专项实 施 4 年来，经过200多家企业、高校和科研院所的 2 000 多名技术骨干的努力，目 前已取得重要进展：燃料电池汽车已经成功开发出性能样车，燃料 电池轿车累计运 行 4 000km，燃料电池客车累计运行 8 000km；混合动力客车已在武汉等 地公交线 路上试验运行超过 14 万 km；纯电动轿车和纯电动客车均已通过国家有关认证试 7 验。 燃料电池汽车。均采用电一电混合驱动方案，在整车操控性能、行驶性能、安 全性能、 燃料利用率等方面均已得到较大提高。2004 年 5 月在北京召开的世界氢 能大会上，我国自 主研发的燃料电池轿车和客车样车与世界领先的奔驰公司样车同 堂展示，引起了世界的惊 赞。在 10 月举行的必比登世界清洁汽车挑战赛上，我国 自主研发的燃料电池轿车在 7 个单 项奖中获得 5 个 A （在高速蛇行障碍赛、 噪音、 排放、能耗、温室气体减排 5 个单项指标方 面的最高等级） 的好成绩， 燃料电 池城市客车也以较高的技术性能和可靠性在挑战赛中取得 了良好的成绩。 混合动 力汽车。一汽、东风、长安、奇瑞等汽车公司对此都投入了较大的人力、物力。 各 车型均已完成功能样车开发。2003 年 11 月 8 日，湖北省启动武汉电动汽车试验 示范运 行工作，先后投 A.6 辆由东风电动车辆股份有限公司研制的混合动力客车， 已累计运行 14 万 km，载客 15 万人次；混合动力轿车按 ECE 城市工况与基本车 型进行的对比试验显示， 其燃料经济性提高 40左右，达到了节油的目的。长安 汽车公司采用同轴 ISG 轻度混合方 案， 成功开发了第二轮功能样车和第三轮性能 样车， 并在国内率先开展了混合动力专用发动 机开发。经过国家检测机构测试。 动力性能接近参考车的水平，综合油耗降低接近 17， 排放达到欧标准。 纯电 动汽车。 目前纯电动轿车和纯电动客车均已通过国家质检中心的型式认证试验， 各 项指标均满足有关国家标准和企业标准的规定： 天津清源电动车辆有限公司等单位 研发的纯 电动轿车。其整车的动力性、经济性、续驶里程、噪声等指标已超过法国 雪铁龙公司赠送的 纯电动轿车和箱式货车， 初步形成了关键技术的研发能力： 北 8 京理工大学等单位初步完成了 北京理工科凌电动车辆股份有限公司密云电动车辆 产业化生产基地的建设。 并于 2003 年 12 月 30 日顺利通过北京市公共交通总公 司组织的示范运行车组验收。小批量研发生产的 4 种 车型、近 40 辆公交车即将 投入北京市奥运电动示范车队的示范运行。 4 本课题的主要研究内容 本论文主要研究运用 Pro/Pro/engineering 对可折叠儿童电动车进行设计。在 设计过程中，了解 Pro/Pro/engineering 的各种功能。 Pro/Pro/engineering 公司成立于 1993 年，由 PTC 公司的技术副总裁与 CV 公 司的副总裁发起，总部位于马萨诸州的康克尔郡（Concord,Massachusetts）内。当 初的目标是希望在每一个工程师的桌面上提供一套具有生产力的实体模型设计系 统。从 1995 年推出第一套 Pro/Pro/engineering 三维机械设计软件至今已经拥有位 于全球的办事处，并经由 300 家经销商在全球 140 个国家进行销售与分销该产品。 1997 年，Pro/Pro/engineering 被法国达索（Dassault Systemes）公司收购，作为 达索中端主流市场的主打品牌。Pro/Pro/engineering 软件是世界上第一个基于 Windows 开发的三维 CAD 系统。由于技术创新符合 CAD 技术的发展潮流和趋势， Pro/Pro/engineering 公司于两年间成为 CAD/CAM 产业中获利最高的公司。 良好的财 务状况和用户支持使得Pro/Pro/engineering每年都有数十乃至数百项的技术创新， 公司也获得了很多荣誉。该系统在 1995-1999 年获得全球微机平台 CAD 系统评比第 一名。从 1995 年至今，已经累计获得十七项国际大奖。其中仅从 1999 年起，美国 9 权威的 CAD 专业杂志 CADENCE 连续 4 年授予 Pro/Pro/engineering 最佳编辑奖，以 表彰 Pro/Pro/engineering 的创新、活力和简明。至此，Pro/Pro/engineering 所遵 循的易用、稳定和创新三大原则得到了全面的落实和证明，使用它，设计师大大缩 短了设计时间，产品快速、高效地投向了市场。 由于 Pro/Pro/engineering 出色的技术和市场表现，不仅成为 CAD 行业的一颗 耀眼的明星，也成为华尔街青睐的对象。终于在 1997 年由法国达索公司以三亿一千 万美元的高额市值将 Pro/Pro/engineering 全资并购。公司原来的风险投资商和股 东，以一千三百万美元的风险投资，获得了高额的回报，创造了 CAD 行业的世界纪 录。并购后的 Pro/Pro/engineering 以原来的品牌和管理技术队伍继续独立运作， 成为 CAD 行业一家高素质的专业化公司。 Pro/Pro/engineering 三维机械设计软件也 成为达索企业中最具竞争力的 CAD 产品。 由于使用了 Windows OLE 技术、直观式设计技术、先进的 parasolid 内核（由 剑桥提供）以及良好的与第三方软件的集成技术。Pro/Pro/engineering 成为全球装 机量最大、最好用的软件。资料显示，目前全球发放的 Pro/Pro/engineering 软件 使用许可约 28 万，涉及航空航天、机车、食品、机械、国防、交通、模具、电子通 讯、医疗器械、娱乐工业、日用品/消费品、离散制造等分布于全球 100 多个国家的 约 3 万 1 千家企业。在教育市场上，每年来自全球 4，300 所教育机构的近 145，000 名学生通过 Pro/Pro/engineering 的培训课程。 据 世 界 上 著 名 的 人 才 招 聘 网 站 检 索 ， 与 其 它 3D CAD 软 件 相 比 ， 10 Pro/Pro/engineering 相关的招聘广告比其它软件的总合还要多， 这一事实说明了越 来越多的工程师和设计者使用 Pro/Pro/engineering 三维软件，越来越多的企业需 要 Pro/Pro/engineering 人才。Pro/Pro/engineering 软件功能强大，易于操作，界 面人性化，技术创新，组件繁多是 Pro/Pro/engineering 的五大特点。使 Pro/Pro/engineering 三维软件成为目前全球领先的三维 CAD 解决方案。 Pro/Pro/engineering 在设计时能够为用户提供不同的设计方案，通过方案的筛选， 工程师能从中选择合适的方案，从而在设计过程中降低设计的错误以及提高产品质 量。在目前市场上所见到的三维 CAD 解决方案中，Pro/Pro/engineering 是设计过程 比较简便又通俗易懂的软件之一。它不仅提供如此人性化的系统，同时对每个工程 师和设计者，乃至整个机械行业提供了良好的发展基础。Pro/Pro/engineering 软件 是世界上第一个基于 Windows 开发的三维 CAD 系统，由于技术创新符合 CAD 技术的 发展潮流和趋势， Pro/Pro/engineering 公司于两年间成为 CAD/CAM 产业中获利最高 的公司。良好的财务状况和用户支持使得 Pro/Pro/engineering 每年都有数十乃至 数百项的技术创新，公司也获得了很多荣誉。该系统在 1995-1999 年获得全球微机 平台 CAD 系统评比第一名；从 1995 年至今，已经累计获得十七项国际大奖，其中仅 从 1999 年起， 美国权威的 CAD 专业杂志 CADENCE 连续 4 年授予 Pro/Pro/engineering 最佳编辑奖，以表彰 Pro/Pro/engineering 的创新、活力和简明。至此， Pro/Pro/engineering 所遵循的易用、稳定和创新三大原则得到了全面的落实和证 明，使用它，设计师大大缩短了设计时间，产品快速、高效地投向了市场。由于 11 Pro/Pro/engineering出色的技术和市场表现， 不仅成为CAD行业的一颗耀眼的明星， 也成为华尔街青睐的对象。终于在 1997 年由法国达索公司以三亿一千万美元的高额 市值将 Pro/Pro/engineering 全资并购。公司原来的风险投资商和股东，以一千三 百万美元的风险投资，获得了高额的回报，创造了 CAD 行业的世界纪录。并购后的 Pro/Pro/engineering 以原来的品牌和管理技术队伍继续独立运作， 成为 CAD 行业一 家高素质的专业化公司， Pro/Pro/engineering 三维机械设计软件也成为达索企业中 最具竞争力的 CAD 产品。 由于使用了 Windows OLE 技术、直观式设计技术、先进的 parasolid 内（由剑 桥提供）以及良好的与第三方软件的集成技术，Pro/Pro/engineering 成为全球装机 量最大、最好用的软件。资料显示，目前全球发放的 Pro/Pro/engineering 软件使 用许可约 28 万，涉及航空航天、机车、食品、机械、国防、交通、模具、电子通讯、 医疗器械、娱乐工业、日用品/消费品、离散制造等分布于全球 100 多个国家的约 3 万 1 千家企业。在教育市场上，每年来自全球 4，300 所教育机构的近 145，000 名 学生通过 Pro/Pro/engineering 的培训课程。 据世界上著名的人才网站检索， 与其它 3D CAD 系统相比， Pro/Pro/engineering 相关的招聘广告比其它软件的总和还要多，这比较客观地说明了越来越多的工程师 使用 Pro/Pro/engineering，越来越多的企业雇佣 Pro/Pro/engineering 人才。据统 计，全世界用户每年使用 Pro/Pro/engineering 的时间已达 5500 万小时。在美国， 包 括 麻 省 理 工 学 院 （ MIT ） 、 斯 坦 福 大 学 等 在 内 的 著 名 大 学 已 经 把 12 Pro/Pro/engineering 列为制造专业的必修课，国内的一些大学（教育机构）如哈尔 滨工业大学、清华大学、浙江工业大学、浙江大学、华中科技大学、北京航空航天 大学、 大连理工大学、 北京理工大学、 武汉理工大学等也在应用 Pro/Pro/engineering 进行教学。Pro/Pro/engineering 软件功能强大，组件繁多。 Pro/Pro/engineering 有功能强大、易学易用和技术创新三大特点，这使得 Pro/Pro/engineering 成为领 先的、主流的三维 CAD 解决方案。Pro/Pro/engineering 能够提供不同的设计方案、 减少设计过程中的错误以及提高产品质量。Pro/Pro/engineering 不仅提供如此强 大的功能，而且对每个工程师和设计者来说，操作简单方便、易学易用。 Pro/Pro/engineering在现今社会阶段逐渐广泛应用， 并Pro/Pro/engineering 公司对中国市场重点开发，日后 Pro/Pro/engineering 应用将会更加完善，更加普 遍。 通过前文对Pro/Pro/engineering的深入了解后， 往后会对Pro/Pro/engineering 进行个别应用的分析，如建模，装配，工程图，力学分析等。 5 可折叠儿童电动车的总体方案设计 5.1 可折叠儿童电动车的方案图的确定 本次设计的可折叠儿童电动车采取的方案是：利用焊接圆管作为前机架，后期 经过喷塑处理，力求外观好看，耐用。考虑到该可折叠儿童电动车结构比较轻盈， 负载不大，所以驱动采用蓄电池对电机进行供电，然后通过电机带动同步带轮传动 实现可折叠儿童电动车的行驶，其中箱体里面装有电瓶，鉴于对电动车自身的大小 和所占空间考虑，本次设计将座椅设计在箱体上面，这样方便儿童骑乘，进一步体 13 现人文关怀。其具体方案布局图如下： 5.2 可折叠儿童电动车的设计原理 随着经济发展，节能与环保已经成为人们生活中不可缺少的一环，现在折叠电动车 已在日常生活中得到广泛使用。虽然折叠自行车方便携带，但电动车的缺点则是体积较 大，在要换乘其他交通时会比较麻烦。如果把电动车做成可折叠的，那既能集合两者优 点，还可起到防盗的作用。基于以上的分析，设计出了此款可折叠儿童电动车。该车利 用焊接圆管作为前机架，后期经过喷塑处理，力求外观好看，耐用。考虑到该可折叠儿 童电动车结构比较轻盈，负载不大，所以驱动采用蓄电池对电机进行供电，然后通过电 机带动同步带轮传动实现可折叠儿童电动车的行驶。 6 机械结构部分的设计计算 6.1 电机的的选型计算 已知整个可折叠儿童电动车的所有零件以及儿童的重量，我们取总重量为 50Kg， 14 电动车速度为 12r/min。即： smmXXDnV NXmgG /75 . 8 4005 . 0 14 . 3 5001050 = = 具体的电机设计计算如下: N= WG 0.2(KW) G电机的负载 传动效率，取 0.75 所以根据 N0.2kw，n3000r/min，查下表 2.2.1 直流电机选型参数表，选用 57BL-2030H1-LS-B 型直流电机。 6.1 直流电机选型参数表 6.2 同步带轮传动的设计计算 （1)传动名义功率 P_=0.2kW (2)主动轮与从动轮转速均为 n1=