关 键 词：

机械毕业设计全套

资源描述：

JXFZ01-017@多功能童车的开发前景设计,机械毕业设计全套

内容简介：

河南科技学院本科毕业论文（设计）中期 进展情况 检查表 学生姓名 夏运奎 班级 机制 053 指导教师 丛晓霞 论文（设计）题目 多功能童车的开发设计 目前已完成任务 1.从图书馆、网上查找相关毕业设计的资料，能够自己独立的阅读部分资料 ，完成开题报告 2.查找并完成了两千字左右的外文翻译； 3.基本完成论文草稿。 4.初步学习 SolidWorks软件。 是否符合任务书要求进度： 符合 尚需完成的任务 熟练运用 SolidWorks软件进行三维实体建模，运用 SolidWorks软件对零件进行设计。 能否按期完成论文（设计）： 能 存在问题和解决办法 存 在 问 题 运用 SolidWorks软件对零件运动设计中遇到问题，以及机械手部分功能的实际设计解决问题。 拟 采 取 的 办 法 学习 SolidWorks软件对零件设计的方法，以及查阅资料初步解决。 指导教师签 字 日期 年 月 日 教学院长（ 系 主任） 意 见 签字： 年 月 日 nts河南科技学院本科生毕业论文（设计）任务书 题目名称 多功能童车的开发设计构想 学生姓名 夏运奎 所学专业 机械设计制造及其自动化 学号 20050334322 指导教师姓名 丛晓霞 所学专业 机械 职称 副教授 完成期限 2008 年 12 月 12 日至 2009 年 6 月 5 日 一、论文（设计）主要内容及主要技术指标 1.主要内容 主要设计童车实现各功能的机械，运动配合。设计能完成预计的功能，如折叠功能，机械手功能以及后期系统调试。 2.技术指标 （ 1）用 Solidwords 进行三维 造型设计； （ 2）童车 车 型及部分机构进行设计。 二、 毕业论文（设计）的基本要求 1.毕业设计（论文）一份：有 400 字左右的中英文摘要，正文后有 20 篇左右的参考文献，正文中要引用 5 篇以上文献，并注明文献出处。 2.有不少于 2000 汉字的与本课题有关的外文翻译资料； 3.毕业设计总字数在 20000 字以上； 4.主要零件图； 5.实体造型、虚拟装配。 三、毕业论文（设计）进度安排 1.2008 年 12 月 16 日 -2008 年 12 月 21 日，下达毕业设计任务书；寒假期间完成 英 文资料翻译和开题报告。 2. 2009 年 2 月 16-2 月 27 日（第 1-2 周），指导教师审核开题报告、 设计方案 和英 文资料翻译。 3. 2009 年 3 月 2 日 -4 月 24 日（第 3-10 周），毕业设计单元部分设计。 4. 2009 年 4 月 20 日 -4 月 30 日（第 10-11 周），毕业设计中期检查。 5. 2009 年 5 月 4 日 -5 月 22 日（第 12-14 周），设计仿真、程序调试、线路板制作调试， 整理、撰写毕业设计报告 。 6. 2009 年 5 月 25-6 月 5 日（第 15-16 周）上交毕业设计报告 ，指导教师、评阅教师审查评阅 设计报告 ， 毕业设计答辩资格审查。毕业设计 答辩 ， 学生修改整理 设计报 告 。 ntsIndustrial Control and PLC Industrial control automation technology is an application of control theory, instrumentation, computers and other information technology, industrial production processes for detection, control, optimization, scheduling, management and decision-making, to increase production, improve quality, reduce consumption, to ensure the safety The purpose of the integrated technology, including industrial automation software, hardware and systems in three. Industrial control automation technology as the 20th century, the area of modern manufacturing technology, one of the most important, the main solution to the issue of productivity and consistency. Although the automation system itself does not directly create effective, but its production process to enhance the role of obvious. Chinas industrial automation control the path of development are the introduction of complete sets of equipment to carry out digestion and absorption at the same time, and then the development and application of a second. Chinas industrial control automation technology, industries and applications have a lot of development, Chinas industrial computer systems industry has been formed.At present, industrial control automation technology is the intelligent, network-based and integrated direction. To micro-PLC, network, PC and open development A long period of time, PLC in industrial control automation has always been the main battlefield of the field for a wide range of automation control equipment to provide highly reliable control, DCS and industrial PC with a trend of the three. At the same time, PLC also suffer from the impact of other technology products, especially industrial impact of PC. Currently, the PLC manufacturers around the world about 200, producing over 300 kinds of products. PLC is still abroad, the domestic market products, such as Siemens, Modicon, AB, OMRON, Mitsubishi, GE products. After years of development, the domestic manufacturers PLC about 30, but there is no large-scale production capacity and brand-name products, it can be said PLC has not yet formed in our manufacturing industry.PLC application in China is very active, the application of a wide range of industries. Experts estimate that in 2000 the domestic market sales of PLC for 15 (20 million units (of which about 90% of imports), about 25 (35 billion yuan, an annual growth rate of about 12%. ntsEstimated that in 2005 the demand for National PLC will reach about 250,000 units, about 35 (45 billion yuan. PLC market is also reflected in the state of the worlds manufacturing sector, fell sharply after 2000. However, in accordance with the Automation Research Corp forecasts, despite the global economic downturn, PLC market will recover, it is estimated that the global PLC market in 2000 for 7.6 billion U.S. dollars, by the end of 2005 to 7.6 billion U.S. dollars will return and continue to increase slightly. Miniaturization, networking, PC-based PLC and openness are the main directions of future development. PLC-based automation in the early, PLC bulky and expensive. However, in recent years, micro-PLC (less than 32 I / O) has occurred, the price only a few hundred euros.With the soft PLC (Soft PLC) control configuration software to further improve and develop, is equipped with soft-PLC configuration software and PC-based control of the market share will gradually increase. At present, the field of process control, one of the biggest trends is the expansion of Ethernet technology, PLC is no exception. PLC is now a growing number of suppliers providing Ethernet interface. It is believed that, PLC will continue to open the direction of the transfer of control systems, especially PC-based industrial control systems. (Source: Industrial Network) Small size, diversification, PC and open the future development direction of DCS. DCS is currently a small market share has been gradually and PLC, industrial PC, FCS sharing. First of all, the future may be small-scale DCS system with the integration of these three, and soft DCS technology will first be developed small-scale DCS.PC-based control will be more widely used in small and medium-sized process control, the DCS will also be vendors have been offering PC-based small-scale industrial DCS systems. Open to the DCS system at the same time two-way upward and downward extension of the production process from field data across the enterprise within the free flow of information technology and control technology, seamlessly integrated to control the direction of the development of monitoring and control. Information technology industry is defined as industrial production, management, business process, through the information infrastructure, in an ntsintegrated platform of information acquisition, information transmission, information processing and comprehensive utilization of such information.To develop as a result of industrial automation is to speed up the transformation of traditional industries to upgrade and improve the overall quality of enterprises, improve the countrys overall national strength, adjusting the industrial structure, to invigorate large and medium-sized enterprises, the rapid and effective ways and means, the state will continue through the implementation of a series of high-tech industry of industrial process automation of special, using information technology to stimulate industrialization and the promotion of industrial automation technology to further develop and strengthen technological innovation, to achieve industrialization and economic development to solve the underlying problem, to further improve the overall quality of the national economy and overall national strength, the development by leaps and bounds. To develop as a result of industrial automation is to speed up the transformation of traditional industries to upgrade and improve the overall quality of enterprises, improve the countrys overall national strength, adjusting the industrial structure, to invigorate large and medium-sized enterprises, the rapid and effective ways and means, the state will continue through the implementation of a series of high-tech industry of industrial process automation of special, using information technology to stimulate industrialization and the promotion of industrial automation technology to further develop and strengthen technological innovation, to achieve industrialization and economic development to solve the underlying problem, to further improve the overall quality of the national economy and overall national strength, the development by leaps and bounds. nts 工业控制与 PLC 工业控制自动化技术 是一种运用控制理论、仪器仪表、计算机和其它信息技术，对工业生产过程实现检测、控制、优化、调度、管理和决策，达到增加产量、提高质量、降低消耗、确保安全等目的的综合性技术，主要包括工业自动化软件、硬件和系统三大部分。工业控制自动化技术作为 20 世纪现代制造领域中最重要的技术之一，主要解决生产效率与一致性问题。虽然自动化系统本身并不直接创造效益，但它对企业生产过程有明显的提升作用。 我国工业控制自动化的发展道路，大多是在引进成套设备的同时进行消化吸收，然后进行二次开发和应用。目前我国工业控制自动化技术、产业和应用 都有了很大的发展，我国工业计算机系统行业已经形成。目前，工业控制自动化技术正在向智能化、网络化和集成化方向发展。 PLC 在向微型化、网络化、 PC 化和开放性方向发展 长期以来， PLC 始终处于工业控制自动化领域的主战场，为各种各样的自动化控制设备提供非常可靠的控制方案，与 DCS 和工业 PC 形成了三足鼎立之势。同时， PLC 也承受着来自其它技术产品的冲击，尤其是工业 PC 所带来的冲击。 目前，全世界 PLC 生产厂家约 200 家，生产 300 多种产品。国内 PLC 市场仍以国外产品为主，如 Siemens、 Modicon、 A-B、 OMRON、三菱、 GE 的产品。经过多年的发展，国内 PLC 生产厂家约有三十家，但都没有形成颇具规模的生产能力和名牌产品，可以说 PLC 在我国尚未形成制造产业化。在 PLC 应用方面，我国是很活跃的，应用的行业也很广。专家估计， 2000 年 PLC 的国内市场销量为 15(20 万套（其中进口占 90%左右），约 25(35 亿元人民币，年增长率约为 12%。预计到 2005 年全国 PLC 需求量将达到 25 万套左右，约 35(45亿元人民币。 PLC 市场也反映了全世界制造业的状况， 2000 后大幅度下滑。但是，按照Automation Research Corp 的预测，尽管全球经济下滑， PLC 市场将会复苏，估计全球 PLC 市场在 2000 年为 76 亿美元，到 2005 年底将回到 76 亿美元，并继续略微增长。 微型化、网络化、 PC 化和开放性是 PLC 未来发展的主要方向。在基于 PLC自动化的早期， PLC 体积大而且价格昂贵。但在最近几年，微型 PLC（小于32 I/O）已经出现，价格只有几百欧元。随着软 PLC（ Soft PLC）控制组态软件的进一步完善和发展，安装有软 PLC 组态软件和 PC-based 控制的市场份额将逐步得到增长。 nts当前，过程控制领域最大的发展趋势之一就 是 Ethernet 技术的扩展， PLC也不例外。现在越来越多的 PLC 供应商开始提供 Ethernet 接口。可以相信，PLC 将继续向开放式控制系统方向转移，尤其是基于工业 PC 的控制系统。 （资料来源：工控网） 小型化、多样化、 PC 化和开放性是未来 DCS 发展的主要方向。目前小型DCS 所占有的市场，已逐步与 PLC、工业 PC、 FCS 共享。今后小型 DCS 可能首先与这三种系统融合，而且“软 DCS”技术将首先在小型 DCS 中得到发展。PC-based 控制将更加广泛地应用于中小规模的过程控制，各 DCS 厂商也将纷纷推出基于工业 PC 的小型 DCS 系统。开放性的 DCS 系统将同时向上和向下双向延伸，使来自生产过程的现场数据在整个企业内部自由流动，实现信息技术与控制技术的无缝连接，向测控管一体化方向发展。 工业信息化是指在工业生产、管理、经营过程中，通过信息基础设施，在集成平台上，实现信息的采集、信息的传输、信息的处理以及信息的综合利用等。在“十五”期间，国家用信息化带动工业化的工作重点有三个方面：一是以电子信息技术应用为重点，提高传统产业生产过程自动化、控制智能化和管理信息化水平；二是以先进制造技术应用为重点，推进制造业领域的优质高效生产， 振兴装备制造业；三是改造提升重点产业的关键技术、共性技术及其相关配套技术水平、工艺和装备水平。国家实施高技术产业化的主要目标有两个：一是发展高技术，形成新兴产业，培育新的增长点；二是利用先进技术改造和优化传统产业，提高经济增长的质量。 由于大力发展工业自动化是加快传统产业改造提升、提高企业整体素质、提高国家整体国力、调整工业结构、迅速搞活大中型企业的有效途径和手段，国家将继续通过实施一系列工业过程自动化高技术产业化专项，用信息化带动工业化，推动工业自动化技术的进一步发展，加强技术创新，实现产业化，解决国民经 济发展面临的深层问题，进一步提高国民经济整体素质和综合国力，实现跨越式发展。 nts本科生毕业论文（设计）开题报告 题目名称 多功能童车的开发前景 学生姓名 所学专业 机械设计制造及其自动化 学号 指导教师姓名 所学专业 机械 职称 副教授 完成期限 一、选题的目的意义 机器 或装置在无人干预的情况下按规定的 程序 或指令自动进行操作或控制的过程，其目标是 “稳，准，快 ”。采用自动化技术不仅可以把人从繁重的体力劳动、部分脑力劳动以及恶劣、危险的工作环境中解放出来，而且能扩展人的器官功能，极大地提高劳动生产率，增强人类认识世界和改造世界的能力。因此，自动化是工业、农业、国防和科学技术现代化的重要条件和显著标志 。 自动化的广义内涵至少包括以下几点：在形式方面，制造自动化有三个方面的含义：代替人的体力劳动，代替或辅助人的脑力劳动，制造系统中人机及整个系统的协调、管理、控制和优化。在功能方面，自动化代替人的体力劳动或 脑力劳动仅仅是自动化功能目标体系的一部分。自动化的功能目标是多方面的，已形成一个有机体系。在范围方面，制造自动化不仅涉及到具体生产制造过程，而是涉及产品生命周期所有过程。 现代家庭自动化多数为使生活更舒适、更方便、更安全，而对于儿童的安全与成长考虑的非常少，子女是家庭和国家的希望和未来，儿童的健康成长对于国家的富强有着极其重大的意义，所以设计这款集娱乐、保护、教育为一体的童车是非常适应的和需要的。 二、国内外研究现状 现代生产和科学技术的发展，对自动化技术提出越来越高的要求，同时也为自动化技术的革新提供 了必要条件。 70 年代以后，自动化开始向复杂的系统控制和高级的智能控制发展，并广泛地应用到国防、科学研究和经济等各个领域，实现更大规模的自动化，自动化的应用正从工程领域向非工程领域扩展，如医疗自动化、人口控制、经济管理自动化等。自动化将在更大程度上模仿人的智能，机器人已在工业生产、海洋开发和宇宙探测等领域得到应用，专家系统在医疗诊断、地质勘探等方面取得显著效果。工厂自动化、办公自动化、家庭自动化和农业自动化将成为新技术革命的重要内容，并得到迅速发展。 三、主要研究内容 设计这款童车，使它可以保护孩子 不陷入危险，提供孩子一个好的语言环境，为孩子带来快乐，使得孩子健康快乐成长，则有很多问题需要解决： 1.童车的外形设计 要实现上述的功能，就需要有能实现功能的支架。这款童车初设定是可供孩子坐，不坐时可变为立式跟着孩子，同时随时对周围环境进行监控，特别是水、电、火。 2.童车各个部分的自动化 这款童车有高度的自动化，在特别需要的情况下还应有很好的智能化。能分析，计算，对情况进行实时处理。这就对童车各个部件要求很高，可以完全支持这些要求。 3.童车的数据检验 由于童车面对的是孩童， 这个很特殊的人群，所以必然的有很严很精密的要求，这样才能真正的做到保护的责任。 nts四、毕业论文（设计）的研究方法或技术路线 1.了解课题的要求，查阅有关资料； 2.制定计划，写开题报告； 3.用 Solidwords 进行三维造型设计； 4.童车车型及部分机构进行设计。 五、 主要参考文献与资料 1 濮良贵，纪名刚 .机械设计 M.高等教育出版社， 2002 2 孙桓，陈作模 .机械原理 M.高等教育出版社 2001 3 章宏甲，黄宜，王积伟 .液压与气压传动 M.机械工业出版社 2001 4 齐占庆 .机床电气控制技术 M.机械工业出版社 2004 5 宗光华 .机器人的创新设计与实践 M.北京航空航天大学出版社 2004 6 赵松年 .机电一体化机械系统设计北京：机械工业出版社， 1997 7 胡建 .单片机原理及接口技术实践教程 M.机械工业出版社， 2004 8（日）西原主计 .机器人 C 语言机电一体化接口 M.科学出版社， OHM 社， 2002 9 陈洪 采掘机器人远程无线遥控系统的设计 J.机电工程 1998（ 2） 10（日）城井田胜仁 著。机器人组装大全 M北京：科学 出版社， OHM 社， 2002 11 Craig J.Introduction to roboticsM. New York: Addison-Wesley Publishing Company, 1986. 12 陈建国 .机器人产业： 21 世纪最令人瞩目的工业 J.安徽科技 2003 年（ 1-2） 13 卢业忠 .世界机器人市场发展 J.电子产品世界 2003（ 2） 14 Robert J.Bibbero Microprocessors in instruments and control J.1986 15 刘祚时 .竞赛机器人控制系统的研制 J.机电工程， 2005， 22（ 6） 16 周维 .人工智能与机器人控制的探讨 J.全国先进制造技术高层论坛论文集 17 郭成 .微型四轮移动机器人控制系统的设计 J.工业控制计算机 2004 ， 17 （ 4） 六、 指导教师审批意见 签名： 年 月 日 nts多功能童车开发设计构想 机制 053班 夏运奎 nts目录 机械功能机构设计 设计问题及解决方法 致谢 nts机械功能机构设计 折叠功能 ： 行走示意图 存放示意图 nts童车的自动转向功能机构设计 万向轮可调节行驶方向，在童车自动行驶时，方向的有效调节是必不可少的，在选择三轮童车的方案，唯一可用来调节方向的轮子，只有单轮，即非动力轮。电控万向轮 由于现市场在有电控万向轮，所以此项设计可省去，其可完全适用童车轮子的 360度角度调节，对童车自动行驶时方向自动调节功能完全可以实现。如图 电控万向轮 nts如何实现折叠功能？ 方案一 设计一转动铰链 优点在于准确，同时灵敏度高，缺点则是设计较复杂，需要的技术要求高，同时在后续的工作中加大了工作量和工作难度。 方案二 采用一种棘轮结构 此方案设计简单，且在整体中设计较为紧凑，也不增加设计的难度，和后续工作量。缺点是对动作连续性和准确性要求较高。 nts棘轮机构 棘轮结构，轮轴上缠绕一根钢丝，在内部设计一电机，电机带动动轮转动，使钢丝收、放，来实现车体的折叠。 nts立式机械手操作功能 机械手可实现 360转动，此功能是在车箱内部用一电机来带动，左右机械手实现同步、同角度旋转 。 机械手 nts机械手功能： 机械手的伸缩功能可采用螺丝杆旋转来实现 。螺丝电机旋转（左上 蓝），螺纹带动机械手臂伸缩。 nts 童车各个运动部件及功能实现： 功能动画 nts致谢 在这段设计期间，我的导师丛晓霞丛老师在我遇到困难时，给了我很多帮助，在丛老师的无私帮助下，我才能完成自己的设计，我要谢谢丛老师的帮助。在设计构思及修改过程中，丛老师在百忙之中了解问题，并提出了宝贵的解决意见。其严谨求实的治学态度，一丝不苟的研究精神，令我受益非浅，在此向丛老师致以最诚挚的谢意。 衷心感谢各位老师在百忙之中对本人设计进行审查，并提出宝贵的意见。 最后，感谢所有帮助和关心我的人 。 ntsnts目 录 1 引言 . 1 2 童车功能设计 . 2 2.1 功能要求 . 2 2.2 功能设计方案 . 2 2.2.1 童车车体设计 . 2 2.2.2 折叠功能设计 . 2 2.2.3 自动行驶功能设计 . 2 2.2.4 危险处理功能设计 . 3 2.3 功能总结 . 3 3 童车零件设计 . 5 3.1 各功能所需零件设计 . 5 3.1.1 折叠功能零件 . 6 3.1.2 立式功能零件设计 . 6 3.1.3 传动部件设计 . 6 4 机械手设计 . 7 4.1 机械手动力设计 . 7 4.2 机械手的具体功能 . 7 4.2.1 伸缩功能设计 . 7 4.2.2 转动功能设计 . 7 4.2.2 螺丝电机原理 . 8 5 系统功能设计 . 10 5.1 系统可控机构 . 10 5.2 系统功能设计 . 11 5.3 系统软件选择 . 12 6 主要零部件设计 . 15 6.1 车轮绘制 . 15 6 小结 . 16 致谢 . 17 参考文献 . 18 nts 1 1 引言 现代生产和科学技术的发展，对自动化技术提出越来越高的 要求，同时也为自动化技术的革新提供了必要条件。 70年代以后，自动化开始向复杂的系统控制和高级的智能控制发展，并广泛地应用到国防、科学研究和经济等各个领域，实现更大规模的自动化，例如大型企业的综合自动化系统、全国铁路自动调度系统、国家电力网自动调度系统、空中交通管制系统、城市交通控制系统、自动化指挥系统、国民经济管理系统等。自动化的应用正从工程领域向非工程领域扩展，如医疗自动化、人口控制、经济管理自动化等。自动化将在更大程度上模仿人的智能，机器人已在工业生产、海洋开发和宇宙探测等领域得到应用，专家系统在医疗诊 断、地质勘探等方面取得显著效果。工厂自动化、办公自动化、家庭自动化和农业自动化将成为新技术革命的重要内容，并得到迅速发展。 自动化是一门涉及学科较多、应用广泛的综合性科学技术。作为一个系统工程，它由 5个单元组成： （ 1） 程序单元 决定做什么和如何做。 （ 2） 作用单元 施加能量和定位。 （ 3） 传感单元 检测过程的性能和状态。 （ 4） 制定单元 对传感单元送来的信息进行比较，制定和发出指令信号。 （ 5） 控制单元 进行制定并调节作用单元的机构。自动化的研究内容主要有自动控制和信息处理两个方面，包括理论、方法、硬件和 软件等，从应 用观点来看，研究内容有过程自动化、机械制造自动化、管理自动化、实验室自动化和家庭自动化等。 机器或装置在无人干预的情况下按规定的程序或指令自动进行操作或控制的过程，其目标是“稳，准，快”。自动化技术广泛用于工业、农业、军事、科学研究、交通运输、商业、医疗、服务和家庭等方面。采用自动化技术不仅可以把人从繁重的体力劳动、部分脑力劳动以及恶劣、危险的工作环境中解放出来，而且能扩展人的器官功能，极大地提高劳动生产率，增强人类认识世界和改造世界的能力。因此，自动化是工业、农业、国防和科学技术现代化的重要 条件和显著标志。 现代家庭自动化多数为使生活更舒适、更方便、更安全，而对于 儿童的安全与成长考虑的 非常少，子女是家庭和国家的希望和未来，儿童的健康成长对于国家的富强有着极其重大的意义，所以设计这款集娱乐、 保护、教育 为一体的童车是非常适应 的和 需要的。 nts 2 2 童车功能设计 2.1 功能 要求 本款童车的基本功能有：可乘坐、折叠、自动行驶以及处理危险事物。 孩子在刚学会站立时，是不能长时间站立的，在孩子无法站 立或刚刚学会站立是可乘坐这款童车。如果孩子自己行走，童车可折叠和 在后跟随，时刻对孩子四周的环境进行监测，如有危险， 信号会被系统接收，并作出反应，机械手可带离孩子远离危险区域，或者是机械手将危险物处理掉，从而保证孩子的安全。 童车功能复杂，必然 对设计要求严格。首先，童车整个车身设计必须能够使诸多功能实现。其 次，童车功能的实现与各个零件的准确设计以及配合是分不开的。最后，设计完毕在童车的准确度和灵敏度上要满足实际的需要。 童车动力可有电动和燃料动力，由于童车是用于儿童使用 ，其就必须要轻便、动力稳定，而且考虑对儿童身体健康的因素，电 动是比燃料动力更好的选择。 2.2 功能设计方案 2.2.1 童车车体设 计 现在的童车市场，有多 种多样的童车：伞柄车 、手推车、双胞胎车等等，种类繁多。 虽然其大都是对童车形状进行改进，功能单一，但是在车身方面从儿童视角考虑，充分满足儿童的需要。由于现有童车设计车身设计已是多种多样，所以 本款童车车身的设计重点不是外型设计，而是在四轮童车和三轮童车 （图 1）的设计上。 四轮童车在安全方面比三轮童车优越，在行驶时很稳定， 但如果在四轮童车的基础上设计本款童车，设计难度将会增大，同时由于童车的行驶速度比较慢，所以三轮童车的安全也比较可靠，设计也是比较简单 ，而且 培养孩子的骑行能力，为以后学习自行车打个坚实的基础 。 图 1 2.2.2 折叠功能设计 折叠并不是拆卸， 折叠是将车把收起在车箱内， 所以可在童车支撑处加一可供旋转用的铰链即可。通过旋转角度的调节，来实现童车的状态， 即坐式或立式。 2.2.3 自动行驶功能设计 要自动行驶除了系统程序调节外，童车 机械结构应有 相应 的配合 。系统程序nts 3 在后面再做叙述，现从童车的硬件分析： 万向轮可调节行驶方向，在童车自动行驶时，方向需要 有效调节，在选择三轮童车的方案，唯一可用来调节方向的轮子，只有单轮，即非动力轮。 由于现市场在有电控万向轮，所以此项设计可省去，其可完全适用童车轮子的 360度角度调节，对童车自动行驶时方向自动调节功能完全可以实现。如图 2： 图 2 2.2.4 危险处理功能设计 本款设计最大特 点是在对危险的处理上，由于在孩子的眼中，一切事物都是好奇的， 但是有的事物对幼儿来说是相当危险的。一般有水、火、电等 ，避免孩子的接触。 童车的设计要实现这一功能，就必须有一个可以将危险物带离孩子身边的设计 机械手。 机械手是一种能自动化定位控制 ，并可重新编程序改变动作 的多功能机器，它有多个自由度，可用来搬运物体以完成在各个不同环境中工作。 机械手技术涉及到力学、机械学、电气液压技术、自动控制技术、传感器技术和计算机技术等科学领域，是一门跨学科综合技术。生产中应用机械手可以提高生产的自动化水平和劳动生产率；可以减轻劳动强度、保证产品质量、实现安全生产；工业机械手在工业 生产中能代替人做某些单调、频繁和重复的长时间作业，或是危险、恶劣环境下的作业 。 因 单片机 设计复杂 , 需较多继电器 ,接线繁杂 , 易受车体振动干扰 ,而存在可靠性差、故障多、维修困难等问题。可编程序控制器 PLC控制的 机械手控制系统动作简便、线路设计合理、具有较强的抗干扰能力 , 保证了系统运行的可靠性 ,降低了维修率 , 提高了工作效率 3。 机械手可以单独完成一些复杂的步骤，所以这一功能用机械手来实现，是完全可靠和方便的。 2.3 功能总结 （ 1） （折叠功能）当童车无人乘坐时，童车可折叠跟随，其车把部分收起，车箱立起，后轮着地，两大轮为动力轮，后轮为方向轮。 如图 3： nts 4 图 3 （ 2）（坐式行使功能）坐式功能可供乘坐，车把展开，前轮为方向轮，后轮为动力轮。 如图 4： 图 4 nts 5 （ 3）（立式机械手操作功能）立式状态 ,机械手可伸缩 ,抓取危险物品远离儿童 ,其可实现 360旋转。 如图 5： 图 5 3 童车零件 设计 3.1 各功能所需零件设计 由于功能较为复杂，且童车在实际使用中，特定的人群与特 定的用途，要求零件设计上要严格遵从安全、轻便、简单、准确的原则。 nts 6 3.1.1 折叠功能零件 方案一 设计一转动铰链，可由电机带动，通过童车内部系统调节电机的转动方向和角度大小来实现折叠功能，此方案的优点在于准确，同时灵敏度高，缺点则是设计较复杂，需要的技术要求高，同时在后续的工作中加大了工作量和工作难度。 方案二 采用一种棘轮结构 6（图 6） ，轮轴上缠绕一根钢丝，在内部设计一电机，电机带动动轮转动，使钢丝收、放，来实现车体的折叠。在整个设计中，车体的折叠是童车需要立式时，首先的动作是机械手接触地面以支撑车体，使车体 前端抬起一定角度，同时后端动力轮转动，带动车后端向前，逐渐成为立式，在达到一定角度后，电磁铁得电，棘轮卡齿抬起，在车前端自身重力的作用下，钢丝放出，车前端自然下垂，实 现折叠功能。然后动力轮继续转动，直到车体完全直立，收回机械手，完成折叠动作。 此方案设计简单，且在整体中设计较为紧凑，也不增加设计的难度，和后续工作量。缺点是对动作连续性和准确性要求较高 。 方案一和方案二比较，在从市场角度和使用者角度，市场要求成本低，生产较为容易，且技术较低，效益好，而对于儿童来说，安全大为重要。方案一，对技术要求高且在实际 的使用中，将会有失灵或断齿现象，在安全方面有缺陷，所以选方案二较为妥当。 图 6 3.1.2 立式功能零件设计 方案一 架式结构 两个动力轮，其轴是安装在车体伸出的支架上的，其优点是平衡性好；缺点是传动设计较为复杂，增大设计难度，对动力部件要求较高，无法实现准确传动。 方案二 内轴式结构 在后车箱内安装动力轴，靠齿轮传动带动轮子转动，传动稳定，结构较为简单，且闭式齿轮，对齿轮寿命也有一定保障。 所以，从两个方案比较可知，方案二较佳。 3.1.3 传动部件设计 方案一 链传动 链轮传动没有弹性滑动和打滑 ，能保持准确的平均传动比；nts 7 需要的张紧力小，作用在轴上的压力小，可减少轴承的摩擦损失； 结构紧凑； 能在高温，有油污等恶劣环境下工作；缺点：瞬时转速和瞬时传动比不是常数，传动的平稳性较差，有一定的冲击和噪声。 方案二 齿轮传动 效率高 ， 在常用的机械传动中，以齿轮传动效率为最高，闭式传动效率为 96%99%，这对大功率传动有很大的经济意义。结构紧凑 ， 比带、链传动所需的空间尺寸小。 3)工作可靠、寿命长 设计制造正确合理 ， 传动比稳定 8 。 4 机械手 设计 4.1 机械手动力设计 由于童车的特殊用途和其自身 设计特点的限制，童车不可能太过大，应尽可能小、轻、便。机械手有很多功能不可能采用一些传统的动力设计方案，如液压传动、气动等，所以应最可能简单且准确的实现机械手的所有功能 。 4.2 机械手的具体功能 4.2.1 伸缩功能设计 机械手的伸缩功能可采用螺丝杆旋转来实现，如图 7： 图 7 4.2.2 转动功能设计 机械手可实现 360转动，此功能是在车箱内部用一电机来带动，左右机械nts 8 手实现同步、同角度旋转 。 如图 8： 图 8 4.2.2 螺丝电机 原理 1）绿色 部分为螺丝电机及丝杆，螺丝电机旋转带动丝杆转动，丝杆上的螺纹带动机械手 2（右）伸缩。如图 9： 机械手 nts 9 图 9 2）绿色为螺丝电机，固定在机械手 1（上图），丝杆通过螺纹来使机械手 2（右 灰）伸缩。 如图 10 图 10 nts 10 5 系统 功能 设计 5.1 系统可控机构 童车主要转动功能部件有 4个电机顺序转动，转动 1控制车把的折叠和展开，转动 2 控制左右机械手同步、同角度转动，转动 3 控制行驶方向，转动 4 控制机械手伸缩。如图 11， 12， 13： 图 11 图 12 转动 3 转动 1 转动 2 nts 11 图 13 5.2 系统功能设计 动作一 机械手转动 （转动 2） 一定角度， 螺丝电机转动（转动 4），使车身抬高，后轮转动后箱前进，逐渐直立。 如图 14: 图 14 动作二 棘轮卡齿抬起，车前身自重，完成折叠。如图 15: 转动 4 nts 12 图 15 动作三 后轮旋转使后箱前进，完成直立，收回机械手，电控轮转动（转动 4）控制方向，后轮为动力轮，完成直立行驶。 5.3 系统软件 选择 童车功能实现的系统，可由单片机控制，也可用 PLC控制。 PLC更注重于工业应用，对于防干扰、设备接口、联网、模块化都有完善的 技术支撑，使用更简单，成本高。 而单片机技术含量高，使用灵活但是工作量很大的，对于抗干扰、模块化要求低，成本低廉，应用广泛。特别适合于开发消费电子、商业应用的电子、玩具、家电等等。 PLC是建立在单片机之上的产品，单片机是一种集成电路，两者不具有可比性。 单片机可以构成各种各样的应用系统，从微型、小型到中型、大型都可，PLC是单片机应用系统的一个特例。 不同厂家的 PLC有相同的工作原理，类似的功能和指标，有一定的互换性，质量有保证，编程软件正朝标准化方向迈进。这正是 PLC获得广泛应用的基础。而单片机应用系统 则是八仙过海，各显神通，功能千差万别，质量参差不齐，学习、使用和维护都很困难。 从工程的角度，谈谈 PLC与单片机系统的选用； 对单项工程或重复数极少的项目，采用 PLC方案是明智、快捷的途径，成功率高，可靠性好，手尾少，但成nts 13 本较高。 对于量大的配套项目，采用单片机系统具有成本低、效益高的优