遇障能自动调向行驶的玩具车设计
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=(Mfl R 1/R2+Mf2+mlg 5 Rl/R2 +m2g 8)屮(2-16)
Vmax= R2*W0(2-17)
式中WO——纯滚动阶段刚开始时车轮的角速度其大小为：
W0=sl*tl(2-18)
纯滚动阶段走过的路程为：
s2=R2屮(2-19)
至此可以得到玩具车经一次加速后所能走过的路程s：
s=si+s2(2 - 20)
式中f——车轮与接触面之间的滑动摩擦力系数。
对主动轮中心o2取矩有:
式中5——车轮与接触面之间的滚动摩擦系数
Mf2——惯性机芯及后车轮轴各转动部分的摩擦阻力矩。
Mf2可以按照冲量矩定理求得:
式中T ——后轮与惯性机芯从某一转速（时max）变为零所需要的时间：wrmax——测量阻力矩时后轮与惯性机芯所达到的初始转速。
第二章系统设计-5-
2.1玩具车惯性机芯各参数之间关系的理论推导-5-
2.1.1玩具车的运动过程-5-
2.1.2玩具车运行过程的数学模型-6-
2.2理论推导的应用-8-
2.2.1儿个结论-8-
2.2.2具体的工程应用-9-
2.3本设计的创新之处-9-
第三章结构设计-10-
3・1总体方案设计-10-
3.2基于Pro/E的玩具车传动部分各个零件的设计-12-
摘要
随着计算机、微电子、信息技术的发展，智能化技术的开发速度越来越快， 智能度越变越高，应用范围也得到了很大的扩展。智能设备作为现代的新发明， 是以后的发展宏观方向，它可以按照预先设定的模式在一个环境里能够自动的运 作，不需要人为的管理，可应用于科学勘探等重要用途。智能电动小车就是其中 的一个细小体现。设计者可以通过软件编程实现它的行进、循迹、停止的精确控 制以及检测数据的存储、显示，无需人工干预。虽然智能玩具汽车越来越受小孩 子以及大人的喜爱，但我们传统的玩具车依然也很受迎。鉴于此，本次课题将围 绕如何在小车遇到障碍物调向这方面进行研究继而达到在传统玩具车的基础上 增加其功能的U的。本设计通过遇障碍能自动调向玩具车在遇到障碍物时两个驱 动轮5将打滑，使行星架回转，即改变了玩具车的前进方向，若该方向没有障碍 物，玩具车即沿该方向前进。本装置放在玩具车的前部，玩具车的前轮实际上是 悬空的，并不着地，而后轮虽然着地，却是随动的。由于该轮系为具有两个自曲 度的差动轮系，故玩具车的运动将受最小阻力定律的支配。因此此玩具车在遇到 障碍物时能很好的调向。简单，较容易实现。
3.动态仿真
该功能是Pro/E软件自带的机构模块实现的。机构模块主要有两大功能定 义机构和机构仿真运动。由此可见该模块主要应用于产品结构检测及仿真设讣。 产品各零部件模型设讣完成后为保证实际装配效果检测各零部件之间的装配关 系可使用仿真模块模拟实际操作。它可快速、准确的检测零部件间的干涉、物理 特性模拟使用产品的操作过程直观显示存在问题的区域及相关的零部件指导设 计者直接、快速地修改模型从而缩短修改时间提高设计效率。
同理，Mfl =(J1 w7max)/Tu
式中Mfl——从动轮轴转动部分的摩擦阻力矩。
式2.5中的J2为惯性机芯各转动构件在车轮轴上的等效转动惯量其大小
为:J2=2JB+J7+(J6+J5)i67+(J4+J3)iA4 47+(J2+Jl)iA227
上式中等式右边各个齿轮的转动惯量J7, J6, J5, J4, J3,J2相对于惯性片转动
在玩具车一次加速后所行驶的路程中，纯滚动是主要阶段，而连滚带滑阶段 则是在极短的时间内发生的，因此是次要的。玩具车从一次加速到停止运动所走 过的总距离为s：s二sl+s2。
2. 1.2玩具车运行过程的数学模型
在分析中，完全可以撇开加速过程，直接分析运行过程。这里假设加速过程 中止时车轮转速为一定值，也就是我们按一定手力加速玩具车时期达到的极限值Wmax。假设玩具车重心c至主动轮轴间距12与两轮轴间距离11之比值为k, k二12/11,为载荷分配系数。前轮半径为R1,后轮半径为R2。加速过程中是人手 拿着玩具车让后轮和地面产生摩擦是后轮获得一定速度，可以认为加速过程中从 动轮基本不转，即使转动，但因从动轮转动惯量很小，当玩具车四轮着地瞬间从 动轮的转速必然马上下降到零。前后轮在刚着地的瞬间受力分析如图1一1所示。
关键词：遇障碍小车；结构设计；功能分析
摘要I
第一章导论-1 -
1.1研究的背景亠
1.2遇障碍调向玩具车的基本原理和基本知识-1-
1.3.1现实机械设计中的问题及解决-2-
1.3.2Pro/E软件在产品开发中的应用-3-
1.3.3Pro/E软件在产品开发过程中的应用-3-
1.3.4本文的主要内容-4-
1.3.2
Pro/ENGINEER是美国PTC公司的产品，于1988年问世。20多年来，历经多 次改版，己成为全世界最普遍的3D CAD/CAM系统，广泛应用于电子、机械、模 具、工业设计、汽车、自行车、航天、家电、玩具各行业。Pro/ENGINEER是全 方位的3D产品开发软二包，和相关软件Pro/DESINGER（造型设计）、Pro/MECHANICA（功能仿真），集合了零件设计、产品装配、模具开发、加工制造、 饭金件设计、铸造件设计、工业设计、逆向工程、自动测量、机构分析、有限元 分析、产品数据库管理等功能，从而使用户缩短了产品开发的时间并简化了开发 的流程；
若玩具车总重量为W,则前后轮的支反力分别为：
N1+N2=W(2-1)
Nl=kW=Wl(2-2)
N2=(l-k)W=W2(2-3)
设玩具车在连滚带滑阶段作匀加速运动。现在以玩具车的主动轮为研究对 象，分析其受力情况如图2-2所示。
图2-2
主动轮受到水平方向的滑动摩擦F2其大小为:
F2=fN2=f mg
1.3 Pro/E
1.3.1
在机械产品零部件的设汁过程中运动机构的空间干涉问题历来都是难以处 理的问题。山于用一般作图法很难获得结果在没有足够验证手段的情况下设计 者通常先凭感觉设计出一个大致的形状然后在生产出样件时才能进行实际装 配检验发现问题后修改原先的设计必要时还要进行多次的实际装配检验。如此 反复直到消除干涉为止。但有些情况很难在实际装配检验中模拟。这样 设计者 不得不在这种细节问题上耗费很大的精力这在很大程度上降低了设计•效率湮 灭了设计灵感。而有些错误乂往往具有很强的隐蔽性有些甚至潜伏至产品的批 量制造阶段给生产造成不应有的损失。因此利用计算机这一现代工具合理地解 决这些问题无疑具有一定地现实意义
连滚带滑阶段走过的路程为
si =a*tT2/2(2-14)
在纯滚动阶段玩具车原先具有的能量将完全消耗在克服阻力矩做功上。设纯滚 动阶段主动轮滚过的转角为屮山于这一阶段终止时玩具车的速度将变为零 则根 据能量守恒定律有：
(m1+m2)V2max/2+J2*W0A2 /2+J1 *W0A2/2(2-15)
2.
2.2.1几个结论
现在可以从理论分析中得出这样的直观结论:随着传动比i的增加，玩具车行驶 的距离增大;随着惯性片外半径D的加大，行驶距离也会加大。但过大的行驶距离 无多大的实用价值，在满足行驶距离要求的前提下，惯性片外半径D和传动比i应有一个界限。
2.2.2具体的工程应用
对于玩具车厂家来讲，如果能利用电子讣算机，对玩具车惯性机芯的各种参数进 行模拟，并绘制成图线，或制成标准，那么就可以在选用时随时查阅某一系列的 图线或标准，这将很大的提高成产质量和效率。
1.2
图示为玩具车遇障后能自动调向行驶的装置。其中轮1山原动机（电动机、 发条）驱动，轮2为端面齿轮（图b为其在圆柱面上的齿形），轮3为圆柱齿 轮，其与轮2的啮合相当于锥齿轮传动，件4为行星架，轮5为驱使玩具车运动 的驱动轮。本装置放在玩具车的前部，玩具车的前轮实际上是悬空的，并不着地,
而后轮虽然着地，却是随动的。山于该轮系为具有两个自山度的差动轮系，故玩 具车的运动将受最小阻力定律的支配，当玩具车的前进方向受阻时，两个驱动轮5将打滑，使行星架回转，即改变了玩具车的前进方向，若该方向没有障碍物， 玩具车即沿该方向前进。
惯J1和两车轮的转动惯量JB来讲都比较小完全可以忽略不计基本不影响分
Vmax=V2max=V max
同时Vlmax= e ltlRl, V2max= ( Wmax- £ 2 tl) R2
从而有tl=wmaxR2/
£1R1+£1R2(2-13)
式中wmax——加速过程终止时车轮的角速度
tl——连滚带滑阶段所要的时间。
1.3.3
1.产品外观造型设计
在产品进行设计之前，首先要搞清楚利用软件进行设计的步骤或流程，使用Pr o /ENGINER一般要遵循图1-3流程。
图1-3 ro/ENGINEER软件设讣流程
2.产品结构建模
根据产品外形选择合适的造型方法拉伸或旋转等然后根据产品的内部结构
添加特征如切除、加强筋、孔等逐步完成模型的设计。
行相应的理论推导以确定玩具车行走距离与惯性机芯主要参数的关系。
2.
2. 1.
玩具车的运动可分为三个过程：加速过程和运行过程如图2-1所示
在此阶段玩具车受到人手推力的作用，使车轮和惯性片达到一个极限转速Wmax。此时旋转的惯性片中储存了一定的能量，这些能量将在人手放开并把玩具 车放到地面上之后释放出来，用以支持玩具车运动。玩具车初始能获得的转速W的大小取决于在保证车轮不打滑的前提下人手的推动速度的快慢。同时，人甩手 所能达到的速度有一个极限，甩手极限速度时的W即为极限转速Wmaxo
第四章 遇障碍玩具车的路径规划-24-
4.1路径规划的实现-24-
第五章系统的总体设计方案-27-
5・1总体功能分析-27-
5.2系统的总体框图-27-
5.3系统的安全性-28-
5.4遇障碍自动调向玩具车的材料分析-28-
第一章导论
1.1
高科技玩具车的风靡使得那些发条、惯性玩具车大为失色，被冷落一角。但 惯性玩具车不需要电驱动，所以没有污染，是一种节能环保型产品。且随着注塑 技术的进一步成熟，使得复杂的玩具车外形可以以低廉的价格制造出来，从而乂 使得惯性玩具车具有低成本的优势。在实际应用中如果充分利用惯性玩具车环 保、节能、成本低的优点，进行更合理的结构设计，优化产品的性能，那么在市 场上惯性玩具仍将具有一定的竞争力。事实也证明了这一点，许许多多的儿童都 拥有这样的惯性玩具车。对于0-3岁的幼儿来讲，他认识世界的过程是由“感觉 +动作”来完成的。对于拿在手的玩具，他们喜欢用他们的肢体来认识和探索， 从而得到身心满足。这些幼儿们山于语言发展还不成熟，思维能力还不完善，所 以他们的肢体成了他们学习的工具。在对待玩具上，会有些“暴力”，在这个时 候，精美、价高的高科技玩具就会变成一种危险。功能的复杂是以结构的复杂为 成本的，这些设汁复杂的高科技玩具，其中有许多细小零件，如果宝宝们不小心 的话，误吞、划伤就会发生。另一方面，这也造成了玩具车和金钱的浪费。相反, 一些价格不太贵、制作较简单乂相对结实的玩具车更受家长的青睐。对家长们而 言，机构简单、功能多样化、价格实惠的玩具就变得尤为重要。鉴于此，我们在 惯性玩具车的基础上，做了一些改善使其能够在惯性玩具车遇到障碍物能够迅速 做出调向，即我们所说的遇障碍调向玩具车。
2.运行过程。
这一过程乂可以分成三个阶段。第一阶段是连滚带滑阶段，即玩具车刚放到 地上的瞬间及之后的极短时间内的运行过程;笫二阶段是纯滚动阶段，即玩具车 车轮和地面之间没有打滑的阶段，这一阶段持续到玩具车停止运动。刚经过人手 加速的后轮，接触地面时车轮外缘与地面间有相对速度(Vr=R. Wmax),致使车轮 与地面之间产生滑动摩擦力，而使车轮不能做纯滚运动，这时便形成连滚带滑的 运动。在这个阶段中，主动车轮的转速从Wmax下降到wO,玩具车运动的速度从 零上升到Vmax,而Vmax= R・wO,所走过的距离为si。其后，玩具车进入纯滚 动阶段经过一段时间后惯性片能量逐渐消耗在滚动摩擦和各构件间的内摩擦上， 致使主动车轮转速从wO下降到零，玩具车整车的速度也从Vmax下降到零，这一 阶段所走过的距离为s2 o
1.3.4本文的主要内容
在本设讣中主要有这儿方面的内容:首先是建立玩具车运动的数学模型并进 行理论推导;接着利用Pro/E软件对玩具车的各个零部件进行三维设计；在此基 础上装配设讣出的零件并进行合适的约束和连接，并在装配的基础上对玩具车进 行运动仿真以模仿真实的玩具车运动。
第二章系统设计
在本章中首先通过分析玩具车运动过程来建立玩具车运动的数学模型并进
Vmax= R2*W0(2-17)
式中WO——纯滚动阶段刚开始时车轮的角速度其大小为：
W0=sl*tl(2-18)
纯滚动阶段走过的路程为：
s2=R2屮(2-19)
至此可以得到玩具车经一次加速后所能走过的路程s：
s=si+s2(2 - 20)
式中f——车轮与接触面之间的滑动摩擦力系数。
对主动轮中心o2取矩有:
式中5——车轮与接触面之间的滚动摩擦系数
Mf2——惯性机芯及后车轮轴各转动部分的摩擦阻力矩。
Mf2可以按照冲量矩定理求得:
式中T ——后轮与惯性机芯从某一转速（时max）变为零所需要的时间：wrmax——测量阻力矩时后轮与惯性机芯所达到的初始转速。
第二章系统设计-5-
2.1玩具车惯性机芯各参数之间关系的理论推导-5-
2.1.1玩具车的运动过程-5-
2.1.2玩具车运行过程的数学模型-6-
2.2理论推导的应用-8-
2.2.1儿个结论-8-
2.2.2具体的工程应用-9-
2.3本设计的创新之处-9-
第三章结构设计-10-
3・1总体方案设计-10-
3.2基于Pro/E的玩具车传动部分各个零件的设计-12-
摘要
随着计算机、微电子、信息技术的发展，智能化技术的开发速度越来越快， 智能度越变越高，应用范围也得到了很大的扩展。智能设备作为现代的新发明， 是以后的发展宏观方向，它可以按照预先设定的模式在一个环境里能够自动的运 作，不需要人为的管理，可应用于科学勘探等重要用途。智能电动小车就是其中 的一个细小体现。设计者可以通过软件编程实现它的行进、循迹、停止的精确控 制以及检测数据的存储、显示，无需人工干预。虽然智能玩具汽车越来越受小孩 子以及大人的喜爱，但我们传统的玩具车依然也很受迎。鉴于此，本次课题将围 绕如何在小车遇到障碍物调向这方面进行研究继而达到在传统玩具车的基础上 增加其功能的U的。本设计通过遇障碍能自动调向玩具车在遇到障碍物时两个驱 动轮5将打滑，使行星架回转，即改变了玩具车的前进方向，若该方向没有障碍 物，玩具车即沿该方向前进。本装置放在玩具车的前部，玩具车的前轮实际上是 悬空的，并不着地，而后轮虽然着地，却是随动的。由于该轮系为具有两个自曲 度的差动轮系，故玩具车的运动将受最小阻力定律的支配。因此此玩具车在遇到 障碍物时能很好的调向。简单，较容易实现。
3.动态仿真
该功能是Pro/E软件自带的机构模块实现的。机构模块主要有两大功能定 义机构和机构仿真运动。由此可见该模块主要应用于产品结构检测及仿真设讣。 产品各零部件模型设讣完成后为保证实际装配效果检测各零部件之间的装配关 系可使用仿真模块模拟实际操作。它可快速、准确的检测零部件间的干涉、物理 特性模拟使用产品的操作过程直观显示存在问题的区域及相关的零部件指导设 计者直接、快速地修改模型从而缩短修改时间提高设计效率。
同理，Mfl =(J1 w7max)/Tu
式中Mfl——从动轮轴转动部分的摩擦阻力矩。
式2.5中的J2为惯性机芯各转动构件在车轮轴上的等效转动惯量其大小
为:J2=2JB+J7+(J6+J5)i67+(J4+J3)iA4 47+(J2+Jl)iA227
上式中等式右边各个齿轮的转动惯量J7, J6, J5, J4, J3,J2相对于惯性片转动
在玩具车一次加速后所行驶的路程中，纯滚动是主要阶段，而连滚带滑阶段 则是在极短的时间内发生的，因此是次要的。玩具车从一次加速到停止运动所走 过的总距离为s：s二sl+s2。
2. 1.2玩具车运行过程的数学模型
在分析中，完全可以撇开加速过程，直接分析运行过程。这里假设加速过程 中止时车轮转速为一定值，也就是我们按一定手力加速玩具车时期达到的极限值Wmax。假设玩具车重心c至主动轮轴间距12与两轮轴间距离11之比值为k, k二12/11,为载荷分配系数。前轮半径为R1,后轮半径为R2。加速过程中是人手 拿着玩具车让后轮和地面产生摩擦是后轮获得一定速度，可以认为加速过程中从 动轮基本不转，即使转动，但因从动轮转动惯量很小，当玩具车四轮着地瞬间从 动轮的转速必然马上下降到零。前后轮在刚着地的瞬间受力分析如图1一1所示。
关键词：遇障碍小车；结构设计；功能分析
摘要I
第一章导论-1 -
1.1研究的背景亠
1.2遇障碍调向玩具车的基本原理和基本知识-1-
1.3.1现实机械设计中的问题及解决-2-
1.3.2Pro/E软件在产品开发中的应用-3-
1.3.3Pro/E软件在产品开发过程中的应用-3-
1.3.4本文的主要内容-4-
1.3.2
Pro/ENGINEER是美国PTC公司的产品，于1988年问世。20多年来，历经多 次改版，己成为全世界最普遍的3D CAD/CAM系统，广泛应用于电子、机械、模 具、工业设计、汽车、自行车、航天、家电、玩具各行业。Pro/ENGINEER是全 方位的3D产品开发软二包，和相关软件Pro/DESINGER（造型设计）、Pro/MECHANICA（功能仿真），集合了零件设计、产品装配、模具开发、加工制造、 饭金件设计、铸造件设计、工业设计、逆向工程、自动测量、机构分析、有限元 分析、产品数据库管理等功能，从而使用户缩短了产品开发的时间并简化了开发 的流程；
若玩具车总重量为W,则前后轮的支反力分别为：
N1+N2=W(2-1)
Nl=kW=Wl(2-2)
N2=(l-k)W=W2(2-3)
设玩具车在连滚带滑阶段作匀加速运动。现在以玩具车的主动轮为研究对 象，分析其受力情况如图2-2所示。
图2-2
主动轮受到水平方向的滑动摩擦F2其大小为:
F2=fN2=f mg
1.3 Pro/E
1.3.1
在机械产品零部件的设汁过程中运动机构的空间干涉问题历来都是难以处 理的问题。山于用一般作图法很难获得结果在没有足够验证手段的情况下设计 者通常先凭感觉设计出一个大致的形状然后在生产出样件时才能进行实际装 配检验发现问题后修改原先的设计必要时还要进行多次的实际装配检验。如此 反复直到消除干涉为止。但有些情况很难在实际装配检验中模拟。这样 设计者 不得不在这种细节问题上耗费很大的精力这在很大程度上降低了设计•效率湮 灭了设计灵感。而有些错误乂往往具有很强的隐蔽性有些甚至潜伏至产品的批 量制造阶段给生产造成不应有的损失。因此利用计算机这一现代工具合理地解 决这些问题无疑具有一定地现实意义
连滚带滑阶段走过的路程为
si =a*tT2/2(2-14)
在纯滚动阶段玩具车原先具有的能量将完全消耗在克服阻力矩做功上。设纯滚 动阶段主动轮滚过的转角为屮山于这一阶段终止时玩具车的速度将变为零 则根 据能量守恒定律有：
(m1+m2)V2max/2+J2*W0A2 /2+J1 *W0A2/2(2-15)
2.
2.2.1几个结论
现在可以从理论分析中得出这样的直观结论:随着传动比i的增加，玩具车行驶 的距离增大;随着惯性片外半径D的加大，行驶距离也会加大。但过大的行驶距离 无多大的实用价值，在满足行驶距离要求的前提下，惯性片外半径D和传动比i应有一个界限。
2.2.2具体的工程应用
对于玩具车厂家来讲，如果能利用电子讣算机，对玩具车惯性机芯的各种参数进 行模拟，并绘制成图线，或制成标准，那么就可以在选用时随时查阅某一系列的 图线或标准，这将很大的提高成产质量和效率。
1.2
图示为玩具车遇障后能自动调向行驶的装置。其中轮1山原动机（电动机、 发条）驱动，轮2为端面齿轮（图b为其在圆柱面上的齿形），轮3为圆柱齿 轮，其与轮2的啮合相当于锥齿轮传动，件4为行星架，轮5为驱使玩具车运动 的驱动轮。本装置放在玩具车的前部，玩具车的前轮实际上是悬空的，并不着地,
而后轮虽然着地，却是随动的。山于该轮系为具有两个自山度的差动轮系，故玩 具车的运动将受最小阻力定律的支配，当玩具车的前进方向受阻时，两个驱动轮5将打滑，使行星架回转，即改变了玩具车的前进方向，若该方向没有障碍物， 玩具车即沿该方向前进。
惯J1和两车轮的转动惯量JB来讲都比较小完全可以忽略不计基本不影响分
Vmax=V2max=V max
同时Vlmax= e ltlRl, V2max= ( Wmax- £ 2 tl) R2
从而有tl=wmaxR2/
£1R1+£1R2(2-13)
式中wmax——加速过程终止时车轮的角速度
tl——连滚带滑阶段所要的时间。
1.3.3
1.产品外观造型设计
在产品进行设计之前，首先要搞清楚利用软件进行设计的步骤或流程，使用Pr o /ENGINER一般要遵循图1-3流程。
图1-3 ro/ENGINEER软件设讣流程
2.产品结构建模
根据产品外形选择合适的造型方法拉伸或旋转等然后根据产品的内部结构
添加特征如切除、加强筋、孔等逐步完成模型的设计。
行相应的理论推导以确定玩具车行走距离与惯性机芯主要参数的关系。
2.
2. 1.
玩具车的运动可分为三个过程：加速过程和运行过程如图2-1所示
在此阶段玩具车受到人手推力的作用，使车轮和惯性片达到一个极限转速Wmax。此时旋转的惯性片中储存了一定的能量，这些能量将在人手放开并把玩具 车放到地面上之后释放出来，用以支持玩具车运动。玩具车初始能获得的转速W的大小取决于在保证车轮不打滑的前提下人手的推动速度的快慢。同时，人甩手 所能达到的速度有一个极限，甩手极限速度时的W即为极限转速Wmaxo
第四章 遇障碍玩具车的路径规划-24-
4.1路径规划的实现-24-
第五章系统的总体设计方案-27-
5・1总体功能分析-27-
5.2系统的总体框图-27-
5.3系统的安全性-28-
5.4遇障碍自动调向玩具车的材料分析-28-
第一章导论
1.1
高科技玩具车的风靡使得那些发条、惯性玩具车大为失色，被冷落一角。但 惯性玩具车不需要电驱动，所以没有污染，是一种节能环保型产品。且随着注塑 技术的进一步成熟，使得复杂的玩具车外形可以以低廉的价格制造出来，从而乂 使得惯性玩具车具有低成本的优势。在实际应用中如果充分利用惯性玩具车环 保、节能、成本低的优点，进行更合理的结构设计，优化产品的性能，那么在市 场上惯性玩具仍将具有一定的竞争力。事实也证明了这一点，许许多多的儿童都 拥有这样的惯性玩具车。对于0-3岁的幼儿来讲，他认识世界的过程是由“感觉 +动作”来完成的。对于拿在手的玩具，他们喜欢用他们的肢体来认识和探索， 从而得到身心满足。这些幼儿们山于语言发展还不成熟，思维能力还不完善，所 以他们的肢体成了他们学习的工具。在对待玩具上，会有些“暴力”，在这个时 候，精美、价高的高科技玩具就会变成一种危险。功能的复杂是以结构的复杂为 成本的，这些设汁复杂的高科技玩具，其中有许多细小零件，如果宝宝们不小心 的话，误吞、划伤就会发生。另一方面，这也造成了玩具车和金钱的浪费。相反, 一些价格不太贵、制作较简单乂相对结实的玩具车更受家长的青睐。对家长们而 言，机构简单、功能多样化、价格实惠的玩具就变得尤为重要。鉴于此，我们在 惯性玩具车的基础上，做了一些改善使其能够在惯性玩具车遇到障碍物能够迅速 做出调向，即我们所说的遇障碍调向玩具车。
2.运行过程。
这一过程乂可以分成三个阶段。第一阶段是连滚带滑阶段，即玩具车刚放到 地上的瞬间及之后的极短时间内的运行过程;笫二阶段是纯滚动阶段，即玩具车 车轮和地面之间没有打滑的阶段，这一阶段持续到玩具车停止运动。刚经过人手 加速的后轮，接触地面时车轮外缘与地面间有相对速度(Vr=R. Wmax),致使车轮 与地面之间产生滑动摩擦力，而使车轮不能做纯滚运动，这时便形成连滚带滑的 运动。在这个阶段中，主动车轮的转速从Wmax下降到wO,玩具车运动的速度从 零上升到Vmax,而Vmax= R・wO,所走过的距离为si。其后，玩具车进入纯滚 动阶段经过一段时间后惯性片能量逐渐消耗在滚动摩擦和各构件间的内摩擦上， 致使主动车轮转速从wO下降到零，玩具车整车的速度也从Vmax下降到零，这一 阶段所走过的距离为s2 o
1.3.4本文的主要内容
在本设讣中主要有这儿方面的内容:首先是建立玩具车运动的数学模型并进 行理论推导;接着利用Pro/E软件对玩具车的各个零部件进行三维设计；在此基 础上装配设讣出的零件并进行合适的约束和连接，并在装配的基础上对玩具车进 行运动仿真以模仿真实的玩具车运动。
第二章系统设计
在本章中首先通过分析玩具车运动过程来建立玩具车运动的数学模型并进