机械毕业设计611多功能童车的开发前景设计

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)

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。

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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

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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：