1、桂林电子科技大学毕业设计（论文）报告用纸摘 要我国是全球第一大玩具生产国，其中机器人玩具一直以来都是儿童和成人最受欢迎的产品，目前市场上的机器人产品要么结构复杂，依靠手动实现变形，要么依靠简单的开式链实现折叠变形，或者不具备变形功能，缺乏使用机构组合变形实现汽车与人形两种构态的机器人玩具。本设计基于市场已有机械玩具产品分析，将变胞机构理论应用于实际产品开发，创新设计了一款可实现人形行走、汽车构态下遥控驾驶、人形和汽车两种构态相互可逆变形的机械玩具汽车人。本作品设计过程的重难点有如下几点：变形六杆机构的尺寸设计计算，基于压力角和杆组法理论将六杆机构尺寸算出；颈部众多零部件的设计与干涉检验；汽车人
2、外形曲面复杂，造型较为困难，运用Pro/E高级曲面造型模块进行三维建模与运动仿真，通过动态演示发现问题并改进，最后制作出实物，从而完成本次毕业设计。关键词：汽车人；变胞机构；六杆机构；杆组法；运动仿真Abstract China is the worlds largest toy manufacturers, and robot toys have been children and adults most popular products, robotic products currently on the market or the complex structure, relying o
3、n manual implementation of deformation, or rely on the simple open-chainto achieve the folding deformation, or do not have the distortion function, the lack of user organizations combined deformation cars and humanoid are two configurations of the state of robot toys.The design is based on the marke
4、t, mechanical toy products, the metamorphic mechanism theory is applied to the actual product development, innovative design a humanoid walking can be realized, remote driving in the car constitutive state, the human form and the car are two configurations of the state mutual irreversible deformatio
5、n mechanical toys - cars.The most Importantance and difficulties of the design process of this work are the following: the deformation of six organizations the size of the design calculations, based on the pressure angle and the Assur group law theory to calculate the size of the six organizations;
6、neck many parts of the design and test interference; car shape surface complex, the shape is more difficult to use Pro / E Advanced surface modeling module for 3D modeling and motion simulation, identify problems and improve the dynamic presentation, the final production in kind, in order to complet
7、e the graduation project.Keywords: car man; metamorphic mechanism; six bar linkagebar; group method; motion simulation目 录第一章 绪论11.1变形机械玩具国内外发展现状11.2变形机械玩具市场调查研究21.2.1 市场容量分析21.2.2 行业分析21.3变胞机构概述及研究现状31.3.1变胞机构的判定条件31.3.2 变胞机构的实际应用现状41.4连杆机构分析的常用方法杆组法41.5本课题研究的内容及创新点61.5.1 研究内容61.5.2研究意义7第二章 汽车人创新设计分
8、析82.1汽车人创新设计思路82.2基于变胞机构的汽车人变形原理分析102.2.1从人形状态变为车形状态分析102.2.1从车形状态变为人形状态分析112.3基于杆组理论的机构运动分析122.3.1单杆运动分析的数学模型132.3.2 RRP杆组运动分析的数学模型132.3.3 RRR杆组运动分析的数学模型152.3.3六杆机构运动分析的数学模型172.4 基于压力角的尺寸计算分析192.5 机构运动仿真212.6 颈部齿轮副的设计222.7 运动控制系统设计与实现242.7.1 变形过程电机选择、运动区域设定242.7.2 转向实现252.7.3 人形手臂舞蹈动作、汽车构态叠放25第三章 三
9、维实体建模及动态仿真263.1Pro/Engineer软件介绍263.2汽车人三维建模263.3汽车人整体装配283.3 Pro/Engineer三维动态仿真32第四章 汽车人实物制作加工354.1腿部汽车后盖的制作加工354.2 胸部-汽车前盖的制作加工354.3 颈部齿轮副的安装364.4 手臂-舞蹈、叠放的位置与整体设计364.5 整体装配36第五章 总结与展望375.1总结375.2展望37谢 辞38参考文献39附 录40附录1：汽车人人形状态渲染效果图40附录2：汽车人车形状态渲染效果图40附录3：汽车人人形状态实物图41附录4：汽车人人形状态实物图41桂林电子科技大学毕业设计（论文
10、）报告用纸 第44页 共 41 页第一章 绪论1.1变形机械玩具国内外发展现状变形机械玩具，顾名思义，以变形为基本进行设计的玩具，塑胶材居多，以新颖、多变、益智、收藏为目的，深受消费者的喜爱。说到变形玩具，不得不提美国玩具巨头孩之宝(Ha sbro)公司的变形金刚，发展至今日，变形金刚已经是航母型级别产品，给老青少一代留下了深刻的记忆和无穷的乐趣。变形金刚经历了20余年的发展历程。1983年：日本Takara公司设计并推出了icroIBen和Diac1OnO两个系列玩具，主角是一群可以变成汽车、飞机的机器人：l983年底： 美国孩之宝(Ha sbro) 公司与Takara公司合作，重新设计概念
11、，推出了全新包装的玩具产品。从此开创了变形金刚时代；l984年初：变形金刚一季播出，引起巨大反响；l988年：中国引进并播出了变形金刚，和日本的变形金刚开始进入市场；2007年：变形金刚国内上映，票房飙升的同时带动了国内变形玩具市场的发展。总的来说，变形玩具的发展分为三个阶段：发展初期，先有玩具后有动画。玩具的销量积累起大量的资金，进而为后面高质量的动画作提供了有力保障。发展中期，不断推陈出新，从变形金刚第一代 第二代，到加强版、特别版，直至电影版，使其动画和玩具都不断更新换代，循环不息。发展后期，进行变形金刚文化的全方位构造，温故知新，激发新思路。2007年，变形金刚大热，一度供不应求。巨大
12、的变形玩具市场吸引着大量玩具厂商纷纷跟进，“动画十产品” 的模式广被沿用，国内企业在制造热点、量身打造，推广营销方面有了不小进步，其中优秀者如奥飞、星杰，灵动，骅威等公司等都颇有可圈颇点之处。但是，企业蜂涌而上也造成了大量题材的雷同。有业内人士笑曰，近几年变形玩具出了一拨又一拨，相关动画片出了一部又一部，但名字都大同小异，“兽”、“甲”、“变”、“机”等几个字轮流用，叫人都搞糊涂了。2009年始，国内的变形玩具市场逐渐现出疲态。即使是被寄于厚望的变形金刚电影版 也没能续写辉煌。目前，国内变形玩具的主要流通渠道有以下三种：较低端的批发及小店售卖；部分的商超专卖；大量的代加工外贸。走访全国几个著名
13、的玩具集散地，包括义乌国际商贸城、广州中港城批发市场、临沂小商品批发市场、北京红桥玩具市场等地，随处可见变彩玩具的踪迹，零售价格从几十元到百多元不等，以广东的汕头、东莞厂家居多，包装以卡装为主，产品品质偏低。而在当地相应的高端商场，国内的品牌较为少见，由美国孩之宝的变形金刚，日本万代的战队系列等占据主导。1.2变形机械玩具市场调查研究随着人们对休闲、娱乐需求的增加，以及人们对玩具功能观念的改变，玩具的消费群体也正在迅速扩大。玩具已不再是儿童的专利，越来越多高档、新颖的玩具开始成为成年人的休闲、娱乐用品。而目前，我国成人玩具的开发还是一个空白，显然这个市场有着巨大的潜力去开发，从而解决了因玩具出
14、口受限而转内销的市场销量瓶颈。有关数据显示，中国现有玩具企业2万余家，从业人员超过400万，年产值1000多亿元，产量占世界总产量的70%以上。而目前却是众多玩具业厂商不重视的一个市场，所以对于内销市场，国内企业应该加大投入力度，力争中国市场成为另外一个美国市场，成为中国玩具业最坚定，最雄厚的一条顶梁柱。1.2.1 市场容量分析据有关部门统计，在我国现有的14亿人口中，14岁以下的少年儿童及婴幼儿有4亿，其中城市儿童1亿人，农村儿童3亿人，这是玩具行业的一块大市场。中国城市儿童玩具人均年消费仅55元，而农村儿童玩具人均消费不足30元。城市中年人玩具平均年消费仅20元，农村成年人玩具人均年消费基
15、本上为零。这种极低的消费金额差异，恰好反映出我国玩具消费市场所拥有的难以估量的发展潜力。1.2.2 行业分析由于玩具市场潜力巨大以及城乡消费差距的存在，决定了我国玩具市场在今后相当长的一段时间内各个档次、各类品种共存的态势。而消费者对玩具的需求方向又是怎样的呢？SMR调查结果表明，随着城市居民收入的提高，家长对孩子进行智力开发极为重视。而给孩子买玩具，是家长表达爱心、对孩子进行智力开发的重要方式。因而，集知识趣味、动手动脑于一体的玩具迎合了城市家长们望子成龙的心理。查阅相关资料1，有50%的城市消费者对电子型玩具情有独钟，30%的城市消费者认为智能型玩具更有吸引力，20%的城市消费者则青睐于高档的毛绒、布制装饰类玩具。农村消费对象仍然以传统的玩具类型为主，48%的农村消费者愿意购买电动型玩具，28%的农村消费者愿意购买拼装型玩具，24%的农村消费者愿意购买中低档次的毛绒、布制类玩具。显然，电动型与智能型玩具在社会上无论是城市或是农村都有绝大多数受众，甚至可以代表所有机械玩具。而各类机器人电影的热播，唤起了很多人心中
