摘要
本次设计的课题研究主题是设计出一款不落地的玩具车。不落地玩具车主要包括动力系统，减速系统，转向系统。本课题选用了3V直流电动机和齿轮减速。
关键词：不落地 玩具车
目录
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一、绪言
近几年我国玩具汽车行业发展速度较快，受益于玩具汽车行业生产技术不断提高以及下游需求市场不断扩大，玩具汽车行业在国内和国际市场上发展形势都十分看好。据统计，在中国13亿多人口中，14岁以下的少年儿童及婴幼儿便接近3亿多人，占全国人口的25%，占全球适龄儿童的1/3左右。我国城市儿童有8，000万人，他们构成了一个异常庞大的玩具销售费群体。
不落地玩具车由于其特性比较新奇，能引起孩子们的兴趣。同时，它可以加强孩子对机械机构的理解，达到寓教于乐的目的，同时也有助于孩子的健康成长。
二、方案确定
本次课题的主要研究方向是玩具车的不落地设计，要实现该功能现有以下三个方案：
方案一、
本方案是在电动玩具车的基础上额外增加红外传感器，将红外测量数据传送至单片机进行处理，单片机依据测量所得数据实现对电动车的转弯控制。系统整体框图如图2-1所示，系统总体软件设计如图2-2所示
方案分析
优点：方案一用红外传感器识别路障和断层，单片机控制转弯。玩具车比较智能，也能灵活的应对各种路障和断层。
缺点：玩具车需要在正前方，左方和右方各安装一个红外传感器，而且需要使用单片机控制。这样制造的玩具车成本高，市场销路不佳。
方案二、
本方案的电动玩具车有直走电机M1，转弯电机M2及机械减速和传动机构。它具有声控指令的识别功能，在没有声控信号时直走电机M1控制玩具车直走，在收到声控信号后转弯电机M2控制转向轮使玩具车转弯，当再次收到声控信号后玩具车恢复直走。系统设计如图2-3
方案分析
优点：能够实时控制小车的转向，有一定的趣味性。
缺点：在没有信号的情况下，玩具车会一直往前走，不能自动躲避。
方案三、
本方案的玩具车采用3V直流电动机，机械减速及锥齿传动机构。电机经过
齿轮减速同时带动驱动轮和转向轮，正常行驶时直走且转向轮悬空，玩具车直走，当玩具车走到断层边导致前轮往下落时，转向轮触地，玩具车转弯，前轮被拉上后，驱动轮恢复悬空状态，玩具车恢复正常的行驶。传动机构运动简图如图2-4
方案分析：
优点：玩具车结构简单，传动平稳，造价低廉，并且能够实现不落地的功能 缺点：玩具车速度慢，不能智能躲避。
综合上诉分析，方案三较为适合，故本次课题的设计采用方案三。
三、结构分析
3.1、玩具车各组成系统分析
不落地玩具车主要由动力系统，传动系统，转向系统，车身四大部分组成。 玩具车的动力由直流电动机提供，它将电能转换为机械能输出动力，再通过传动系统将动力传递给小车。
玩具车的传动系统是由电机输出转速，通过多个齿轮的啮合产生减速，并将动力传递到驱动轮带动玩具车前进。
玩具车的转向系统主要靠一对锥齿的啮合来把动力传递到转向轮上，从而使玩具车在前轮悬空时转向并把悬空的前轮拉回桌面。
3.2、传动（减速）系统的结构分析
市面上流通的3V直流电马达的转速范围是2000~10000r/min，部分高品质的电动机转速甚至能达到20000r/min。电动机的高转速决定了减速系统存在的必要性。首先，玩具车的速度如果过快就会直接冲出断层，无法实现不落地；其次，高转速带来的是高强度的制造材料，这对于一款玩具来说是不必要的。玩具车的减速系统可以使电机的高转速降低为最佳的转速。
由于玩具车外型上的限制，这就要求了减速系统要有较小尺寸的同时还能达到减速的效果。为了能使减速系统更加的紧凑，通过查阅资料选定了多级齿轮传动的减速系统。电动机和驱动轮上的齿轮与轴体为过盈配合，其他轴上的齿轮与轴体是虚套的。通过电动机带动齿轮，齿轮间减速后带动驱动轮从而驱动玩具车前进。减速系统的工作原理如图3-1.
3.3、转向系统的结构分析
玩具车的转向系统是依靠一对啮合的锥齿轮把动力和转速从驱动轮传递到转向轮，同时，为了增加转矩，让玩具车获得足够的转向力，转向轮的转速应该大于驱动轮。转向系统的工作原理如图3-2
摘要
本次设计的课题研究主题是设计出一款不落地的玩具车。不落地玩具车主要包括动力系统，减速系统，转向系统。本课题选用了3V直流电动机和齿轮减速。
关键词：不落地 玩具车
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一、绪言
近几年我国玩具汽车行业发展速度较快，受益于玩具汽车行业生产技术不断提高以及下游需求市场不断扩大，玩具汽车行业在国内和国际市场上发展形势都十分看好。据统计，在中国13亿多人口中，14岁以下的少年儿童及婴幼儿便接近3亿多人，占全国人口的25%，占全球适龄儿童的1/3左右。我国城市儿童有8，000万人，他们构成了一个异常庞大的玩具销售费群体。
不落地玩具车由于其特性比较新奇，能引起孩子们的兴趣。同时，它可以加强孩子对机械机构的理解，达到寓教于乐的目的，同时也有助于孩子的健康成长。
二、方案确定
本次课题的主要研究方向是玩具车的不落地设计，要实现该功能现有以下三个方案：
方案一、
本方案是在电动玩具车的基础上额外增加红外传感器，将红外测量数据传送至单片机进行处理，单片机依据测量所得数据实现对电动车的转弯控制。系统整体框图如图2-1所示，系统总体软件设计如图2-2所示
方案分析
优点：方案一用红外传感器识别路障和断层，单片机控制转弯。玩具车比较智能，也能灵活的应对各种路障和断层。
缺点：玩具车需要在正前方，左方和右方各安装一个红外传感器，而且需要使用单片机控制。这样制造的玩具车成本高，市场销路不佳。
方案二、
本方案的电动玩具车有直走电机M1，转弯电机M2及机械减速和传动机构。它具有声控指令的识别功能，在没有声控信号时直走电机M1控制玩具车直走，在收到声控信号后转弯电机M2控制转向轮使玩具车转弯，当再次收到声控信号后玩具车恢复直走。系统设计如图2-3
方案分析
优点：能够实时控制小车的转向，有一定的趣味性。
缺点：在没有信号的情况下，玩具车会一直往前走，不能自动躲避。
方案三、
本方案的玩具车采用3V直流电动机，机械减速及锥齿传动机构。电机经过
齿轮减速同时带动驱动轮和转向轮，正常行驶时直走且转向轮悬空，玩具车直走，当玩具车走到断层边导致前轮往下落时，转向轮触地，玩具车转弯，前轮被拉上后，驱动轮恢复悬空状态，玩具车恢复正常的行驶。传动机构运动简图如图2-4
方案分析：
优点：玩具车结构简单，传动平稳，造价低廉，并且能够实现不落地的功能 缺点：玩具车速度慢，不能智能躲避。
综合上诉分析，方案三较为适合，故本次课题的设计采用方案三。
三、结构分析
3.1、玩具车各组成系统分析
不落地玩具车主要由动力系统，传动系统，转向系统，车身四大部分组成。 玩具车的动力由直流电动机提供，它将电能转换为机械能输出动力，再通过传动系统将动力传递给小车。
玩具车的传动系统是由电机输出转速，通过多个齿轮的啮合产生减速，并将动力传递到驱动轮带动玩具车前进。
玩具车的转向系统主要靠一对锥齿的啮合来把动力传递到转向轮上，从而使玩具车在前轮悬空时转向并把悬空的前轮拉回桌面。
3.2、传动（减速）系统的结构分析
市面上流通的3V直流电马达的转速范围是2000~10000r/min，部分高品质的电动机转速甚至能达到20000r/min。电动机的高转速决定了减速系统存在的必要性。首先，玩具车的速度如果过快就会直接冲出断层，无法实现不落地；其次，高转速带来的是高强度的制造材料，这对于一款玩具来说是不必要的。玩具车的减速系统可以使电机的高转速降低为最佳的转速。
由于玩具车外型上的限制，这就要求了减速系统要有较小尺寸的同时还能达到减速的效果。为了能使减速系统更加的紧凑，通过查阅资料选定了多级齿轮传动的减速系统。电动机和驱动轮上的齿轮与轴体为过盈配合，其他轴上的齿轮与轴体是虚套的。通过电动机带动齿轮，齿轮间减速后带动驱动轮从而驱动玩具车前进。减速系统的工作原理如图3-1.
3.3、转向系统的结构分析
玩具车的转向系统是依靠一对啮合的锥齿轮把动力和转速从驱动轮传递到转向轮，同时，为了增加转矩，让玩具车获得足够的转向力，转向轮的转速应该大于驱动轮。转向系统的工作原理如图3-2