玩具汽车的传动小设计分析

玩具汽车的传动小设计

摘要：在20世纪开始，随着以玩具促进孩子成长的思潮的兴起，具有启蒙或是开发儿童智力的玩具开始成为玩具市场的主流产

品。与此同时，人们开始将新的动力—电，应用于玩具汽车中。因此

玩具汽车成了最精致的玩具之一，它不仅在儿童中流行，同时也深受

许多成年人的喜爱。这些玩具汽车不仅可以对汽车外形进行改造甚至

可以根据需要对玩具汽车内部结构进行少量的改造而达到预期目

的。

关键词：玩具汽车；传动设计；减速器

1、社会背景

今市面上的遥控玩具汽车的驱动形式大致可分为四轮驱动和二

轮驱动。因此四轮驱动的遥控玩具汽车结构相对于二轮驱动而言更为

复杂，并且其转向机构的设计也十分复杂，设计难度也十分大。

虽然在现实生活中许多轿车都是运用前轮驱动的结构，但是对于

玩具汽车而言，由于设计成本和设计结构及其批量生产要求，所以目

前大多数中低端档次的遥控玩具汽车都使用的是后轮驱动结构。因为

采用后轮驱动的方式可以将转向与动力驱动结构分开设计，及前轮进

行转向后轮进行驱动。因此相对前轮驱动而言汽车内部结构就相对容

易的多了，并且所需要的零件也将减少从而可以节省设计成本和生产

成本。又因为玩具汽车与实际生活中的汽车并不完全相同，在实际操

作时玩具汽车并不需要考虑汽车内部设计和空间的容纳量大小，因此

大多遥控玩具车都采用后轮驱动的设计机构。

2、设计思想

2、1驱动方式的选择

由于个人自身能力有限，所以无法自行设计出像欧美那些所谓的高端玩具汽车，因此本次设计根据自身的实际水平决定使用二轮驱动中的后轮驱动方式来驱动遥控玩具汽车，并且驱动力将通过二级齿轮减速器来传递。

2、2动力源的分析与选择

由于设计的玩具汽车体积较小，且主要适用对象是儿童，所以动力机构必须小巧轻便，且所需的动力能源也必须容易得到。因此动力机构选小型的M型电动机。

在遥控玩具汽车上所用的各种传动电动机中，直流电动机的效率比较来说相对较低，但它使用很方便，几节电池就可以搞定；考虑到设计的玩具车产品生产对象是大规模批量生产，必须结构简单，制造容易，且成本低廉，所以只能通过更换电池来达到其供电要求，因而选择使用直流电动机

随着现代科学的高速发展，电池种类繁多，各有优点。常见的有干电池、燃料电池、锂电池、太阳能电池等。在考虑到现实生活的实用性和性价比，干电池和锂电池就自然成了理想的动力源。而再考虑到电池的耐用性，持久性，可多次使用和等因素，锂电池便成为了玩具汽车最佳的动力源。

总设计思想即通过电池产生电力，进而驱动小型电动机转动，之后再经二级齿轮减速箱传递动力到后车轮上而驱动玩具汽车运动。

3、减速器设计

因为本次设计的减速器为二级减速器所以决定将减速器结构设置为如图1。

图1

查相关资料了解到M 系列直流电动机中的M20—262和M28—231满足要求。 若取M20—262则遥控玩具汽车的总传动比：

总=11.1I

nn=11.1 若取M28—231则玩具遥控汽车的总传动比：

总=5.5I

因为二级齿轮减速器传动比一般在8~40故选取M20—262电动

机为驱动机构。 由于本次设计的减速器为二级减速器，所以可初定：

高低=1.3i

i 又由总=11.1i 可得：高=3.7i 低=3.0i

3、1高速齿轮的设计

在高速轴上的塑料齿轮的齿数一般为4齿或者8齿，因此为了机构在传动过程中能够稳定，我们选用8齿的齿轮。则：

中高高==8 3.730i Z Z ⨯⨯≈

初选高速齿轮与中速齿轮间距为a=10mm 则：

高中m 2/()=210/(8+30)=0.52a Z Z =⨯+⨯

故查资料，由圆柱齿轮标准模数系列表，取塑料齿轮模数为m=0.6

则由此得高速齿轮分度圆直径为：

高高=m=4.8mm d Z ⨯

中速齿轮分度圆直径为：

中中=m=18mm d Z ⨯

则两齿轮的最终确定中心距为：

12a=m(+)/2=11.4mm Z Z

在对高速齿轮进行强度校核后，查圆柱齿轮的齿宽系数Фd 可知对于非金属齿轮可取Фd=0.5~1.2。 所以取Фd=1.2则高速齿轮的齿厚为：

高高==1.2 4.8=5.76mm b d d φ⨯⨯

因此中速齿轮的齿厚可取：

中=2mm b 。

由上述数据进行画图分析可得这对齿轮完全满足设计要求。由此可知齿数Z=8的齿轮的基本参数为：

da=m×(z+2ha)=0.6×(8+2×1)=6mm

d=m×z=0.6×8=4.8mm

dn=m×(z-2ha-2c*)=0.6×(8-2×1-2×0.25)=3.3mm b=5.76mm

对于齿数Z=30的齿轮的基本参数为：

da=m×(z+2ha)=0.6×(30+2×1)=19.2mm

d=m×z=0.6×30=18mm

dn=m×(z-2ha-2c*)=0.6×(30-2×1-2×0.25)=16.5mm b=2mm

由此可得高速齿轮与中速齿轮的三维造型如图2、图3。

图2高速齿轮 图3中速齿轮

3.2.低速齿轮设计

当高速齿轮带动中速齿轮旋转后，中速轴上的主动齿轮也将带动低速轴旋转从而形成低速传递部分。同时为了方便生产可以将中速轴上的从动齿轮与主动齿轮合并变为双联齿轮零件。

对于低速传递部分，可初选两齿轮的中心距a=12mm ，由模数为m=0.6，传动比为i=3得： 中低中2m 212=10(1)0.6(13)=3=30

Z m i Z Z ⨯==+⨯+