文档介绍：《创新思维与实践》课程大作业
题目
婴儿车自锁系统改良设计
姓名:
班级:2011机械工程及自动化
学号:
任课教师:
评语:
年月日
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摘要
目前市场上的婴儿车刹车装置一般都是手动的,家长在停车之后需要额外的操作去锁定车轮。当家长由于疏忽而忘记锁车时,车子有失控的危险,存在安全隐患。本课程设计针对婴儿车刹车问题,对现有的刹车装置进行改良,提出一种婴儿车的自锁装置。
该设计采取现有婴儿车的基本骨架,在手把、后轮处改良结构。最终的效果是:当推动车子时,手部对手把产生推力,使后轮自由,此时车子可以随意前进或后退;当停止推动,人手离开手把,后轮被自动刹紧,车子不能自由运动。
锁车机构主要由手把、凸轮、传动杆、弹簧、机械手爪组成。手把一端固定并可绕其运动,凸轮固连安装在手把定端。手爪用于“抓紧”后轮。弹簧提供给手爪“抓紧”后轮的力。当手把处于一个角位置时,凸轮远休点传给到达某位置,把传动杆顶下,传动杆把此向下的位移传给机械手爪,克服弹簧抓紧后轮的力使后轮得到自由。
本设计的创新点主要在于把额外的手动刹车动作省去,向婴儿车引入“自动”刹车装置。
正文
一、引言
近几年,童车已经由婴童“奢始品”演变成为儿童成长过程中的必需品,儿童的成长从婴儿手推车、学步车、脚踏车、电瓶车到自行车一个都不能少。根据统计数据,按照目前新生儿出生数量进行累积计算,全球6岁以下的儿童数量超过8亿。每年全球童车的消费量将超过1000亿元人民币,这是一个巨大的消费市场。在婴儿车数量发展飞速的同时,婴儿车的质量的提升也应该得到重视。孩子是父母手中的包,我们不容许因婴儿车的安全问题而使婴儿收到伤害。 而婴儿车最大的一个安全问题是刹车问题。近几年不时有新闻报道因刹车问题而导致婴儿受伤甚至夭折的事件。那么,目前市场上的婴儿车刹车系统到底有什么缺陷呢?
目前的婴儿车大多是在四个轮子处安装一个脚踏制动机构,家长在停稳车子之后需通过脚踏的方式逐个锁定车轮。而有些家长由于疏忽,往往在停车之后没有立即刹车,才使车中的婴儿由于婴儿车失控受到伤害。
本团队的目标在于对目前婴儿车的刹车系统进行改进,使其能“自动”刹车,减少因忘记锁车而带来的婴儿车失控事故. 
二、整机设计方案
目前婴儿手推车的刹车装置手动的。在后轮处安装一个锁紧机构,通过脚踏的方法即可锁紧车辆。本设计目的是将额外的刹车动作去掉,做到放手停止推动车辆即可将其刹停。
本设计是基于一款现有的婴儿手推车进行结构上的改进。如下图
图1 图2
外形和骨架基本不做变化,采用现有原型。只在适当部位做一些改进。
把图中手动锁换成可以自动锁紧的机构,再配以1处加入的附加联动触发机构,即可实现“自动”锁紧。
整车刹车的工作原理:
当施力于手把处时,手推力的分力使手把向下摆动,通过1处的联动机构,使手把处的角度位移转换为后轮刹车装置的垂直方向的位移,把刹车齿轮向下推,使其与轮轴齿轮啮合,达到制动效果。当施加在手把处的力消除,通过2处的弹簧,使手把弹起,再通过1处的连动装置使刹车齿轮提起,其与轮轴齿轮分离,轮轴不受锁紧力,后轮得到自由。
下面详细介绍各个部分结构:
1、刹车齿轮与轮轴齿轮啮合
图3
如图,刹车齿轮只做大概一个轮齿的四分之一,轮轴齿轮则为整轮,固连在后轮轴上与后轮同步运动。
当不施力于手把,即手推车不运动时,刹车齿轮与轮轴齿轮啮合,轮轴被锁定,后轮不能转动。而当推动手推车时,两轮齿互相分离,后轮自由转动。
这种齿轮啮合锁定相比于摩擦锁定的优点在于可靠性高,只要齿高足够高,就不会打滑。齿轮啮合为有级的,但只要齿数足够多,轮齿足够密,就可近似看作无级,这样可以基本保证在后轮没有太大角位移时即可正确啮合。
2、传动轴
图4
图中蓝色部分为传动轴,其通过红色的三个部件定位,传动轴可上下运动。
传动轴下端固连刹车齿轮,把上下运动传到刹车齿轮。
3、手把
图5
图中红色为手把,蓝色为弹簧机构。手把在不受手的作用力时,仅受弹簧机构的弹力,
弹簧受压,使手把有向上运动的趋势。当人手施加作用力于其上时,受力如图。
图6
人手的作用力F分解为Fx,Fy两个方向的分力,其中主要以Fy为主,其是通过手把的安装角来保证的。Fy分力克服弹簧的弹力使手把向下摆动。
4、联动机构
图6
联动机构连接手把和传动轴。滑槽连接。是把角位移转换为线位移的环节。
整机动作联系如图:
图7
三、自己负责部分的设计方案
分析了现有国内外婴儿车制造的现状,本团队通过讨论,确定了团队作品的三个基本属性:
(1)去掉额外的脚踏锁车动作,把停车放手的动作作为触发锁车的动作。
(2)人的动作输入点放在手把处。
(3)锁车执行机构放在车轮处。
本人基于以