多用途旅行婴儿车设计-支架及附件设计..docx

北京理工大学珠海学院2020届本科生毕业设计 多用途旅行婴儿车设计-支架及附件设计 学 院：专 业：姓 名：指导老师：工业自动化学院机械工程池媛媛学 号：职 称：160406106607尹沾松副教授 中国·珠海二二一年五月诚信承诺书 本人郑重承诺：本人承诺呈交的毕业设计多用途旅行婴儿车设计-支架及附件设计是在指导教师的指导下，独立开展研究取得的成果，文中引用他人的观点和材料，均在文后按顺序列出其参考文献，设计使用的数据真实可靠。 本人签名： 日期： 年 月 日 多用途旅行婴儿车设计-支架及附件设计摘 要多用途旅行婴儿车是一种在传统婴儿车的基础上保留了可以供婴幼儿玩耍、休息和代步的功能，在遇到出远门需要携带很多物品的情况下这款多用途旅行婴儿车可以通过一些机械结构变形折叠成旅行箱大小成为一个具有一定收纳空间的旅行箱，不仅在他们照顾婴儿的时候减轻了不少负担也为育婴者提供了很大的便利。多用途婴儿车支架及附件结构设计主要由四个设计部分组成，分别是支架结构设计、把手结构设计、刹车结构设计、折叠结构设计。该婴儿车整体设计运用到人机工程学，其婴儿车具有折叠收纳功能、支架整体高度和角度调节功能和独立刹车功能。关键词：多用途旅行婴儿车；工程力学；结构设计；人机工程学 Stent and Attachment design for strollers for multipurpose travel strollersAbstractCompared with traditional strollers, it can play a role of a baby playing, resting, and alternative walking.Apart from this, it can be folded into a suitcase with a certain storage space by bending with a certain mechanical structure when carrying a lot of things that require carrying a lot of belongings.This stroller provides a useful facility for caregivers to reduce not only a little burden when they care for their babies.Stent and Attachment design for strollers for multipurpose travel strollers consists of four parts.They are stent design, handle structure design, brake structure design and folding structure design. The overall design of the stroller has the functions of folding and storage, the overall height and Angle adjustment of the bracket and the independent braking. This buggy designed to be used in ergonomics which has a folding storage function, a whole height and an angle adjustment function and an independent brake function.Keywords: Stent and Attachment design for strollers for multipurpose travel strollers consists; Applied mechanics.;Structural design;Ergonomics 目录1 绪论11.1研究背景11.2国内外研究现状21.2.1国内研究现状概述21.2.2国外研究现状概述31.3研究目的41.4研究内容和意义62婴儿车的支架结构设计72.1支架连接位置结构设计72.2支架材质的选用与分析73 婴儿车部件的结构设计93.1把手结构设计93.2车篮布料的选用与分析113.3婴儿车的车轮结构设计123.3.1车轮的刹车装置结构设计123.3.2车轮材质的选用与分析133.4 脚管设计133.5 箱体与支架连接结构设计143.6 折叠结构设计154 婴儿车结构计算校核174.1 T型关节的剪力174.2 T型关节的弯矩185展望21参考文献22致谢2323北京理工大学珠海学院2020届本科生毕业设计1 绪论婴儿推车起源于欧洲，已有三百多年的历史，众所周知中国的人口基数大自然需求也大，现如今的中国已经成为了世界最大的婴儿车制造国，随着行业市场不断扩大,消费者对婴儿车的需求也不断提高。婴儿推车通常适合0-3岁的儿童，这个年龄段的婴幼儿行动能力很活跃，但是他们的思维能力很弱，它是很好的散步工具和交通工具1。在宝宝成长过程中充当了呵护宝宝健康成长的重要角色，也为育婴者提供了很大便利的同时在照顾婴儿的方面帮他们减轻了不少负担。婴儿车是典型的婴幼儿必需品之一它给很多家庭带来了很多便利，但在人均消费水平提高的今天，这种功能性单一的产物已经很难满足人们的需求了，因此对婴儿车的创新设计是有必要的，我们要在质量保障的前提下，响应时代的召应、满足消费者的需求，婴儿车产品的整个发展趋势逐渐往节约材料和多功能整合的全新设计方向靠拢。多用途旅行婴儿车就是这样整合性的设计，它的主体还是一个婴儿车，一方面它是可以供婴幼儿玩耍、休息和代步的交通性工具车，另一方面在遇到需要携带很多物品出门的时候比如回家、旅行、搬家等情况下，它可以通过一些机械结构的变形，折叠成一个具有一定容纳空间的旅行箱，这样可以为消费者减轻一些负担也可以把那些浪费掉的空间好好利用起来。1.1研究背景婴儿车起源于欧洲，世界上第一个有记录的手推车于1733年在英国诞生。孩子们可以坐在篮子里，由小马或者小驴在前面拉着篮子。在1848年的时候，美国人查尔斯·伯顿（Charles Burton）向婴儿车添加了把手，这样父母就可以独自推着孩子 2。婴儿推车的原始设计已成为为欧洲中产阶级女性节省能源的工具，自诞生以来，它受到了欧洲和世界各地许多母亲的欢迎。在中国，婴儿车与制造业不同，中国政府将其归为玩具业，中国婴儿车和玩具的发展轨迹是完全相同的。改革开放之初，它们被台资和港资企业所关注。OEM开始启动，并已进入2008年之后的黄金时期，走进很多普通老百姓的家庭。我国在1990年左右才开始发展这样的母婴产业，但从接受到普及也只花了十几年的时间，也是这些年的努力让婴儿车行业得以发展中国逐渐变成世界最大的婴儿车制造国，在中国这个巨大的市场我们不仅会继续推动这个巨大的经济市场，现在还在发展自己本土的品牌，希望更多的中国制造走进家庭。1.2国内外研究现状1.2.1国内研究现状概述婴儿车在中国被中国政府将其划分为玩具业，中国的婴儿车和玩具的发展轨迹完全相同，在二十世纪九十年代，母婴产品是非常少见，在那时候母婴用品只有奶粉和饮食等含糊的概念，中国的母婴产业还处于起步阶段。从2000年开始的十年中，母婴产品和母婴经济观念逐渐被采用和尊重； 2010年后，母婴行业进入了黄金爆发期，电子商务网上购物已成为母婴消费的主要场景，工具和社区应用程序已经逐渐出现；近年来，中国母婴用品市场发展迅速。婴儿行业的发展日趋成熟，线下和在线消费的未来将逐渐开放，差异化，复杂化的运营将成为各种母婴平台发展的主题。规模已增至2.3万亿元，2011年至2015年的年均复合增长率达到18，根据这些数据，他们的发展趋势确实很快5。预计在未来全国消费者的消费水平提升以及许多新生代父母亲消费母婴商品的意愿增加的推动下，中国的婴幼儿商品市场还会保持非常可观的稳定增长。国内的婴儿车分为三类，一是卧式婴儿车，该类车比较重一般多用于6个月以下只能躺着的婴儿使用；二是坐躺式婴儿车，该类婴儿车有全躺型和半躺型适合长时间出门使用；三是坐式婴儿车，适用于6个月大可以自己坐立的宝宝该类通常比较轻巧，可以折叠，方便携带6。我国在婴儿车行业发展比较晚但也有一些自己的品牌在发展，其中排名前三的婴儿车企业分别是好孩子（见图1-1），1989年创立作为中国本土品牌在国内外都有销售；康贝Combi，日本公司注资上海1995年创立康贝品牌，它的特点是色彩运用较广，注重设计细节；爱音AING，2007年创立于北京，设计特点是采用优质钢材，车身坚固耐用，重量较普通推车更轻，折叠后体积更小，方便出行携带。我国是婴儿车制造大国，产出的数量多但市面上还是有很多鱼龙混杂的产品给中国婴儿车产业带来的是产品质量不过关，但国内婴儿车产品设计更注重产品的结构和功能性优先考虑婴幼儿的安全性和舒适性，本土品牌已逐渐组建了自己的坚实的研发团队，其中以好孩子为代表，并且它们对世界的影响力正在逐步提高。图1-1 好孩子、康贝、爱音婴儿车（图片来源：网络） 1.2.2国外研究现状概述欧洲是婴儿车的发源地，1733年世界第一辆儿童推车在英格兰诞生，而世界上真正意义上的第一辆儿童手推车1848年在美国问世了，在1920年一战结束的时候，那时座椅前部做了一些婴儿推车的改进，用橡胶或塑料代替了柳条或木质部件，铬合金连接器取代了昂贵的黄铜部件，从而大大降低了成本，就这样新式的婴儿车逐渐走进了每个家庭7。国外婴儿车的品牌发展的很成熟，给大家简单介绍三个有代表性的品牌公司（见图1-2），首先是Mothercare于1996年推出了自己设计的婴儿车，称为Mothercare Spin婴儿推车，它采用独特的建议，只需一只手就能进行换向，可以快速轻松地转换为英国最高的价格。 Queen's Award QUEEN'S AWARD“已成为婴幼儿市场上的第一品牌，并且至今仍然停滞不前。其次，荷兰Bugaboo受到国内外明星的青睐可以说，它是婴儿推车行业的明星。每辆Bugaboo婴儿推车都具有可变换和可躺的座椅，一个独立的座椅，一个篮子和一个可调节的手柄。Quinny Stroller采用了独特的三角形设计，坚固耐用，简单时尚，并采用双向促销设计和易于穿着且与众不同的时尚设计作为欧洲顶级婴儿车品牌，Quinny的醒目配色使产品看起来非常时尚，质量也非常好其车架全部为铝合金车架，并采用铝合金阳极氧化工艺，使操作台更轻便，使用感觉舒适，耐腐蚀且坚固耐用，但这种材料使用方法会增加车的重量。国外的婴儿车制造企业在数量上逊色于中国，但他们有着严格的制造要求，他们的国家政府已经制定了许多制造婴儿车行业的法律和法规。 例如在美国和德国这样的发达国家中，人们对保护消费者权益，尤其是对诸如婴儿和幼儿等危险人群的保护意识很强。，但凡具有安全风险的产品就会立即被召回，制造公司将为此付出沉重的代价。国外对婴儿车的投入是非常谨慎小心的，国外的婴儿车设计一贯都是秉行人性化的设计理念，他们不仅会考虑宝宝的生理和心理因素，从造型风格的设计、材料的选择、色彩的搭配、装置的配备也有高质量的要求。图1-2 Mothercare、Bugaboo、Quinny婴儿车（图片来源：网络）1.3研究目的结合婴儿车产品现状，多用途旅行婴儿车设计可解决普通婴儿车具有四年以上的使用期限,但实际使用时间只有婴儿时期(即一年)。通过本设计实现多用途旅行婴儿车（见图1-3所示）在折叠下提供一定的储物空间，并能使用坐卧状态切换满足要在宝宝6个月之前无法坐立故选择使用卧躺状态，6个月后可看需求使用坐立状态。图1-3 多用途旅行婴儿车由上述需求出发设计的初期婴儿车外，多用途婴儿车整体具有折叠收纳功能、支架整体高度和角度调节功能、独立刹车功能、箱体靠背调节功能、婴儿安全保护功能、开合功能和人体工程学设计。根据我和队友对多用途婴儿车功能设计划分，将婴儿车拆分成两个部分,箱体部分与支架部分,本人负责支架与附件的功能及结构设计，即复合多种结构于一体实现多种功能,其中包括了四个部分的设计。第一部分婴儿车支架设计,支架最重要的是承重能力，其中对T型支架关节的设计尤为重要，通过强度校核使骨架达到强度要求，使支架设计的关键，通过设计合理的截面再进行计算校核完成支架的设计。第二部分婴儿车把手结构设计，在对推把进行设计时，首先需要先确定的扶手直径，不能将扶手推把的直径设计得过大，因为直径尺寸过大会使手部的握力减小从而降低手推婴儿车的灵活性，但是如果直径尺寸过小又会造成指端骨的弯曲度增加，这样当使用者长期推行婴儿车时就会感觉非常劳累。第三部分婴儿车刹车设计，刹车是保证婴儿车再使用过程中安全性的必要保证，在设计时要保证足够的稳定性和强度要求，在选择材料上要求较高。第四部分婴儿车折叠结构设计，为了实现婴儿车的自由折叠，通过T关节，旋转副实现婴儿车的折叠功能，在保证灵活性的同时也保证强度要求。该设计的婴儿车主要由4个部分构成，分别有：（1）推车把手：把手是供家长们推行使用的，该婴儿车把手是可以反向推行，让家长和宝宝面对面，这样可以更好的观察宝宝状况。（2）推车座椅：推车座椅是供婴幼儿乘坐使用的，婴儿车座椅可实现坐立、卧躺两种形式。（3）防震装置：因为室外路面多为颠簸，因此大多数婴儿都配备了防震装置以应对重重的道路。该婴儿车的防震装置安装在婴儿车的后轮和支架上，双重防震增加婴儿车的安全性能。（4）刹车装置：婴儿车的适用人群是那些幼龄宝宝，所以安全性是很重要的，该婴儿车的刹车装置采用独立刹车方式，其作用是能在婴儿推车停止时不让推车随意滑动，减少意外发生。 综上所述，婴儿车的功能要求可以总结为安全性，舒适性，敏捷性，功能性这四个方面，安全性是指婴幼儿的保护性能和婴儿车本身安全性能，因为孩子的容易受伤害，自我保护能力弱所以保障安全很重要；舒适性是保障婴幼儿的使用感受，座椅高度和防震装置是关键；敏捷性在于车轮的行驶，平稳走和及时停；功能性是让整个产品更加具有实用感，应对特殊情况的需求。对结构的形状以及材料的选择是本文设计的难点。本文将通过结构与材料的强度校核才解决这个问题，当强度满足要求时，即方案可行。各部分位置大体如下图1-4。后脚管把手箱子卡扶手管T支架弹簧支撑脚管刹车装置前脚管图1-4 婴儿车支架及附件大概位置1.4研究内容和意义本次毕业设计将多用途旅行婴儿车设计分为两部分，本人支架及附件设计，即复合多种结构于一体实现多种功能。本人通过调查市场上的婴儿车的价格、材质、通用标准以及国内的市场需求收集一些相关数据，并查阅中外相关论文与期刊结合机械工程专业相关课程，解决支架、车轮与车篮的材料选用、支架连接位置结构设计、把手结构设计、车轮刹车结构设计、箱体与支架连接位置结构设计、车架折叠设计，并用三维软件进行绘画制作，二维软件对整体结构和关键部件进行绘画，最后整理出说明书。婴儿车选择购买的是成人，但使用的主体是婴儿。随着婴儿每天的成长，他们的身高和体重会发生很大变化一般大约以一个三个月大的婴儿的身体为例。通过研究婴儿的生长发育为设计与婴儿身体紧密接触的部位提供更科学的依据8。再来通过研究婴儿的身体特征了解婴儿在每个阶段的体型可以更好地了解婴儿车用户的身体特征和心理需求，使这款婴儿车可以更自信地为用户服务，满足消费者的实际需求并刺激消费。多用途旅行婴儿车是一款可以解决出远门时需要为带婴儿车而造成空间安排不恰当的问题，让所学为所用这是我们的研究意义更是我们学习的意义所在。2婴儿车的支架结构设计2.1支架连接位置结构设计婴儿车的折叠就是利用铰接的连接方式使车架形成连杆组件,通过在连杆组件上设置的控制机构来完成对婴儿车的折叠与展开。现在有些儿童推车的结构是收合式的，可分为:二段式折叠、多段式折叠和气弹簧折叠。收合是由框架的节点部分控制的，它能够控制整个推车的“运动形态”。支架的连接部位主要形式包括机械联接和焊接，例如车架折叠多数使用的是铆钉，既机板联接。本设计的支架连接结构是T型关节（如图2-1所示），所述的T型关节在婴儿车两边支架各一套,每套左端连接前脚管,前脚管下面各安装一组前轮；T型关节的下端连接后脚管，后脚管下面各安装一组后轮；T型关节右端连接扶手管，扶手管上面连接推把组件，使用者需要通过触发推把的开关实现婴儿车支架的展开和折叠功能。图2-1 T型关节图2.2支架材质的选用与分析支架设计的考虑一般从材质和结构两方面进行考虑，支架作为婴儿车的主要构件，它不光决定车子的主要性能和折叠性能还可能会直接影响到消费者的购买意向。一般的婴儿车承重0-15 kg，适用于0-36 个月婴幼儿由育婴者手推使用，可以提供躺、卧、坐等需求的婴儿车；而高景观婴儿推车适用的则是0-25kg的婴幼儿，例如雷诺思的小精灵。通常，无论是婴儿车还是自行车，它都有专门的支撑框架来支撑身体和负载，它直接决定了整个身体的形状和结构，也决定了稳定性和安全11。市面上的婴儿车车型很多，但实际上，主流车型就是常规推车、伞车和高景观推车这三种，常规推车和伞车的承重都是15kg以下，高景观推车的承重25kg以下。婴儿支架材料种类繁多，主要材料为铝合金，细钢管，碳素钢，铁材料，铝镁合金。每种材料的支撑能力也不同，因为铝合金支撑重量为50kg；碳的重量是25kg；铝镁合金重量为25kg；铁的重量为25kg 9。铁和不锈钢通常用于低端婴儿车，铝合金材料用于高端婴儿车，支架的材质一般为不锈钢管或者铝管，不锈钢材料会重一些但稳定性较强，而铝合金质量轻对减轻震动更有利并且承重能力强是婴儿车支架材料的最佳选择10。该设计的支架材料就选择6063铝合金，该材料广泛用于建筑铝门窗、幕墙的框架，它具有较高的抗风压性能、装配性能、耐蚀性能和装饰性能，对铝合金型材综合性能的要求远远高于工业型材标准。3 婴儿车部件的结构设计该婴儿车主要由5个部件组成，分别是把手部件、车篮部件、踏板部件、车轮部件、脚管部件，本章节对把手结构、刹车结构、脚管结构和折叠结构进行设计，对车篮和踏板进行分析说明。3.1把手结构设计把手通常是圆形手柄和欧式手柄11。 还有两种方法可以调节干扰的高度，一种可以直接推动和拉动，以便可以从长度上调节手柄的长度，另一种是可旋转的推拉方法，即通过角度调整来协调与成年人的高度关系。对于各种身高的成年人，使用不同类型的手柄来调节手柄的高度12。我们还可以使用蜂窝配方处理防滑材料，例如高密度防滑泡沫套和防滑手柄套，这样不仅解决了手滑的问题还大程度的提高推行过程中的舒适度。设计婴儿车的把手时应该需要考虑以下三个方面：第一，把手的直径和长度；其次，手柄的高度；第三，手柄的形状。基于以上三个方面，结合成年人手的大小数据，可以使扶手推杆的设计更加科学合理。首先我们要确定手柄的直径：手柄和手掌之间的接触面积越大，压缩张力越小，因此使用该手柄的圆形横截面在婴儿车的扶手中更多。手柄的高度也很重要，推婴儿车时身高不同的人可能会有不同的感受。对于高海拔的人，当把手过低时，他们会被迫弯曲和推动。为了使婴儿推车更适合不同身高的人，可以将手柄设计为高度可调的推拉手柄。在设计手柄高度时，设计人员必须首先说明成人肘部的高度，之所以选择参考肘高，是因为成人推动婴儿车时，手和上肢的形状与肘高测量值的形状基本一致，这意味着上肢自然地伸展，前臂伸展。成年人的肘部高度范围一般为899mm-1096mm（如图3-1），这与用于手外科手术的方便的900mm-1000mm的高度范围一致13。图3-1 手部作业舒适的高度范围（图片来源：网络）本设计的把手结构采用圆把式扶手推把（见图3-1.1，3-1.2），采用的材料是6063铝合金。在对圆把式扶手推把进行设计时首先需要先确定的扶手直径，不能将扶手推把的直径设计得过大，因为直径尺寸如果过大会使手部的握力减小从而降低手推婴儿车的灵活性，但是如果直径尺寸过小，又会造成指端骨的弯曲度增加这样当使用者长期的推行婴儿车时，指端会产生一定的疲劳感。我们通过人机工程学对把手工具设计进行研究，可以得出扶手的直径范围应该针对着力抓握，既手指与手掌同时用力来确定，进而将扶手的直径范围确定在30mm-40mm之间14。把手部位通过旋转连接结构的设计，采用一个旋转副实现推车把手正反使用功能，当调节完毕后可使用夹紧装置将旋转机构固定，就可以顺利使用婴儿车了让家长和宝宝面对面，这样可以更好的观察宝宝状况，不但适合不同习惯的妈妈使用，而且最大程度保证了婴儿车在使用过程中的安全。图3-1.1 圆把式扶手推把图3-1.2 把手高度图3.2车篮布料的选用与分析婴儿车的主体材料很多，主要材料有牛津布，涤纶布，莫代尔，麻，PU等。牛津布具有比较轻薄的质地，柔软的织物主体，良好的透气性，良好的强度和耐用性，易于清洁洗涤，而且产品种类多，使用寿命长等优点。涤纶面料的优点在于耐各种化学品功能杰出，且不怕霉菌和虫蛀还具有热塑性以及较高的强度与弹性恢复能力；缺点吸湿性差易起球。莫代尔纤维的原料是天然的木材是一种环保材料，使用后会降解。莫代尔面料具有合成纤维的强度和韧性，丝般的光泽，悬垂性好，柔软光滑的手感，非常稳定和耐用，其面料广泛用于女士夹克，内衣，运动服和家用纺织品。PU织物主要由具有与皮革相似特性的高弹力纤维组成，优点是重量轻，强韧性，透气性，防水性，在环境中不易膨胀，良好的物理性能，耐转弯和耐压性，柔软性和高强度；缺点是不耐磨且易损坏。棉麻织物的优点是透气性，独特的凉爽感，良好的自然光泽，不易移动，不易收缩，不易滋润，防霉和防蛀，良好的耐霉菌性；缺点：手粗，易打斗，悬垂性差。在这个各种污染泛滥的社会注重把材料环保是很有必要的，一些复合材料就崭露头角了15。但总的来说牛津布和涤纶布料的综合性能好，这两种布料也是市面上大多婴儿车所选择的车篮布料。车篮（见图3-2）是婴儿车放置物品的地方，该婴儿车车篮面料选用透气性防水性都很好的牛津布材质。图3-2 车篮部件图（图片来源;：网络）3.3婴儿车的车轮结构设计3.3.1车轮的刹车装置结构设计婴儿车的刹车制动方式主要分为两类,一般分为手刹和脚刹两种刹车形式。手刹车装置就是将车轮两侧的刹车杆与其刹车闸线一同连接起来,使用者通过拉动手刹进而带动刹车闸线,从而让刹车闸线一侧的刹车装置实现对车轮的制动。在市面上脚刹车制动的使用相比于手刹车要更加普遍,脚刹分为有独立刹车和联动刹车（如图3-3所示）两种。独立式刹车就是在婴儿车的每个后车轮上都设置了一个可控制单个车轮制动的刹车装置,使用者如果想完成对婴儿车的制动,就需要分别对这两个刹车装置进行操作,而联动式刹车就是通过使用者踩动踏板,同时控制住婴儿车的两个后车轮,进而实现一脚双刹。图3-3 为独立式刹车与为联动式刹车（图片来源:网络） 制动踏板的作用是使用者用脚操纵踏板可以达到婴儿车制动的目的。其中踏板的设计要确保踏板的面积不要太小，踏板的操作角度不得超过10度 ，因为当使用者抬起脚来操作踏板时仅用一只脚支撑身体很容易引起身体不稳定所以踏板的操作角度不应太大，但是为避免意外触摸制动踏板，地面制动踏板的高度应不超过150mm，并且当向下受到干扰时，踏板应能抵挡地面，以防止踏板掉落16。踏板设计原则主要有三点，第一点是制动踏板与地面的最佳倾斜角度为30度；第二点是制动踏板的表面制成棱柱状起到防滑作用；第三是当使用者用脚踩下制动踏板时要确保其脚踝没有过度弯曲。 本设计的刹车装置就采用独立式刹车（如图3-3.1），其原理是踩踏刹车踏板时,踏板往下运动时带动下方的限位脚板，限位脚板会随踏板向下运动，然后限位脚板卡在轮毂齿轮的齿槽之间，从而完成对同轴车轮的制动。同理，当抬起踏板时，限位脚板从轮毂齿轮中脱离，随踏板向上运动，使轮毂齿轮能继续转动并通过轮轴带动同轴的车轮一起转动，解除对婴儿车的制动。而且其车轮中还有防震弹簧，用于对车轮减震，让使用者在推行的时候达到减震作用对宝宝更加安全。 图3-3.1 车轮结构图3.3.2车轮材质的选用与分析车轮至关重要，这直接决定了婴儿车的大小和转向的灵活性，它是否可以轻松克服诸如速度绳之类的障碍。欧式儿童手推车轮胎的直径较大，最大通常为40厘米，最小为18厘米，而日本人则相对较小，通常为12厘米，15厘米，18厘米，22厘米等17。儿童婴儿是最常见的，前轮是万向轮，后轮是定向的，万向轮的质量通常由轴承决定，选择优质不锈钢，多轮轴承设计，更加灵活耐用，如果万向轮不易于使用，在推动时特别容易弯曲，并且控制方向非常累人。轮胎是直接影响婴儿车减震效果的重要因素。根据相关研究，婴儿的大脑具有很高的传染性。如果在其形成过程中晃动，将直接影响大脑的生长和发育，因此轮胎的设计也非常重要18。目前，市场上用于婴儿车的轮胎主要是橡胶，EVA，PU等。实心橡胶轮主要用于工厂车间的平坦路面，具有价格便宜，耐穿刺，耐腐蚀和耐湿的特点。EVA发泡轮有着环保，易加工，隔音效果好，回弹性和抗张力高，韧性强，具有良好的防震、缓冲性能的优势；PU轮是环保轮胎，轮胎主要材料是聚氨酯，优点是有弹性可起到一定减震效果，耐穿刺，无需充气，成本高，抓地力好，不易打滑，更耐磨，舒适性能好的特点。该婴儿车的车轮材料采用的是环保的EVA发泡轮，颜色多选且综合性能好。3.4 脚管设计脚管的设计和车架类似的考虑一般从材质和结构两方面进行考虑，脚管作为婴儿车的强化构件，也是非常重要的设计。婴儿脚管材料种类也有很多，常见的材料有铝合金，细钢管，碳素钢，铁材料等，脚管的材质一般为不锈钢管或者铝管，不锈钢材料会重一些但稳定性较强，而铝合金质量轻对减轻震动更有利，各有好坏。所以，该脚管材料选择304不锈钢是一种通用性的不锈钢，它广泛地用于制作要求良好综合性能的设备和机件。本文在前后轮都设计了一个脚管支撑结构（如图3-4），起到强化结构强度的作用，同时固定了横向的移动，防止车轮出现偏移，产生安全隐患问题。图3-4 脚管结构图3.5 箱体与支架连接结构设计本设计主要用于连接箱体与支架，使之配合使用，把手部位有个旋转连接结构，这个位置是把手与支架连接的位置，通过在旋转副上装上有两个箱子卡扣（见图3-5），用来连接箱子。首先把箱体连接部位与卡扣进行配合，由于卡扣是通过三点螺纹固定的不易产生偏移，稳定性高。同时用螺钉把箱体与弹簧固定支撑连接固定起来，使箱体在婴儿车使用过程中不会轻易翻转造成危险。图3-5 旋转机构与箱子卡扣结构图3.6 折叠结构设计婴儿车的折叠就是利用铰接的连接方式使车架形成连杆组件,通过在连杆组件上设置的控制机构来完成对婴儿车的折叠与展开。婴儿车的折叠形式通过功能可分为:二段式折叠、多段式折叠和气弹簧折叠。本设计就是采用三段式折叠方式，车身展开结构见图3-6所示。图3-6 婴儿车展开结构图本文设计的婴儿车有一个非常强大的功能，就是便携式折叠功能，其通过T型支架以及旋转副实现整个婴儿车的最小化折叠，折叠的过程分为三个步骤，通过这三个步骤就可以将婴儿车最小化集成到很小的结构，方便携带，符合大多数人的使用要求。具体折叠方法如下所示。第一步：将T型支架的左端，就是前轮的旋转副进行折叠将前后轮收到一个地方，如图3-7所示。图3-7 婴儿车前轮折叠图第二步：将T型支架的右端骨架按着前轮的方法，往另一个方向折向后轮，实现整个婴儿车的折叠收放，如图3-8所示，即快捷又方便，随时可以操作，使用稳定性高。图3-8 婴儿车T关节右端折叠图第三步：将把手上面的旋转副进行放松端将把手往前轮方向折叠与T型支架的右端骨架贴合，实现把手的收缩。最终折叠完毕的结构如图3-9所示。图3-9 婴儿车折叠图4 婴儿车结构计算校核T型关节具有折叠婴儿车和支撑婴儿车的两种功能，是整个婴儿车受力最大的位置，对其进行受力分析，若满足要求，则婴儿车强度就达到使用标准，T型关节受力如图4-1所示。图4-1 T型关节受力图4.1 T型关节的剪力T型关节的结构是对称的，求出各个端的受力情况，即：F1=2F+qLF2=57F+57qLF3=57F+57qL 式中: F1、 F2、F3A、B、C三点的支反力，N；L为每一段桁架长度，m； q桁架上所受的垂直均布载荷，N。在点1受力为F1，剪力在1点变化巨大，则：FS1左=-F-12qLFS1右=F+12qL 式中: FS1左、FS1右 在1点处左右两端的剪切力。在1断面上，有:FS1左=12FFS1右=-12F 式中: FS1左、 FS1右在端1点处左右的剪切力。FS1左=FS1右=-12F, q(x)为负常量，其受剪力图Fs应为向下方倾斜的直线。在2处受力如下式表示：F2y=57F+57qL 式中：FB2在B点处2方向上的剪切力。在B点处的剪力也发生突变，为：FS2左=-12F-0.3qLFS2右=314F+2970qL 式中: FS2左、 FS2右在B点处左右两端的剪切力。又有剪力与桁架的关系通过微分计算为：dFsdL=q 取最大剪力F+0.5qL=240N，由于强度主要由弯曲应力决定，因此此处只要合理即可。4.2 T型关节的弯矩从T型关节强度状态可以知道，要考虑其是否满足强度要求，必须从弯曲力矩。 在设计婴儿车时，其材料是根据横截面的形状，大小和材料确定的。 因此，有必要考虑弯矩的大小并确定T型关节的强度是否合理。 根据输出物体的平衡方程，截面的质心作为所有外力的矩：M=0 计算出弯矩，其值为：M=0M1=0.5FL+0.125qL2M2=0.15FL+0.045qL2M3=3F14-2qL722q 式中q(x) 桁架均布载荷，N；M为弯矩，N*m；L为桁架长度，m。根据公式得出的数据，又由于桁架结构两边相同，因此其最大弯矩为：0.5FL+0.125qL2=131.2N*m（2）计算弯曲应力T型关节的横截面弯矩和剪切力有两个主要的内力。剪切力在横截面处产生剪切应力，而弯矩在横截面处产生法向应力。弯矩产生的法向应力是影响强度和刚度的主要因素，因此可以得出弯曲法向应力。由剪切力产生的剪切应力对关节的强度和刚度的影响是次要因素。首先采用剪应力的分布规律，然后借助平衡关系直接求出剪应力的计算公式。因此，在计算T型关节的强度时，弯曲应力是主要的贡献。当顶部桁架弯曲时，用于计算法向应力的公式在横截面中的某一点处：=MZyIz式中：MZ横截面上的弯矩，N*m；Y到中性轴的距离，m；Iz截面对中性轴的惯性矩，kg*m2。由公式可以得出，必须先算出顶端结构的转动惯量Iz与横截面上的弯矩才能计算弯曲应力。其中Iz的计算由下式决定：Iz=A y2 dA 其Iz的计算结果如下:图4-2 T型关节结构图按照结构设计的形状如图4-2所示，可大概推算出其Iz为：Iz=6.16*10-4max=MZyIz=131.2*3.2Iz=68MPa max=330MPa 式中：材料许用应力，Pa。经过验证，T型关节强度验证标准。5展望儿童是祖国未来的希望，每个孩子都有属于他们独一无二的能量，这股劲可以推动世界甚至改变世界，而婴儿车就是见证并保护他们茁壮成长的物品，在人们消费水平逐渐提高的社会几乎每个有孩子的家庭都会为自己的小孩选购一台或几台婴儿车。通过对婴儿车的探究及其支架于附件设计，我对产品的实际设计过程有了更加全面的认识首先从产品功能出发然后去设计满足此功能的产品造型，产品在进行造型设计时不仅仅要去考虑产品美观的因素还要去考虑科技的进步以及时代发展对外观造型的需求，满足人们增长的精神文化需求，好的产品设计具有重大的意义，这样不仅能保护儿童的身体安全并且对孩子的心理的成长起到促进作用。课程设计是综合运用了所学知识进行设计实践的环节，通过此课程设计，我对婴儿车有了更准确的了解，并且对设计概念和设计过程有了更加深入的了解。这次设计不仅让我们把学过的知识真正的实践起来还潜移默化地学习到科学的设计思想和方法可以发挥我们逻辑思维的细致性，这对我们的态度和工作方法具有积极的影响。在设计过程中，我还遇到了很多问题，尤其是婴儿车的结构分析和结构设计，经历了很多挫折，绕道而行。在进行结构设计时存在许多问题，后来，在反复更改细节之后，花了很长时间思考并询问有关此婴儿车的信息，成功完成了这个婴儿车的设计。这对于我培养观察和分析问题的能力发挥了至关重要的作用。简而言之，通过本课程设计，我深刻理解了实践联系理论对于发挥知识的最大作用的重要性。就像朱德在寄南征诸将中说道“锦绣河山收拾好,万民尽作主人翁”我们都是这片土地的“主人翁”我们一定要把祖国的锦绣河山建设得更加美好，儿童的成长环境也是我们需要去建设和完善的。中国未来产品设计首当其冲的应该是创新设计，要想在国际市场上琳琅满目的产品中脱颖而出，思维的创新尤为重要必须进行创新设计。利用创新的力量来吸引消费者，用科技造福人类服务人民，所以产品在设计中要充分的考虑人机工程学因为人性化的设计是最实在的。人性化设计是符合时代发展的趋势，是一种来源于生活之中的人文精神的体现,更是要被我们运用到生活之中为人类社会提供更加便捷的生活方式，用设计去创造出更加美好的生活。参考文献 1宗霞. 婴儿推车创新设计研究J. 大众文艺, 2016(10): 104. 2SEHAT A R, NIRMAL U. State of the art baby strollers: Design review and the innovations of an ergonomic baby strollerJ. Cogent Engineering, 2017,4(1). 3孙慧敏. 多功能整合式婴儿车的创新设计与研究J. 设计, 2015(15): 31-33. 4康辉, 张天懿. 整合式多功能婴儿车创新设计J. 工业设计, 2018(10): 44-45. 5中国市场调研网2020年版中国童车市场调研与发展趋势预测EB/OL 6陈媛媛. 婴儿手推车的综合设计研究