无碳小车制作方案（范文）

第一篇：无碳小车制作方案（范文）

第四届全国大学生工程训练综合能力竞赛

无碳小车制作方案

参赛者：陈振威 肖啸川 邹镇澎

指导老师：江帆

摘要

第四届全国大学生工程训练综合能力竞赛的命名主题是“无碳小车”。设计过程特别注重设计方法，对制作过程的材料选择，加工难度和成本也有更高要求。我们综合运用参数化设计，数控加工等先进设计加工方法，采用SOLIDWORKS，CREO等软件配合制作。

我们把小车的制作分为材料选择，制作加工和装配三个过程。将每个过程独立分析又联合考虑，通过学习提升加工人员综合素质、充分利用已有资源，层层把关，降低加工难度，加工误差，缩短时间和减少制作成本，一步步向最优的制作方案靠近。

根据制作方法，我们将零件分为标准件和非标准件两种。为了制作过程更加容易完成，设计过程尽量使用标准件，然后购买。非标准件将由参赛者加工完成。

关键字：参数化设计 数控加工 标准件 非标准件

一、材料选择

1.1 小车零件

标准件：M4×12盘头螺钉和配套螺母、M8螺母、H8×M5*36+10隔离螺柱6个、1M-20齿齿轮1个、1M-80齿齿轮1个、M8立式KP08轴承座5个、卧式轴承座1个、导向轮、顶滑轮

非标准件：底板、后轮2个、后轮轴1个、大齿轮轴1个、转片1个、转片轴、连架杆2个、微调螺杆1个、前摇杆1个、车顶1个、载重物板、撑杆3个、连杆1个

1.2现有设备

立式升降台铣床、立式数控加工中心、数控车床、数控铣钻床、万能外圆磨床、数控铣床、台虎钳、锯、刻度尺

1.3非标准件材料选择

市场上常用的机械材料有铸铝合金、铝合金、碳钢、铸铁、有机玻璃、合金钢等等。从材料的成本和加工程度考虑，就数铝合金和亚克力板（有机玻璃）最好。

铝合金密度低，但强度比较高，接近或超过优质钢，塑性好，具有优良的导电性，导热性和抗腐蚀性。亚克力板具有较好的透明性，化学稳定性，力学性能和耐候性，易加工，外观优美，价格低廉等特点。通过上述分析，理应选择亚克力板，但是机电实验中心现有设备限制，在事件加工过程中，亚克力板的加工容易裂，无法满足要求。综上所述，非标准件的材料统一采用铝合金。

二、加工制作

2.1底板、后轮、转片、车顶、前摇杆和载物板的加工

材料：铝合金

软件：SOLIDWORKS、CREO 设备：立式数控加工中心、万能外圆磨床

过程：将零件文件从SOLIDWORKS转换格式在CREO打开 → 转换成计算机编程语言 → 导进加工中心计算机 → 替换合适刀具 → 选择刀具进给路径，速度，方式 → 开始加工

注意的是，数控机床的控制还包括机床的启动、关闭；主轴的启停，旋转方向和转速的变换，冷却液的起、关闭等。后轮在数控加工完后，应该使用万能外圆磨床磨平轮的外圆面，操作步骤遵循磨床的操作流程。

2.2后轮轴、大齿轮轴、转片轴、连架杆、微调螺杆、连杆和撑杆的加工： 材料：M8实心铝棒，M8空心铝棒

设备：台虎钳，锯，板牙，丝锥，刻度尺，车床

过程：从原材料测量零件所需长度 → 台虎钳夹持原材料 → 钢锯锯出所需长度 → 攻丝 → 套丝 → 车外圆

分析：由于轴对强度要求高，所以使用实心铝棒，其他对强度要求不高的一律使用空心铝棒，可以减轻小车整体重量

注意：锯所需长度时应该稍稍预留长点，防止车床车外圆完成后，不够尺寸要求。

三、装配

3.1定义

机械装配就是按照设计的技术要求实现机械零件或部件的连接，把机械零件或部件组合成机器。机械装配是机器制造和修理的重要环节，特别是对机械修理来说，由于提供装配的零件有利于机械制造时的情况，更使得装配工作具有特殊性。

3.2装配工艺

装配工艺有清洗，平衡，刮削，螺纹连接，过盈配合联接，胶接，校正、焊接等。装配中充分运用锉、磨和刮削等工艺改变个别零件的尺寸、形状和位置，使配合达到规定的精度，先装配好每个装配单元体，再将每个单元体组装起来，得到完整的小车。3.3装配过程

为了保证有效的进行装配工作，将小车分为车架，原动机构，传动机构，转向机构，行走机构和微调机构6个装配单元体。

四、误差分析

4.1误差来源和解决方案：

4.1.1标准件误差

这个误差属于小车可以接受的范围之内，而且非标准件的尺寸是以标准件为基准，只要改变非标准件即可

4.1.2加工误差

无论是数控加工还是参赛者手工加工，误差都无法避免。只有在装配中充分运用锉、磨和刮削等工艺改变个别零件的尺寸、形状和位置，使配合达到规定的精度。

4.1.3装配误差

装配误差是指零部件的安装位置与装配规格设计规定以及工艺所需要的理想位置的差异。这也是没法避免的。在具体操作中要选择合理的装配基准，避免装配基准的多次传递（减少累计误差）、掌握误差的变化规律（消除系统误差）

五、五、调试

小车的调试是个很重要的过程，有了大量的理论依据支撑，还必须用大量的实践去验证。小车的调试涉及到很多的内容，如车速的快慢，绕过障碍物，小车整体的协调性，小车前进的距离等。

（1）小车的速度的调试：通过小车在指定的赛道上行走，测量通过指定点的时间，得到多组数据，从而得出小车行驶的速度，如果速度过快，可能是绕绳驱动轴半径过小，可以改变驱动轴半径进行调试。

（2）小车避障的调试：小车由于设计时采用了多组微调机构，通过观察小车在指定赛道上行走时避障的特点，微调螺母，慢慢小车避障性能改善，并做好标记。

第二篇：8字无碳小车制作方案

8字无碳小车

制 作 方 案

制 作 人: 卢小岗 赵 政 吴忠达 指导老师: 史诺 机电工程分院一体化14013班 时间: 2016年9月11日

目录

绪论

一、目的

工程训练综合能力竞赛的目的在于培养大学生的创新能力、综合设计能力和协作精神，加强学生动手能力的培养和工程实践的训练。

二、主题与内容

本届竞赛主题为“无碳小车越障竞赛”。参赛队伍最终制作完成一辆由重力驱动的机械式小车，按照规则完成比赛。1.竞赛主题：

本届竞赛主题为“无碳小车越障竞赛”。要求经过一定的前期准备后，在比赛现场完成一套符合本命题要求的可运行装置，并进行现场竞争性运行考核。

2.竞赛命题：

以重力势能驱动的具有方向控制功能的自行小车 设计一种小车，驱动其行走及转向的能量是根据能量转换原理，由给定重力势能转换来的。给定重力势能为4焦耳（取g=10m/s2），竞赛时统一用质量为1Kg的重块（￠50×65 mm，普通碳钢）铅垂下降来获得，落差400±2mm，重块落下后，须被小车承载并同小车一起运动，不允许从小车上掉落。图1为小车示意图。

3、要求:

A.小车行走过程中完成所有动作所需的能量均由此重力势能转换获得，不可使用任何其他的能量来源。

B.小车具有转向控制机构，且此转向控制机构具有可调节功能，以适应放有不同间距障碍物的竞赛场地。

C.小车为三轮结构，具体设计、材料选用及加工制作均由参赛学生自主完成

4、竞赛项目：

竞赛小车在前行时能够自动交错绕过赛道上设置的障碍物。障碍物为直径20mm、高200mm的多个圆棒，沿直线等距离摆放。以小车前行的距离和成功绕障数量来综合评定成绩。见图2。携带制作完成的作品，在集中比赛现场，加载由竞赛组委会统一提供的势能重块（￠50×65 mm普通碳钢，质量为1Kg），在指定的赛道上进行比赛，赛道宽度为2米，赛道边界线是40mm。出发端线距第一个障碍及障碍与障碍之间的间距均为1米。小车出发时不准超过出发端线和赛道边界线，小车位置及角度自定，每队有2次机会，计算时取2次成绩中的最好成绩。

三、设计方案

通过对小车的功能分析小车需要完成重力势能的转换、驱动自身行走、自动避开障碍物。为了方便设计这里根据小车所要完成的功能将小车划分为五个部分进行模块化设计（车架、原动机构、传动机构、转向机构、行走机构、微调机构）。为了得到令人满意方案，采用扩展性思维设计每一个模块，寻求多种可行的方案和构思。

车架

车架不用承受很大的力，精度要求低。考虑到重量加工成本等，车架采用亚克力有机玻璃板加工制作成。其中三角形结构紧凑但不能携带落下的重物、矩形结构平稳但材料浪费且增加小车自重，而三角形和矩形综合能汇集三角形和矩形的优点同时又避免了主要缺点，因此选用三角形和矩形综合型。

原动机构

原动机构的作用是将重块的重力势能转化为小车的驱动力。小车对原动机构还有其它的具体要求。

1.驱动力适中，不至于小车拐弯时速度过大倾翻，或重块晃动厉害影响行走。2.到达终点前重块竖直方向的速度要尽可能小，避免对小车过大的冲击。同时使重块的动能尽可能的转化到驱动小车前进上，如果重块竖直方向的速度较大，重块本身还有较多动能未释放，能量利用率不高。

3.由于不同的场地对轮子的摩擦摩擦可能不一样，在不同的场地小车是需要的动力也不一样。在调试时也不知道多大的驱动力恰到好处。因此原动机构还需要能根据不同的需要调整其驱动力。

4.机构简单，效率高。而带轮和链轮适用于电机作为动力的机构中。基于以上分析我们选择绳轮式原动机构

传动机构 传动机构的功能是把动力和运动传递到转向机构和驱动轮上。要使小车行驶的更远及按设计的轨道精确地行驶，传动机构必需传递效率高、传动稳定、结构简单重量轻等。因链轮传动成本较高且传动的平稳性差，加工复杂，因此不适合小车的设计。带轮具有结构简单、传动平稳、价格低廉、缓冲吸震等特点但其效率及传动精度并不高因此不适合本小车设计。齿轮具有效率高、结构紧凑、工作可靠、传动比稳定且塑料此轮成本较低。因此选择使用齿轮传动.四、转向机构 这次的比赛主要是绕距离1米的杆行走，所以转向机构在这次的设计中起着至关的作用。而在我们的讨论中，我们主要推出了三个方案：

a.凸轮加连杠 b.竖立齿轮加连杠 c.横卧齿轮加连杠 对于 a 方案，我们认为凸轮可以随着所需而加工成不同的形状，这样就可以准确定位小车的行走路径。该方案的设计难度与加工难度一般

实际操作好实现，因此我们排除B,方案。对于b 方案，我们认为这方案适合于小车行走规则路线，而且零件可以 采用国标。总体上比 a 方案要合适。

但是由于竖立摆放齿轮会造成上摆与下 摆的误差。因此我们在 b 方案的前提下提出了 c 方案的更改。最终确定采用 c 方案。

第三篇：S无碳小车结构方案

“S”无碳小车结构方案

一、设计思路

1.根据能量守恒定律，物块下落的时能直接转化为小车的动能，推动小车前进，此时势能的损失最小，故小车前进的动能应有物块的势能直接转化。

2.设计要求小车有自动避障的功能，小车的前进路线呈中周期性变化，但是当小车转向时速度有损失，故其前进路线需要通过精确计算得到.3.需要对小车的结构进行分析，综合考虑小车的加工工艺，成本，使得到的产品设计合理。

4.在设计的时候需要尽量减轻整车的质量，对小车进行受力分析，保证其行驶过程中运动平稳。

5.小车功能设计要求 设计一种小车，驱动其行走及转向的能量是根据能量转换原理，由给定重力势能转换来的。给定重力势能为4焦耳（取g=10m/s2），比赛时统一用质量为1Kg的重块（￠50×65 mm，普通碳钢）铅垂下降来获得，落差400±2mm，重块落下后，须被小车承载并同小车一起运动，不允许从小车上掉落。如右图所示：

6.小车设计要求

（1）要求小车行走过程中完成所有动作所需的能量均由此重力势能转换获得，不可使用任何其他的能量来源。

（2）要求小车具有转向控制机构，且此转向控制机构具有可调节功能，以适应放有不同间距障碍物的竞赛场地。（3）要求小车为三轮结构

（4）小车有效的绕障方法为：小车从赛道一侧越过一个障碍后，整体穿过赛道中线且障碍物不被撞倒（擦碰障碍，但没碰倒者，视为通过）；重复上述动作，直至小车停止。

二、小车出发定位方案

通过对小车的功能分析，小车需要完成自动避开障碍物，驱动自身行走，重力势能的转换功能。所以我们将小车的设计分为以下部分，路径的选择，自动转向装置，能量转换装置和车架部分。小车在运动中，其运动轨迹简化为余弦曲线图像，通过小车的传动比以及转向装置曲柄的长度计算出余弦曲线的幅值，将小车放置于幅值处。将障碍物的方向定为Y轴，X轴在水平面垂直于Y轴，画出小车前进路线轨迹，将障碍物在轨迹图中，找到能通过的位置，量取此时Y轴与小车出发的幅值处即为小车出发点。

三、总结和体会

在无碳小车设计，制作，调试过程中，使我在实践中了解体验机械设计生产过程，提高了我实际的动手能力，增强了我的专业素养，是我对于加工工艺，零件设计，机械装配有更加深厚的了解。同时也积累了机械设计，制造的经验，为将来走入社会，为国家社会做贡献打下基础。

第四篇：无碳小车经验总结

无 碳 小 车 经 验 总 结

姓名：乔国勇、梁鹏、徐文凯

时间：2013.4.5

.无碳小车经验总结

在这次大赛结束以后，我回想起这半月以来的每一幕都是那么让人记忆深刻难以忘怀。尤其是在大赛上，我看到对手的强悍的时候才觉得自己的思维是多么的不开阔。现在就从以下这几个方面谈谈我个人的看法：

一、设计方面

当我在大赛上看到那么多的无碳小车的时候我真的一下子觉得自己的思路是那么单一。就设计而言，我觉得我们不输给任何一个团队，至今为止我仍觉得我们设计的那一款小车是完美的。就我们的设计而言，这款小车不仅可以跑1米，0.9米，1.1米的S型曲线，而且可以跑0.9到1米之间的任意数据。当我看到理工大学的26、27号小车的时候，心中是那样的令人激动，又是那样的令人失落，因为我们设计的那款车没能设计制造成功。到最后我们只能以一个简单的方案匆匆了事。就我个人而言当我们设计的小车没有驱动起来时我真的很着急，同时明白了自己的设计计算是那样的不充分，也意识到自己设计中应该去除材料来减轻车身的许多地方并没有去除。当我们按第三套方案设计时，我就觉得我们设计的那款车算是彻底不存在了。当我来到比赛场上无意中看到27号车的时候我明白我们设计的车是可行的，就连我们的微调装置都是惊人的相似。真的，当时心里美滋滋的…..在比赛结束的这两天里，我思考了许多，但从设计而言，我觉得我们的微调机构设计的不是很合理，原因是自己以为那个装置很好用，可实际上那个一点也不适合微调，同时自己设计的微调装置误差范围也太大，我充分吸收了大赛上比较好的，比较精致的微调机构，他们最厉害的能把精度提高到0.02，这是我们没有做到的。原以为摩擦盘和单轮驱动会很不稳定，通过这次比赛我明白了只要我们保证了精度，单轮驱动和摩擦盘完全可以适用。最后，我觉得我们另一设计不合理的地方就是难以让前轮左右摆过的角度相同。我们只是通过目测看偏转的角度，这样的误差太大，我们应该在车体上装一个量角器和指针，这样就可以保证左右摆角相同了。

二、制造方面

在这次比赛过程中，我问访了许多学校的学生他们的小车是怎样造出来的，在访问的过程中，我明显感觉到我们的设备有些落后了，用我们学校的那几台设备很难保证精度。再次，就是我们在制作方面能作出指导的老师实在太少了。同时我希望我们在金工实习的时间能延长一些，让我们有时间去充分了解车床、铣床、磨床，让我们学会加工一些基本的零件。通过自己动手制造我们设计的小车，我觉得我们学到了很多，我觉得我能够粗车、粗铣一些基本零件了，在我们原来金工实习的基础上又有了很大的突破和发展。最后，我希望我们学院能在未来添加几台先进设备，让我们设计的零件能够做到应有的精度，从而使我们设计的无碳小车能够走得更远。

三、材料方面

还记得当初我们学生和老师们在一块商量用什么材料的情景。我觉得这个很有必要，这个方面我们应该互动，共同对机构作出相应的分析，具体讨论用什么材料才最为合适。说实话，在我们讨论用什么材料的时候，我对材料基本上一无所知，也许当时的我只知道什么塑性、脆性，可是具体是怎么一回事，我真的一无所知。通过半个月的加工及制造以及在大赛上的所见所闻，使我对材料有了更深的了解。大赛上，参赛队友们有用有机玻璃的，有用尼龙的，有用铝合金的等等，五花八门。我忽然感觉到书本上的东西在这里才得以具体体现，让我更深入的学到了别人学不到的东西。

四、装配方面

当我们的零件都加工完成的时候，便开始了匆匆的装配，可是在那个时候我才发现，装配也是一门学问。不是简简单单的把零件装配到一块，而是要做出适当的调整。在比赛结束后的这两天里的思考中，我觉得我们没有进入决赛的一个重大原因就是缺乏装配知识。这使得我们的装配的精度根本无法保证。我想如果可以，我们学院可以开设一门有关装配方面的课程。

五、调试及试车方面

说到这个方面，我觉得这个方面是我们没能进入决赛的根本原因。原因有两个：一是我们没有相应的木质跑道；二是我们的时间太紧，几乎没有试车的时间，我们都是匆匆对车进行调试，看车能跑起来就好了。可是当我在深深的思考之后，才发现我们根本没有掌握和了解我们设计的无碳小车。虽然这小车是我们亲自设计的，但是理论和实际还是有一定的差距，我们根本没有发挥出我们小车应有的能量，比赛就匆匆的结束了，这也成为我们心中的一个遗憾。

六、准备方面

在准备方面，我觉得我们做的特别不充分，据了解，太原工业学院的学生早在一年前就开始准备无碳小车，而我们仅仅准备了两三个月，令我惊讶的是太原理工大学竟然开设了一门关于无碳小车的选修课，和他们相比，我们的学院在这一个环节就相对薄弱。就我个人来看，我觉得我们学院提高对这方面的重视程度，开设有关这无碳小车、3D动力方面的选修课，并且在机械学院内部搞一些比赛，充分调动学生的创新激情和热情，将有识之才发掘出来。我想如果学院能够这样进行下去，我们机械学院将会人才辈出，机械学院的明天更加辉煌和灿烂！

七、外观设计方面

虽然老师强调过美化车体的问题，但是由于时间和加工方面的问题，我们这次的小车在外观美化方面的工作几乎为零。在大赛中，当我们看到别的学校将小车的外观美化的如此漂亮和精致，我顿时意识到我们和他们的确还有很大的差距。我想如果能在保证小车跑的更远、更稳的基础上，我们应该尽最大的努力去美化我们的小车，如果我们能将这方面也做好，我们的优势会更加明显！

比赛中我们的小车虽然跑的很不理想，但我们确实从这次的大赛中学到许多课本上学不到的东西，领悟了许多平时不理解的东西，相信大家都对这次比赛体会很深。最后，我真心希望我们学院能够更加重视有关创新设计方面的大赛，学院在管理、督查方面多下功夫，鼓励我们的学生去思考、去想象、去创新、去设计、去制造、去参赛。与此同时也希望我们的学生能够更加努力去学习课本上的理论知识，尤其是机械原理、机械设计、工程力学方面的知识，这些知识在设计方面太重要了，另外，理论必须同实践结合起来，理论指导着实践，实践同时反映着理论，切不可将两者脱离联系。李老师给我们说过纯理论的东西根本不能用，希望我们系的学生在学好理论知识的同时能够多去思考，多去实践，在实践中检验真理、发展真理，真正的做到学有所长、学有所用，而不是只会简单的应付考试罢了！

最后，我相信我们学院在领导、老师和学生的共同努力下，一定会人才辈出，机械学院明天一定会更加辉煌和灿烂！

第五篇：无碳小车心得体会

无碳小车心得体会

经过这次无碳小车的设计，让我学到了很多很多，可谓是受益匪浅。因为基础知识不牢固，所以在整个过程中我并没有什么太大的贡献。所以这次的无碳小车设计可以说是“抱大腿”。尽管如此，我还是积极地参与了进去，努力地学习贡献自己的力量。在这次的设计中，我也看到自身的不足，学到了许多的东西，使我获得很多很多，整理了一下思绪，得到了以下几点感想。

第一，要端正自己的心态，不论是做什么都要有断增强自己的决心。明确自这次设计作业的目的，不管是为了学习也好，巩固自己的知识也罢„„总而言之“态度决定一切”。只有态度端正了，才能全身心地投入，才能得到最完美的答案。

第二，要有热情。热情是动力的源泉，没有动力，汽车将不能开动，火箭将不能腾空，飞船将不能遨游。同样，人也一样，没有热情，就没有前进的动力，不能在学习中腾空而起。如果对设计作业抱着敷衍的态度，不用心去做，是不会有什么结果的。记得在小车的调试过程中，每天面对着不会转弯的小车，我们无可奈何，但我们还是得不厌其烦的调试，因为这是一项伟大的工程，于是乎，我们双手与双脚没有空闲的时间，纸上记满了无规律的数据，第三，要有严谨的科学精神，科学是容不得半点马虎的，小车设计是一个用科学来指导实践，把科学运用到实践中去的过程。既然是指导实践，就应该做到事无巨细，考虑周全。在设计的过程中，不应放过每一个细节，记得我们就因为要清楚调节先后顺序，要把责任落实到每个队员的身上，每个人负责自己的工作，运用控制变量法调节，同时要时刻记录实验数据，最后处理数据、写出报告。光有这些还是不够的，还要认真，要努力，要有敢于挑战的信心。我们必须严肃认真的思考我们需要做那些努力，认认真真的把我们必须作的事情作好。

第四，要有团队精神。“团结就是力量”，四个人要善于合作，把心放在一条战线上。小车制造的过程，是要经过方案设计，三维设计，优化及修改，Cad出图，图纸审核等过程来完成的，在此过程中有大量的工作要做，四个人要进行合理的分工。在制作过程中，就应该确定谁该干什么工作，在遇到问题的时候，四个人应要把思想集中到一起的讨论，明确问题的所在，然后沿着这条路子探寻，有时候跟其他组队员讨论。吸取他们的意见再从中提炼出的解决办法。在遇到思想产生分歧，不统一时，四个人要不断地交流，积极处理好矛盾，以及互相鼓励。

第五，我们知识面要广，知识层次要达标。所谓“工欲善其事，必先利其器”，只有打好基础，才能在这个基石上建造摩天大楼。机械方面要基本熟悉机械原理、机械零件、机制工艺学、材料力学、互换性测量技术基础等课程，对这些知识越熟悉越好。同时会基本的物理常识，除此之外还要会一些软件技术，例如：三维的有proe、solidworks。力学分析：有限元分析ANSYS，最重要的是要会CAD，所有的图纸最终要画成二维图纸，这要求我们熟练运用CAD软件。

总之，两周的设计过程是苦的，是累的，但充满了温馨，因为有队员的合作、鼓励和支持。通过这次这记作业使我多了一种充实自我经历，多了一份设计的经验，多了一份坦然面对的自信。这也是对以往所学知识的汇总和回顾乃至于锤炼。