无碳小车制作方案

无碳小车制作方案

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。