攀枝花学院本科毕业设计（论文） 3 无碳越障小车的制作
工（底板、前后支座等各类有机玻璃零件），钳工车间装配（钻孔、攻丝、组装）。
3.2.1 前轮叉架的工艺
图3.3 前轮叉架零件图
前轮叉架是与转向龙头，连杆，曲柄盘一起构成周期转向机构。要求有： （1）必须具有对称性在装上前轮后要求轮子不会歪，且恰好处于前叉叉架的中心位置因此对前叉用了两个对称度进行约束。
（2）前叉上装配有轴承，与轴承约束的圆柱面，采用基孔制的过度配合，轴的精度为IT6。
（3）Φ5的轴端与转向横梁配合，一般钻孔时孔都会比钻头大一些，所以这里采用基轴制精度为IT7。
(4)为保证便于拆装，槽口处粗糙不宜太大，所以Ra=0.8。
根据前叉的结构特点和技术要求，多数表面的加工都选择外圆和端面作为定位基准。这样选择的优点是基准统一，而且大多数表面的定位基准与设计基准重合，可以避免基准不重合误差，有利于保证加工精度。图3.3为前轮叉架零件图。
前轮叉架的作用是支撑龙头导向和固定前轮。左边的阶梯轴可以分别对龙头、前轮支撑架进行轴向定位，同轴度要求高。右边的叉架用于对前轮的固定，对称度要求高。对其工艺编排如下：
22
攀枝花学院本科毕业设计（论文） 3 无碳越障小车的制作
（1）夹外圆，车端面，车外圆Φ25,长度为80mm。
（2）车外圆Φ8，长39；车外圆Φ5长30；然后车外圆Φ4长17。 （3）切断反向装夹修另一端面，使工件长79。
（4）夹持外圆Φ8，铣矩形面外形尺寸20×15到位，铣槽10深32尺寸到位。 （5）取下用虎钳装夹已加工平面，铣槽宽4深9.5（到底）底为半径为2的半圆尺寸到位。
3.2.2 前轮的工艺
本无碳小车要求转向灵活、平稳。因此，该前轮的主要技术要求有： （1）加工精度： Φ5采用 Φ4.9的钻头进行加工，该尺寸与轴承配合。 （2）位置精度： Φ35的轴心线与 Φ5的同轴度要求为0.10mm。
图3.4 前轮零件图
图3.4小车前轮零件图。根据无碳小车前轮的工艺分析对前轮的工艺做如下编排： （1）平端面，车外圆 Φ35，倒角。 （2）打中心孔，钻 Φ5孔，倒角。 （3）切断，长度尺寸为5 mm。 （4）倒角，去毛刺，终检。
3.3 无碳越障小车的装配与调试
小车所有零部件均以底盘为基础进行装配，主要采用螺钉或螺栓连接，方便拆卸和调整，部分零件为了便于定位，采用了螺钉锁紧的方法。为了降低摩擦提高旋转精度，小车前叉、驱动轴、后轴以及滑轮上均装有轴承，轴承与支撑零件均采用紧配合。小车的装配是在老师的指导下由我们自己装配的。
小车装配好后，需要一定的磨合时期，并且要不断探索初始位置与轨迹路线的规律。小车对跑道要求比较高，必须是木质地板，因为木地板的摩擦因数较小。还有木地板安装时一定要保证水平，因为小车能量较小，而且会影响前进轨迹。小车要跑出一条固定的S形轨迹最重要的是需要一个固定而且准确的起始位置。
（1）小车在调试过程中遇到了一下问题，主要是：
①无碳越障小车受环境的影响较大，比如地板摩擦力大小、地板的水平度。
23
攀枝花学院本科毕业设计（论文） 3 无碳越障小车的制作
○2无碳越障小车的能量利用率低。
3 小车的调试的重复性不高，○调试时就算是在小车的各种参数都一定的情况下，
在同一地点，同一角度出发，小车跑出的结果有时会有较大差异。
4 装配精度不能够很好控制，由于小车对精度的要求较高，在现有设备及装配○
条件下，我们并不能很好的达到装配需要的要求。特别是在连杆长度的调节时，误差较大，而且不能很好的做到定量调节。
5 小车的后轮与底板之间有较大距离，如果碰到障碍物后，障碍物有时会卡在○
后轮与底板之间，影响小车的前进。
（2） 经过不断的探索，找到了优化改进的方法：
1 通过大量重复性实验和调试，积累经验，寻找规律。 ○
2 适当改变绕线筒的尺寸，以适应各种不同摩擦的地板，使小车能稳定的行驶○
更远距离。
3 造成小车稳定性不高的主要原因有零件之间连接不够牢固，螺距及齿轮间隙○
过大以及轴承自身内圈与外圈的松动。针对这些原因，检查各零件间的连接是否需要粘接加固，选用适当螺距的螺钉及板牙，提高齿轮的加工精度，选用高质量的轴承以提高稳定性。
4 零件加工方面，在现有设备的条件下，改善加工工艺，有利于提高加工精度；○
零件装配方面，请有经验的钳工老师负责组装，以提高装配精度及稳定性。
5 改变小车底板形状，将后轮包覆在底板的轮廓内。 ○
6 适当加润滑油及石油醚，减小因小车自身摩擦而消耗的能量。 ○
7 适当减小部分零件尺寸，让小车在不影响性能的情况下拥有最轻质量，以便○
获得更多动能。
8 通过讨论研究决定将后轮直径减小，从而减小小车行驶振幅和力矩，让小车○
便于启动和行驶更远距离。
24
攀枝花学院本科毕业设计（论文） 4 题目的成果及意义
4 课题的成果及创新
4.1 课题的成果
主要设计研究内容有： ⑴设计能量转换装置。
给定一个重块，提供重力势能，根据能量转换原理，设计一种可将该重力势能转换为机械能并可用来驱动小车行走的装置。能量转换方案：直接采用重力势能转换成机械能驱动小车。
⑵ 设计转向机构
在小车获得能量以后，设计转向机构，实现规定路径的转向。转向机构方案：平面连杆机构。
⑶ 设计前后轮传动比和传动装置
传动机构方案:齿轮传动 （传动比： 1:6）。
⑷ 间距调整机构：采用调整曲柄长度和连杆长度来实现满足不同间距障碍的要求。
⑸ 小车总体结构设计（包括车身大小、重物下落、传动装置和转向装置位置的确定）
⑹ 小车制作（包括材料的选择、加工方案的确定、装配和调试）
4.2 课题的创新
（1）用曲柄摇杆机构可实现900-1100mm间距的连续调节。 （2）零部件之间均采用螺栓连接，便于拆卸。
（3）轮传动，并在齿轮上做好标记，解决拆卸后轨迹重复性不好的问题。 （4绕线轮采用两段不同大小的直径，以便适应不同的地板，而且充分利用能量。 （5）构更简单，性能更稳定
（6）采用大的驱动轮，滚阻系数小，行走距离远， （7）小车的底盘较低，重心更低，运动更平稳。
25
攀枝花学院本科毕业设计（论文） 结论
结论
综上所诉，结论如下：针对题目要求拟定了无碳越障小车的总体设计方案，通过计算分析完成了无碳越障小车的结构设计，绘制了装配图（见附录2）和部分零件图（见附录3～附录5），通过pro/E模拟仿真验证了预定功能（见附录1），并制作出了实体样机（见附录6），通过实体样机的演示达到了规定功能。
所设计的无碳越障小车通过pro/E运动仿真和实体样机演示达到了规定功能。具有一定的实用价值和推广价值。
26