目录
1.项目研制„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„3
1.1 研究背景„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„3
1.2 研制目的„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„3
2.设计过程„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„4
2.1 前期调研„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„4
2.1.1设计主题与要求分析„„„„„„„„„„„„„„„„„„„4
2.1.2命题分析„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„5
2.1.3查阅资料„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„5
2.2设计思路„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„5
2.3设计原理„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„6
2.3.1 小车路线计算„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„7
2.3.2 小车车轮与滚筒及传动齿轮直径计算„„„„„„„„„„„„8
2.3.3 小车受力及速度分析„„„„„„„„„„„„„„„„„„„8
2.4 方案确定„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„9
2.5 草图绘制„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„9
2.5.1小车整体SW三维视图„„„„„„„„„„„„„„„„„„9
2.5.2其他主要零部件的CAD出图及SW三维视图„„„„„„„„„10
3.制作过程„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„10
3.1 材料选择„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„10
3.2 确定工种„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„11
3.3 加工制作„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„12
4.成本预算„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„13
4.1 已给材料成本„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„13
4.2 各工种加工成本预算„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„15
5.成果„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„16
5.1 实物图„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„16
5.2 实物功能„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„17
5.3 实物优缺点„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„17
6.心得体会„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„17
7.谢辞„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„19
8.参考文献„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„20
9.附录„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„21 大齿轮„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„附录一 大齿轮套„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„附录二 底板„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„附录三 后轮„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„附录四 后轮套1、2„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„附录五 前支架„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„附录六 前叉„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„附录七 曲柄„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„附录八 绕线筒„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„附录九 轴„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„附录十 转向叉„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„附录十一 重物横支撑„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„附录十二 小齿轮„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„附录十三 连接杆„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„附录十四 前支架支撑板„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„附录十五 重物导环„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„附录十六
轴支架„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„附录十七
零件三维图„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„附录十八
1．项目研制
1.1研究背景
无碳对于当今人们的生活来说，已变得越来越重要。当前的能源危机、资源
危机及环境污染已逐渐威胁到人们的生存与社会的发展。为了维护人与自然的和谐发展，针对第三届全国大学生工程训练综合能力竞赛的主题，结合机电工程学院的学生综合培训，现对无碳小车的设计制作进行深入探讨，并付诸实践。以期对无碳小车的改进发展做出一些贡献，并充分利用两周的综合培训时间，锻炼学生自主学习能力。
工程训练中心构建了学科交叉、多层次、模块化的实训与工程实践教学体系，为全校大学生开设工程认知、工程基础训练、工程综合训练与综合创新等四个层次教学课程，以本科生培养为主，贯通四年本科教育的全过程。
为期两周的学生综合实训是综合型设计与实践训练课程，以机械工程综合设
计与综合实训为技术载体，将各个单一工种用产品串接起来，大家得到的不再是孤立的概念，而是具有完整过程的工程概念，在综合设计与综合实训过程中，通过完成本报告可对机械制造整个生产过程和制造技术实习进行一次全面总结。以项目为目标，采用的教学方法由“以教师为中心”转变为“以学生为中心”，教师起到引导的作用，有效地培养了学生的工程意识和创新意识。通过本环节的实训，结合生产实际，并能够综合运用所学的基本理论与技能，完成对专业知识的深入理解。培养学生独立分析问题和解决问题的能力及工程实践的能力。
此次学生综合实训课程的基本要求是：（1）能综合运用机械制造工艺学及相
关专业课程，独立地分析和解决机械加工工艺问题；（2）能初步具备设计一个一般复杂程度作品的工艺规程的能力。（3）能根据设计作品的技术要求，运用设计的基本原理和方法，学会拟订设计方案，完成其结构设计 ；（4）能结合金工实习中学到的实践知识，进一步巩固机械工程实践课程的基本操作技能训练，完成夹具的生产加工及装配。
“无碳小车”，顾名思义，就是小车行走所需的动力不得采用任何其他能量，仅能借助某一重物重力势能的带动。看似简单的命题却对学生的创新设计能力、制造工艺能力、 实际操作能力及工程管理能力等各方面都提出了挑战。这一命题可有效地提高学生解决工程实际问题的能力和培养学生的创新能力。
1.2研制目的
这次综合实训通过命题1——无碳小车的设计与制作, 对优化学生的知识
结构，全面检验和促进参赛学生的理论素养和实践动手能力, 增强创新和竞争意识，提高学生的综合素质起着积极的促进作用。培养了我们大学生的创新设计意识、 综合工程应用能力与团队协作精神，促进学生基础知识与综合能力的培养、理论与实践的有机结合, 养成良好的学风，为优秀人才脱颖而出创造条件。 此次为期两周的自主研究制作过程，诣在培养学生的动手实践能力、增加学生的专业知识。在此次的工程实训课程中继续进行无碳小车的设计与制作,通过对小车的结构设计,受力分析,速度与加速度等进行分析计算,使小车能达到预期要求,规避障碍物,并沿特定S型轨迹行驶。
希望通过此次的综合实践学习，能使学生学习到众多工艺知识，增强学生的
工程实践能力和绘图能力，提高学生的包括工程素质在内的综合素质，培养创新精神。
2.设计过程
2.1前期调研
2.1.1 设计主题与要求分析
本次所选题目主题为“节能小车的设计与制作”，所选方向为小车自主行驶
S形曲线。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。每个组要提交包括相关的设计、工艺、成本分析和工程管理等在内的报告。
以重力势能驱动的具有方向控制功能的自行小车，即设计一种小车，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。
此次命题的要求为：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、小车结构不限（可以是3轮或者4轮结构），传动不限（齿轮传动、带
传动等）。4、作品的优劣以相同能量按规定行驶的距离越远越优。5、小车整体尺寸长×宽控制在200×150mm的范围内。6、材料为PVC板、有机玻璃、铝板、铝棒（具体规格见下表）等。7、作品的零件需要3个以上的工种加工、装配才能完成。
2.1.2命题分析
1. 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。
2. 赛道宽度为2米，赛道边界线是40*60mm矩形钢管。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
3. 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。
4. 依据设计作品，每组同学需完成后轮、轴、底板、支承、齿轮等的规范图纸。对有完整零件图和装配图的小组成员加分奖励。每组同学需完成作品零件车轮、轴、支承、底板等的加工。
2.1.3查阅资料
此次的命题一为全国大学生工程训练综合能力竞赛命题。鉴于该活动今年已
是第三届，我校也是第二次参与此次竞赛，相关设计制作资料丰富。查阅资料的途径有：1、通过在工程训练中心网站上下载全国第三届大学生工程训练综合能力竞赛即无碳小车设计大赛压缩包，观看压缩包内的历年比赛中优秀参赛队所设计的小车实物及相关制作调试视频。2、上网查阅小车运动机构及原理，确定最佳方案。3、通过工程训练中心网站上的工种介绍视频及书本知识，确定小车制作所需的工种及材料。4、通过网络、书本及现场操作，学习并掌握各工种的加工方法，确定具体的加工方案。
2.2设计思路
采用重物下落过程直接带动小车行走的方式： 将重物用细绳连接，绕过小
车架上的两个定滑轮，最后缠绕在小车后轮上方的齿轮轴上，重物下落时拉动细绳，让齿轮轴转动，通过齿轮外啮合的方式驱动后轮轴转动，让重物下落直接带动小车行走。
根据能量守恒定律，物块下落的重力势能直接转化成动能时，能量损失最
少，所以小车前进的能量来源直接由重物下落过程中减少的重力势能。
根据小车功能设计要求，小车前进的路线具有一定周期性；考虑到小车转向
时有一定的能量损失，小车前进的路线应该最优取得。
表2-1间距变化对应距离
取小车行走一个周期的距离为2618-2899mm，以保证间距在900-1100mm 范围内小车的振幅在400-500之间；
2.3设计原理
原理简述：
要求：给定一定重力势能，根据能量转换原理，将该重力势能转换为机械能并以此驱动小车行走的装置。要求小车行走过程中完成所有动作所需的能量均由此能量转换获得，不可使用任何其他的能量来源。给定重力势能为4焦耳（取g=10m/s2），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，不允许掉落。小车为三轮结构，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。
通过重物下落的重力，带动原动轮旋转，从而带动驱动轮转动。原动轮由两个半径不同的圆柱组成，通过其上绕线实现在小车运动的不同时刻提供不同的驱动力矩，让小车做近似的匀速运动。半径最大的圆柱提供较大的转动力矩，完成小车的启动，启动后线绕在半径较小的圆柱上，此时驱动力矩和阻力矩相等，实现小车的匀速运动，可以减小重物与小车碰撞的能量损失。通过转向机构的摆动实现小车做曲线运动。具体原理如下：
2.3.1小车路线计算
设定小车行驶到正弦曲线的峰处时离障碍物的安全距离为300mm，根据老师提供的数据,测出一个周期内小车后轮轴中心运动轨迹的长度为2637.6mm
2.3.2小车车轮与滚筒及传动齿轮直径计算
1. 小车行驶一个周期，前轮转向机构只能往复一次，所以设定小车行驶一个周期后轮转动6圈，传动比则为6:1，则小车后轮的直径D=2637.6/(3.14*6)=140mm，综合考虑，取小车后轮的直径为D1=140mm，宽度5mm, ,后轮孔径为D2=20mm。主动轮与后轮轴应采用死连接，是主动轮和轴同步运动；从动轮与轴之间应有相对运动，故采用滚动轴承连接。所以分别设计两种后轮套以实现上述两种运动：主动轮套内孔直径 D3=4mm；从动轮套内孔直径为D4=12mm。后轮与轴支撑板处均采用内径为4mm，外径为12mm的滚动轴承与轴连接。故轴上与两轮及支撑板连接处的直径d=4mm。小轮直径D5=34mm。
2. 由于经过试验分析确定传动比为6:1，传动过程选择一对齿轮来完成，模数0.5，大、小齿轮齿数分别为150、25。则大齿轮的分度圆直径D=MZ=75mm；小齿轮的分度圆直径D=MZ=12.5mm。小齿轮死连接在后轮轴上，大齿轮应死连接在装有绕线筒的轴上，以实现定值速度比传动。
3. 在重物下落的过程中，滚筒转过的圈数n=H/（∏d），H=重物下落的距离，d=滚筒直径。由公式可知，当d减小时，后轮转过的圈数增大，行程增加。但由mgd/2=fkmg可知，此时启动驱动力矩会减少，所以不利于启动。所以采用阶梯状绕线筒，从而使小车在启动时获得较大力矩，可以正常启动。
4. 综上考虑，绕线筒由两个直径不同的滚筒组成。由H=400mm，则取大滚筒直径为24mm，轴向长度为4mm；小滚筒直径为10mm，轴向长度为15mm。
2.3.3小车运动分析
1. 重力驱动阶段：重力为1N的重物从静止释放开始下落，通过绳子的拉力带
动滚筒转动。由于滚筒与大齿轮安装在一根轴上，小齿轮与后轮安装在同一根轴上。所以转动通过大齿轮传递到后轮，二者以6：1的传动比转动，驱动小车前进。传动杆的转动在另一端改变转向轮的前进方向，从而实现及时转向以避开障碍物。该阶段一直持续到重物落到小车上。
2. 惯性前进阶段：在前一阶段中一部分转化为小车动能，因而重物落下后，小车靠自身惯性能继续前进一段距离。该阶段的转动与第一阶段相同。
2.4方案确定
鉴于上述分析，最终确定方案为：
1. 后轮直径140mm，前轮直径34mm，齿轮、绕线筒及两后轮轮套如上述。
2. 后轮轴为阶梯轴（应力分析，最大强度校核及弯曲应力校核，防止轴因为过细无法承受巨大转矩而剪短）除与两轮及后轮支撑板连接处直径为4mm外，中间部分直径为8mm，且为防止轴向滑动，在直径8mm与直径4mm处分别设置两段直径为5mm，长度为4mm的阶梯，抵住轴承内圈，起到轴套的作用。
3. 车体前部通过前叉、一个横向及两个垂直底板的支撑板实现前轮与车体的连接。具体为：前轮通过内径为4mm，外径为12mm的滚动轴承与前叉固定；前叉中部为直径为5mm的轴段，通过内径为5mm，外径为14mm的轴承与横向支撑板相连接。顶部为M3的螺旋面，与前转向叉相连接。
4. 转向机构通过万向节连接。万向节主要链接前转向叉与可调长度的连杆。
5. 通过在绕线筒所在轴上连接另一个转向叉与万向节，再与可调长度的连杆与转向机构相连接，实现空间连杆机构的运动传动，最终将绕线筒输出的圆周运动传递为所需要的前轮特定的周期摆动。
6. 通过两根与地板固连的长杆及长杆顶部的定滑轮机构实现将重物下降的重力势能转化为动能输出。并设有两个导环，套在长杆上，防止在小车运动过程中重物的晃动。
7. 小车底盘整体低于轮轴，离地面只有10mm，充分降低重心，最大限度的避免了翻车的危险。整个车身设计则较窄，转向灵活，质量轻，载荷分布均匀，传动机构放置在后轮轴处，以免车身受集中载荷而导致车身变形。小车前窄后宽，大致呈三角形。
2.5草图绘制
2.5.1小车整体SW三维视图
2.5.2.主要零件的CAD图及SW三维视图
图纸详见附录
3.制作过程
3.1材料的选择
可供选择的材料为PVC板、有机玻璃、铝板、铝棒等。
根据查阅的资料、历年比赛中各参赛队的作品实物图及我校以往参赛队的加工经验，现拟定：
1. 小车底板、横支撑板、轴支撑板、前支撑板及套环采用厚度为8mm的有机玻璃板；
2. 后轮采用厚度为5mm的有机玻璃板；
3. 定滑轮绕线机构、曲柄均采用厚度为5mm的铝板；
4. 前叉采用直径为25mm的铝棒；
5. 转向叉采用8mm的铝板；
6. 轴采用直径为10mm的铝棒；
7. 绕线筒采用直径为35mm的铝棒；
8. 连接杆采用直径为10mm的铝棒；
9. 后轮轮套采用直径为35mm的铝棒；
10. 大齿轮套采用直径为25mm的铝棒；
11. 采用的轴承其中一种为内径4mm、外径12mm；另一种为内径5mm、外径14mm；
12. 采用两个万向节轴承；
13. 采用两根直径为4mm，长度为450mm的重物导杆；
14. 采用两根直径为10mm，长度为450mm的重物支撑杆；
15. 后轮采用直径为36的聚丙烯棒料。
表3-1已经提供的材料
3.2确定加工工种
根据为期两天的专业技能培训，及通过工程训练中心网站上所包含的相关工 种介绍信息，以及相关书籍的查阅，现确定此次无碳小车加工需要包含以下工种：
1. 激光切割重物导环；
2. 雕铣机加工小车底板及各支撑板；
3. 数控铣床加工后轮与前轮；
4. 数控车床加工两根轴；
5. 普车加工两个后轮套、齿轮套、绕线筒及转向连接杆；
6. 线切割加工曲柄、转向叉、重物横支撑；
7. 磨铣与普车加工前叉；
8. 钳工负责小车最后的装配。
3.3加工制作
已经确定了小车设计方案并绘制出了相应的CAD加工图纸和SW小车实体模型，并根据老师所给的材料及实际所需的加工工种，我们小组开始了具体的加工过程。并对各工种进行了具体分工配合（结合上学期综合实训教学）： 工种提升：张珍珍（特种加工）、蒋金辰（铣工）
1. 张珍珍负责雕铣机加工小车底板、支撑板；进行特种加工技能培训，掌握激光雕刻及线切割的方法。
2. 安渝黔负责数控铣床加工后轮、前轮；磨铣加工前叉；线切割加工曲柄。转向叉及重物横支撑。
3. 蒋金辰负责普车与数车。分别加工后轮套、齿轮套、绕线筒、转向连杆、以及轴。
4. 在大家将所负责的零件加工完成之后，即开始在钳工车间进行组装。
5. 小车调试，在无碳小车调试车间内进行小车的越障调试。记录小车每次的调试参数，寻找最佳的调试办法，已达到越障数目最多，行驶距离最远。
以上几幅图片为我们组在钳工装配车间及小车调试过程中的部分照片。
通过我们三个的明确分工与共同的不懈努力，终于完成了小车各部分零件的加工制作，并根据最初设定的图纸对小车进行装配调试。
在A204小车调配教室中，我们通过改变可调连接杆的长度，以实现前轮的摆动角度，从而控制小车正弦曲线的轨迹。
4.成本预算
4.1已给材料成本
4.2各工种加工成本估算
表4-2节能小车使用材料账目清单
5.成果展示
5.1
．实物图
5.2实物功能
小车满足正确的设计原理，可以实现
通过精心调试，我们自己设计制作的无碳小车已经可以在重物下落的过程中自主前行，并性走出特定的轨迹曲线。重物下落过程平稳，小车前行顺畅，且重物落下后，小车仍可依靠惯性行走一定距离。
通过实际赛道模拟演练，小车大致可以驶过15个木桩而不与之相碰撞，且可纵向行驶完全程。
5.3实物优缺点
分析：
1. 原动轮由两个半径不同的圆柱组成，通过其上绕线实现在小车运动的不同时刻提供不同的驱动力矩，让小车做近似的匀速运动。
2. 连杆与摇杆采用一处内部螺纹连接，以便于控制曲柄摇杆机构的各构件长度，从而精确控制小车所跨障碍物之间的距离。
3. 转向机构能使小车转向轮均匀改变角度，从而使小车平稳的转向。
4. 在车头处，采用前叉连接，前叉与前转向叉之间通过螺纹连接，通过改变前转向叉在前叉上的位置，来调节前轮高度及万向节球铰的高度。
5. 小车车身短板结构，可尽可能减少小车的质量。
优点：小车运动平稳，启动顺畅，调节方便
缺点：装配存在些许误差导致不是特别平稳
6.心得体会
通过此次为期两周的综合实训对无碳小车的进一步研究,更清晰的了解了齿轮传动及能量转化的知识。对我自己的创新设计能力、制造工艺能力、 实际操作能力及工程管理能力等各方面都提出了挑战。这一命题可有效地提高学我们解决工程实际问题的能力和培养学生的创新能力。通过这次的综合实训课程, 对优化我们的知识结构，全面检验和促进我们的理论素养和实践动手能力, 增强创新和竞争意识，提高自己的综合素质起着积极的促进作用。培养了我们大学生的创新设计意识、 综合工程应用能力与团队协作精神，促进学生基础知识与综合能力的培养、理论与实践的有机结合, 养成良好的学风，为优秀人才脱颖而出创造条件。
此次设计的无碳小车利用了重力驱动，从而将重力势能转化为动能，使小车前行。在传动上利用了齿轮传动原理，转向上则利用了曲柄摇杆机构。小车的设计充分利用了本学期所学的机械原理课程及工程力学课程的专业知识，使自己的专业知识得到了巩固和提高。为期两周的学生综合实训是综合型设计与实践训练课程，以机械工程综合设计与综合实训为技术载体，将各个单一工种用产品串接起来，我们得到的不再是孤立的概念，而是具有完整过程的工程概念，在综合设计与综合实训过程中，通过完成本报告可对机械制造整个生产过程和制造技术实习进行一次全面总结。此次课程以项目为目标，采用的教学方法由“以教师为中心”转变为“以学生为中心”，教师起到引导的作用，有效地培养了我们的工程意识和创新意识。通过本环节的实训，使我们可以结合生产实际，并能够综合运用所学的基本理论与技能，完成对专业知识的深入理解。培养我们独立分析问题和解决问题的能力及工程实践的能力。
通过实验中学习、创新、实验的各个过程，我们学习到很多以前认为是不可思议的东西，锻炼了我们的动手操作能力，培养了我们的创新意识，当看到我们的作品最后完成时，我们品尝到了胜利的喜悦，我们的努力终于有了成果。当然，通过实验我们也认识到自身很多的不足。像创新能力、实践能力都是我们需要继续加强锻炼的。我们的知识面也太单一，要加强一些课外知识的学习。
谢辞
通过这次课程设计，我们不仅加强了自己对所掌握的知识的巩固和进一步理解，同时对自己设计进行了一次全面的检验和提升。设计过程中丰富了自己的知识，积累了宝贵的设计经验，获得了一定的设计和能力，能承担一些的设计工作；同时也于此，发现自己还存在不少的知识缺陷，懂得自己要想成为一个杰出的人，我们就应该不断地努力学习知识，充实自己的头脑。
与此同时，我们也学到了很多知识，培养了自学能力和动手能力。并且由原先的被动的接受知识转换为主动的寻求知识，这可以说是学习方法上的一个很大的突破。在以往的传统的学习模式下，我们可能会记住很多的书本知识，但是通过这次实习，我们学会了如何将学到的知识转化为自己的东西，学会了怎么更好的处理知识和实践相结合的问题。 在实训报告的写作过程中也学到了做任何事情所要有的态度和心态，首先做学问要一丝不苟，对于发展过程中出现的任何问题和偏差都不要轻视，要通过正确的途径去解决，在做事情的过程中要有耐心和毅力，不要一遇到困难就达退堂鼓，只要坚持下去就可以找到思路去解决问题的。而且要学会与人合作，这样做起事情来就可以事倍功半。 总之，此次实训过程，我们收获了颇多，即为为期两周的综合实训划上了一个圆满的句号，也为将来的人生之路做好了一个很好的铺垫。
实训得以完成，要感谢的人实在太多了，首先要感肖晓华老师，因为实训是在肖老师的悉心指导和统筹安排下完成的。肖老师渊博的专业知识，严谨的治学态度，精益求精的工作作风，诲人不倦的高尚师德，严以律己、宽以待人的崇高风范，朴实无华、平易近人的人格魅力对我们影响深远。同时也要感谢感谢我们的车削师傅陈劲松、钳工师傅刘辉、数铣师傅程亮等，他们百忙中抽出宝贵的时间对我提出的问题进行耐心的解答，并提出宝贵的意见，使我收获颇多，老师们敏捷的思维、精深的学识、严谨的治学态度是我们学习的楷模，他们对事业孜孜不倦的追求以及志在必得的气魄也都铭刻于我的脑海，催我不断前进！他们循循善诱的教导和一格不拘的思路给予我无尽的启迪。本次实习从选题到完成，每一步都是在各位老师的指导下完成的，倾注了各位老师大量的心血。
各位实训老师的悉心指导、不啬赐教，在最后得使我们很顺利的完成此次课程设计，在此我们表示衷心的感谢!
参考文献
【1】 作者（濮良贵 纪名刚），题名【机械传动】，刊名【机械设计】，出版年
2006-05，起止页码6-10。
【2】 作者（濮良贵 纪名刚），题名【滚动轴承】，刊名【机械设计】，出版年
2006-05，起止页码6-10。
【3】 作者（胡仁喜 温正 王渊峰），题名【装配体的运用】，刊名
【SolidWorks2007中文版标注教程】，出版年2007-07,起止页码11-12。
【4】 作者（胡仁喜 温正 王渊峰），题名【零件草绘特征】，刊名
【SolidWorks2007中文版标注教程】，出版年2007-07,起止页码21-34。
【5】 作者（郭圣路 王广兴），题名【常用基本零件类设计】，刊名
【SolidWorks2007中文版标注教程】，出版年2007-09，起止页码
【6】 作者（郭圣路 王广兴），题名【装配体设计】，刊名【SolidWorks2007
中文版标注教程】，出版年2007-09，起止页码11-12。
【7】 作者（孙恒 陈作模 葛文杰），题名【齿轮机构及其设计】，刊名【机械
原理】，出版年2006-05，起止页码6-10。
综合实训 无碳小车设计与制作
附录
大齿轮„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„附录一 大齿轮套„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„附录二 底板„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„附录三 后轮„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„附录四 后轮套1、2„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„附录五 前支架„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„附录六 前叉„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„附录七 曲柄„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„附录八 绕线筒„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„附录九 轴„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„附录十 转向叉„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„附录十一 重物横支撑„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„附录十二 小齿轮„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„附录十三 连接杆„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„附录十四 前支架支撑板„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„附录十五 重物导环„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„附录十六 轴支架„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„附录十七 零件三维图„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„附录十八
目录
1.项目研制„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„3
1.1 研究背景„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„3
1.2 研制目的„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„3
2.设计过程„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„4
2.1 前期调研„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„4
2.1.1设计主题与要求分析„„„„„„„„„„„„„„„„„„„4
2.1.2命题分析„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„5
2.1.3查阅资料„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„5
2.2设计思路„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„5
2.3设计原理„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„6
2.3.1 小车路线计算„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„7
2.3.2 小车车轮与滚筒及传动齿轮直径计算„„„„„„„„„„„„8
2.3.3 小车受力及速度分析„„„„„„„„„„„„„„„„„„„8
2.4 方案确定„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„9
2.5 草图绘制„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„9
2.5.1小车整体SW三维视图„„„„„„„„„„„„„„„„„„9
2.5.2其他主要零部件的CAD出图及SW三维视图„„„„„„„„„10
3.制作过程„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„10
3.1 材料选择„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„10
3.2 确定工种„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„11
3.3 加工制作„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„12
4.成本预算„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„13
4.1 已给材料成本„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„13
4.2 各工种加工成本预算„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„15
5.成果„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„16
5.1 实物图„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„16
5.2 实物功能„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„17
5.3 实物优缺点„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„17
6.心得体会„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„17
7.谢辞„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„19
8.参考文献„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„20
9.附录„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„21 大齿轮„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„附录一 大齿轮套„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„附录二 底板„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„附录三 后轮„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„附录四 后轮套1、2„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„附录五 前支架„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„附录六 前叉„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„附录七 曲柄„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„附录八 绕线筒„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„附录九 轴„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„附录十 转向叉„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„附录十一 重物横支撑„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„附录十二 小齿轮„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„附录十三 连接杆„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„附录十四 前支架支撑板„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„附录十五 重物导环„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„附录十六
轴支架„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„附录十七
零件三维图„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„附录十八
1．项目研制
1.1研究背景
无碳对于当今人们的生活来说，已变得越来越重要。当前的能源危机、资源
危机及环境污染已逐渐威胁到人们的生存与社会的发展。为了维护人与自然的和谐发展，针对第三届全国大学生工程训练综合能力竞赛的主题，结合机电工程学院的学生综合培训，现对无碳小车的设计制作进行深入探讨，并付诸实践。以期对无碳小车的改进发展做出一些贡献，并充分利用两周的综合培训时间，锻炼学生自主学习能力。
工程训练中心构建了学科交叉、多层次、模块化的实训与工程实践教学体系，为全校大学生开设工程认知、工程基础训练、工程综合训练与综合创新等四个层次教学课程，以本科生培养为主，贯通四年本科教育的全过程。
为期两周的学生综合实训是综合型设计与实践训练课程，以机械工程综合设
计与综合实训为技术载体，将各个单一工种用产品串接起来，大家得到的不再是孤立的概念，而是具有完整过程的工程概念，在综合设计与综合实训过程中，通过完成本报告可对机械制造整个生产过程和制造技术实习进行一次全面总结。以项目为目标，采用的教学方法由“以教师为中心”转变为“以学生为中心”，教师起到引导的作用，有效地培养了学生的工程意识和创新意识。通过本环节的实训，结合生产实际，并能够综合运用所学的基本理论与技能，完成对专业知识的深入理解。培养学生独立分析问题和解决问题的能力及工程实践的能力。
此次学生综合实训课程的基本要求是：（1）能综合运用机械制造工艺学及相
关专业课程，独立地分析和解决机械加工工艺问题；（2）能初步具备设计一个一般复杂程度作品的工艺规程的能力。（3）能根据设计作品的技术要求，运用设计的基本原理和方法，学会拟订设计方案，完成其结构设计 ；（4）能结合金工实习中学到的实践知识，进一步巩固机械工程实践课程的基本操作技能训练，完成夹具的生产加工及装配。
“无碳小车”，顾名思义，就是小车行走所需的动力不得采用任何其他能量，仅能借助某一重物重力势能的带动。看似简单的命题却对学生的创新设计能力、制造工艺能力、 实际操作能力及工程管理能力等各方面都提出了挑战。这一命题可有效地提高学生解决工程实际问题的能力和培养学生的创新能力。
1.2研制目的
这次综合实训通过命题1——无碳小车的设计与制作, 对优化学生的知识
结构，全面检验和促进参赛学生的理论素养和实践动手能力, 增强创新和竞争意识，提高学生的综合素质起着积极的促进作用。培养了我们大学生的创新设计意识、 综合工程应用能力与团队协作精神，促进学生基础知识与综合能力的培养、理论与实践的有机结合, 养成良好的学风，为优秀人才脱颖而出创造条件。 此次为期两周的自主研究制作过程，诣在培养学生的动手实践能力、增加学生的专业知识。在此次的工程实训课程中继续进行无碳小车的设计与制作,通过对小车的结构设计,受力分析,速度与加速度等进行分析计算,使小车能达到预期要求,规避障碍物,并沿特定S型轨迹行驶。
希望通过此次的综合实践学习，能使学生学习到众多工艺知识，增强学生的
工程实践能力和绘图能力，提高学生的包括工程素质在内的综合素质，培养创新精神。
2.设计过程
2.1前期调研
2.1.1 设计主题与要求分析
本次所选题目主题为“节能小车的设计与制作”，所选方向为小车自主行驶
S形曲线。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。每个组要提交包括相关的设计、工艺、成本分析和工程管理等在内的报告。
以重力势能驱动的具有方向控制功能的自行小车，即设计一种小车，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。
此次命题的要求为：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、小车结构不限（可以是3轮或者4轮结构），传动不限（齿轮传动、带
传动等）。4、作品的优劣以相同能量按规定行驶的距离越远越优。5、小车整体尺寸长×宽控制在200×150mm的范围内。6、材料为PVC板、有机玻璃、铝板、铝棒（具体规格见下表）等。7、作品的零件需要3个以上的工种加工、装配才能完成。
2.1.2命题分析
1. 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。
2. 赛道宽度为2米，赛道边界线是40*60mm矩形钢管。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
3. 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。
4. 依据设计作品，每组同学需完成后轮、轴、底板、支承、齿轮等的规范图纸。对有完整零件图和装配图的小组成员加分奖励。每组同学需完成作品零件车轮、轴、支承、底板等的加工。
2.1.3查阅资料
此次的命题一为全国大学生工程训练综合能力竞赛命题。鉴于该活动今年已
是第三届，我校也是第二次参与此次竞赛，相关设计制作资料丰富。查阅资料的途径有：1、通过在工程训练中心网站上下载全国第三届大学生工程训练综合能力竞赛即无碳小车设计大赛压缩包，观看压缩包内的历年比赛中优秀参赛队所设计的小车实物及相关制作调试视频。2、上网查阅小车运动机构及原理，确定最佳方案。3、通过工程训练中心网站上的工种介绍视频及书本知识，确定小车制作所需的工种及材料。4、通过网络、书本及现场操作，学习并掌握各工种的加工方法，确定具体的加工方案。
2.2设计思路
采用重物下落过程直接带动小车行走的方式： 将重物用细绳连接，绕过小
车架上的两个定滑轮，最后缠绕在小车后轮上方的齿轮轴上，重物下落时拉动细绳，让齿轮轴转动，通过齿轮外啮合的方式驱动后轮轴转动，让重物下落直接带动小车行走。
根据能量守恒定律，物块下落的重力势能直接转化成动能时，能量损失最
少，所以小车前进的能量来源直接由重物下落过程中减少的重力势能。
根据小车功能设计要求，小车前进的路线具有一定周期性；考虑到小车转向
时有一定的能量损失，小车前进的路线应该最优取得。
表2-1间距变化对应距离
取小车行走一个周期的距离为2618-2899mm，以保证间距在900-1100mm 范围内小车的振幅在400-500之间；
2.3设计原理
原理简述：
要求：给定一定重力势能，根据能量转换原理，将该重力势能转换为机械能并以此驱动小车行走的装置。要求小车行走过程中完成所有动作所需的能量均由此能量转换获得，不可使用任何其他的能量来源。给定重力势能为4焦耳（取g=10m/s2），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，不允许掉落。小车为三轮结构，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。
通过重物下落的重力，带动原动轮旋转，从而带动驱动轮转动。原动轮由两个半径不同的圆柱组成，通过其上绕线实现在小车运动的不同时刻提供不同的驱动力矩，让小车做近似的匀速运动。半径最大的圆柱提供较大的转动力矩，完成小车的启动，启动后线绕在半径较小的圆柱上，此时驱动力矩和阻力矩相等，实现小车的匀速运动，可以减小重物与小车碰撞的能量损失。通过转向机构的摆动实现小车做曲线运动。具体原理如下：
2.3.1小车路线计算
设定小车行驶到正弦曲线的峰处时离障碍物的安全距离为300mm，根据老师提供的数据,测出一个周期内小车后轮轴中心运动轨迹的长度为2637.6mm
2.3.2小车车轮与滚筒及传动齿轮直径计算
1. 小车行驶一个周期，前轮转向机构只能往复一次，所以设定小车行驶一个周期后轮转动6圈，传动比则为6:1，则小车后轮的直径D=2637.6/(3.14*6)=140mm，综合考虑，取小车后轮的直径为D1=140mm，宽度5mm, ,后轮孔径为D2=20mm。主动轮与后轮轴应采用死连接，是主动轮和轴同步运动；从动轮与轴之间应有相对运动，故采用滚动轴承连接。所以分别设计两种后轮套以实现上述两种运动：主动轮套内孔直径 D3=4mm；从动轮套内孔直径为D4=12mm。后轮与轴支撑板处均采用内径为4mm，外径为12mm的滚动轴承与轴连接。故轴上与两轮及支撑板连接处的直径d=4mm。小轮直径D5=34mm。
2. 由于经过试验分析确定传动比为6:1，传动过程选择一对齿轮来完成，模数0.5，大、小齿轮齿数分别为150、25。则大齿轮的分度圆直径D=MZ=75mm；小齿轮的分度圆直径D=MZ=12.5mm。小齿轮死连接在后轮轴上，大齿轮应死连接在装有绕线筒的轴上，以实现定值速度比传动。
3. 在重物下落的过程中，滚筒转过的圈数n=H/（∏d），H=重物下落的距离，d=滚筒直径。由公式可知，当d减小时，后轮转过的圈数增大，行程增加。但由mgd/2=fkmg可知，此时启动驱动力矩会减少，所以不利于启动。所以采用阶梯状绕线筒，从而使小车在启动时获得较大力矩，可以正常启动。
4. 综上考虑，绕线筒由两个直径不同的滚筒组成。由H=400mm，则取大滚筒直径为24mm，轴向长度为4mm；小滚筒直径为10mm，轴向长度为15mm。
2.3.3小车运动分析
1. 重力驱动阶段：重力为1N的重物从静止释放开始下落，通过绳子的拉力带
动滚筒转动。由于滚筒与大齿轮安装在一根轴上，小齿轮与后轮安装在同一根轴上。所以转动通过大齿轮传递到后轮，二者以6：1的传动比转动，驱动小车前进。传动杆的转动在另一端改变转向轮的前进方向，从而实现及时转向以避开障碍物。该阶段一直持续到重物落到小车上。
2. 惯性前进阶段：在前一阶段中一部分转化为小车动能，因而重物落下后，小车靠自身惯性能继续前进一段距离。该阶段的转动与第一阶段相同。
2.4方案确定
鉴于上述分析，最终确定方案为：
1. 后轮直径140mm，前轮直径34mm，齿轮、绕线筒及两后轮轮套如上述。
2. 后轮轴为阶梯轴（应力分析，最大强度校核及弯曲应力校核，防止轴因为过细无法承受巨大转矩而剪短）除与两轮及后轮支撑板连接处直径为4mm外，中间部分直径为8mm，且为防止轴向滑动，在直径8mm与直径4mm处分别设置两段直径为5mm，长度为4mm的阶梯，抵住轴承内圈，起到轴套的作用。
3. 车体前部通过前叉、一个横向及两个垂直底板的支撑板实现前轮与车体的连接。具体为：前轮通过内径为4mm，外径为12mm的滚动轴承与前叉固定；前叉中部为直径为5mm的轴段，通过内径为5mm，外径为14mm的轴承与横向支撑板相连接。顶部为M3的螺旋面，与前转向叉相连接。
4. 转向机构通过万向节连接。万向节主要链接前转向叉与可调长度的连杆。
5. 通过在绕线筒所在轴上连接另一个转向叉与万向节，再与可调长度的连杆与转向机构相连接，实现空间连杆机构的运动传动，最终将绕线筒输出的圆周运动传递为所需要的前轮特定的周期摆动。
6. 通过两根与地板固连的长杆及长杆顶部的定滑轮机构实现将重物下降的重力势能转化为动能输出。并设有两个导环，套在长杆上，防止在小车运动过程中重物的晃动。
7. 小车底盘整体低于轮轴，离地面只有10mm，充分降低重心，最大限度的避免了翻车的危险。整个车身设计则较窄，转向灵活，质量轻，载荷分布均匀，传动机构放置在后轮轴处，以免车身受集中载荷而导致车身变形。小车前窄后宽，大致呈三角形。
2.5草图绘制
2.5.1小车整体SW三维视图
2.5.2.主要零件的CAD图及SW三维视图
图纸详见附录
3.制作过程
3.1材料的选择
可供选择的材料为PVC板、有机玻璃、铝板、铝棒等。
根据查阅的资料、历年比赛中各参赛队的作品实物图及我校以往参赛队的加工经验，现拟定：
1. 小车底板、横支撑板、轴支撑板、前支撑板及套环采用厚度为8mm的有机玻璃板；
2. 后轮采用厚度为5mm的有机玻璃板；
3. 定滑轮绕线机构、曲柄均采用厚度为5mm的铝板；
4. 前叉采用直径为25mm的铝棒；
5. 转向叉采用8mm的铝板；
6. 轴采用直径为10mm的铝棒；
7. 绕线筒采用直径为35mm的铝棒；
8. 连接杆采用直径为10mm的铝棒；
9. 后轮轮套采用直径为35mm的铝棒；
10. 大齿轮套采用直径为25mm的铝棒；
11. 采用的轴承其中一种为内径4mm、外径12mm；另一种为内径5mm、外径14mm；
12. 采用两个万向节轴承；
13. 采用两根直径为4mm，长度为450mm的重物导杆；
14. 采用两根直径为10mm，长度为450mm的重物支撑杆；
15. 后轮采用直径为36的聚丙烯棒料。
表3-1已经提供的材料
3.2确定加工工种
根据为期两天的专业技能培训，及通过工程训练中心网站上所包含的相关工 种介绍信息，以及相关书籍的查阅，现确定此次无碳小车加工需要包含以下工种：
1. 激光切割重物导环；
2. 雕铣机加工小车底板及各支撑板；
3. 数控铣床加工后轮与前轮；
4. 数控车床加工两根轴；
5. 普车加工两个后轮套、齿轮套、绕线筒及转向连接杆；
6. 线切割加工曲柄、转向叉、重物横支撑；
7. 磨铣与普车加工前叉；
8. 钳工负责小车最后的装配。
3.3加工制作
已经确定了小车设计方案并绘制出了相应的CAD加工图纸和SW小车实体模型，并根据老师所给的材料及实际所需的加工工种，我们小组开始了具体的加工过程。并对各工种进行了具体分工配合（结合上学期综合实训教学）： 工种提升：张珍珍（特种加工）、蒋金辰（铣工）
1. 张珍珍负责雕铣机加工小车底板、支撑板；进行特种加工技能培训，掌握激光雕刻及线切割的方法。
2. 安渝黔负责数控铣床加工后轮、前轮；磨铣加工前叉；线切割加工曲柄。转向叉及重物横支撑。
3. 蒋金辰负责普车与数车。分别加工后轮套、齿轮套、绕线筒、转向连杆、以及轴。
4. 在大家将所负责的零件加工完成之后，即开始在钳工车间进行组装。
5. 小车调试，在无碳小车调试车间内进行小车的越障调试。记录小车每次的调试参数，寻找最佳的调试办法，已达到越障数目最多，行驶距离最远。
以上几幅图片为我们组在钳工装配车间及小车调试过程中的部分照片。
通过我们三个的明确分工与共同的不懈努力，终于完成了小车各部分零件的加工制作，并根据最初设定的图纸对小车进行装配调试。
在A204小车调配教室中，我们通过改变可调连接杆的长度，以实现前轮的摆动角度，从而控制小车正弦曲线的轨迹。
4.成本预算
4.1已给材料成本
4.2各工种加工成本估算
表4-2节能小车使用材料账目清单
5.成果展示
5.1
．实物图
5.2实物功能
小车满足正确的设计原理，可以实现
通过精心调试，我们自己设计制作的无碳小车已经可以在重物下落的过程中自主前行，并性走出特定的轨迹曲线。重物下落过程平稳，小车前行顺畅，且重物落下后，小车仍可依靠惯性行走一定距离。
通过实际赛道模拟演练，小车大致可以驶过15个木桩而不与之相碰撞，且可纵向行驶完全程。
5.3实物优缺点
分析：
1. 原动轮由两个半径不同的圆柱组成，通过其上绕线实现在小车运动的不同时刻提供不同的驱动力矩，让小车做近似的匀速运动。
2. 连杆与摇杆采用一处内部螺纹连接，以便于控制曲柄摇杆机构的各构件长度，从而精确控制小车所跨障碍物之间的距离。
3. 转向机构能使小车转向轮均匀改变角度，从而使小车平稳的转向。
4. 在车头处，采用前叉连接，前叉与前转向叉之间通过螺纹连接，通过改变前转向叉在前叉上的位置，来调节前轮高度及万向节球铰的高度。
5. 小车车身短板结构，可尽可能减少小车的质量。
优点：小车运动平稳，启动顺畅，调节方便
缺点：装配存在些许误差导致不是特别平稳
6.心得体会
通过此次为期两周的综合实训对无碳小车的进一步研究,更清晰的了解了齿轮传动及能量转化的知识。对我自己的创新设计能力、制造工艺能力、 实际操作能力及工程管理能力等各方面都提出了挑战。这一命题可有效地提高学我们解决工程实际问题的能力和培养学生的创新能力。通过这次的综合实训课程, 对优化我们的知识结构，全面检验和促进我们的理论素养和实践动手能力, 增强创新和竞争意识，提高自己的综合素质起着积极的促进作用。培养了我们大学生的创新设计意识、 综合工程应用能力与团队协作精神，促进学生基础知识与综合能力的培养、理论与实践的有机结合, 养成良好的学风，为优秀人才脱颖而出创造条件。
此次设计的无碳小车利用了重力驱动，从而将重力势能转化为动能，使小车前行。在传动上利用了齿轮传动原理，转向上则利用了曲柄摇杆机构。小车的设计充分利用了本学期所学的机械原理课程及工程力学课程的专业知识，使自己的专业知识得到了巩固和提高。为期两周的学生综合实训是综合型设计与实践训练课程，以机械工程综合设计与综合实训为技术载体，将各个单一工种用产品串接起来，我们得到的不再是孤立的概念，而是具有完整过程的工程概念，在综合设计与综合实训过程中，通过完成本报告可对机械制造整个生产过程和制造技术实习进行一次全面总结。此次课程以项目为目标，采用的教学方法由“以教师为中心”转变为“以学生为中心”，教师起到引导的作用，有效地培养了我们的工程意识和创新意识。通过本环节的实训，使我们可以结合生产实际，并能够综合运用所学的基本理论与技能，完成对专业知识的深入理解。培养我们独立分析问题和解决问题的能力及工程实践的能力。
通过实验中学习、创新、实验的各个过程，我们学习到很多以前认为是不可思议的东西，锻炼了我们的动手操作能力，培养了我们的创新意识，当看到我们的作品最后完成时，我们品尝到了胜利的喜悦，我们的努力终于有了成果。当然，通过实验我们也认识到自身很多的不足。像创新能力、实践能力都是我们需要继续加强锻炼的。我们的知识面也太单一，要加强一些课外知识的学习。
谢辞
通过这次课程设计，我们不仅加强了自己对所掌握的知识的巩固和进一步理解，同时对自己设计进行了一次全面的检验和提升。设计过程中丰富了自己的知识，积累了宝贵的设计经验，获得了一定的设计和能力，能承担一些的设计工作；同时也于此，发现自己还存在不少的知识缺陷，懂得自己要想成为一个杰出的人，我们就应该不断地努力学习知识，充实自己的头脑。
与此同时，我们也学到了很多知识，培养了自学能力和动手能力。并且由原先的被动的接受知识转换为主动的寻求知识，这可以说是学习方法上的一个很大的突破。在以往的传统的学习模式下，我们可能会记住很多的书本知识，但是通过这次实习，我们学会了如何将学到的知识转化为自己的东西，学会了怎么更好的处理知识和实践相结合的问题。 在实训报告的写作过程中也学到了做任何事情所要有的态度和心态，首先做学问要一丝不苟，对于发展过程中出现的任何问题和偏差都不要轻视，要通过正确的途径去解决，在做事情的过程中要有耐心和毅力，不要一遇到困难就达退堂鼓，只要坚持下去就可以找到思路去解决问题的。而且要学会与人合作，这样做起事情来就可以事倍功半。 总之，此次实训过程，我们收获了颇多，即为为期两周的综合实训划上了一个圆满的句号，也为将来的人生之路做好了一个很好的铺垫。
实训得以完成，要感谢的人实在太多了，首先要感肖晓华老师，因为实训是在肖老师的悉心指导和统筹安排下完成的。肖老师渊博的专业知识，严谨的治学态度，精益求精的工作作风，诲人不倦的高尚师德，严以律己、宽以待人的崇高风范，朴实无华、平易近人的人格魅力对我们影响深远。同时也要感谢感谢我们的车削师傅陈劲松、钳工师傅刘辉、数铣师傅程亮等，他们百忙中抽出宝贵的时间对我提出的问题进行耐心的解答，并提出宝贵的意见，使我收获颇多，老师们敏捷的思维、精深的学识、严谨的治学态度是我们学习的楷模，他们对事业孜孜不倦的追求以及志在必得的气魄也都铭刻于我的脑海，催我不断前进！他们循循善诱的教导和一格不拘的思路给予我无尽的启迪。本次实习从选题到完成，每一步都是在各位老师的指导下完成的，倾注了各位老师大量的心血。
各位实训老师的悉心指导、不啬赐教，在最后得使我们很顺利的完成此次课程设计，在此我们表示衷心的感谢!
参考文献
【1】 作者（濮良贵 纪名刚），题名【机械传动】，刊名【机械设计】，出版年
2006-05，起止页码6-10。
【2】 作者（濮良贵 纪名刚），题名【滚动轴承】，刊名【机械设计】，出版年
2006-05，起止页码6-10。
【3】 作者（胡仁喜 温正 王渊峰），题名【装配体的运用】，刊名
【SolidWorks2007中文版标注教程】，出版年2007-07,起止页码11-12。
【4】 作者（胡仁喜 温正 王渊峰），题名【零件草绘特征】，刊名
【SolidWorks2007中文版标注教程】，出版年2007-07,起止页码21-34。
【5】 作者（郭圣路 王广兴），题名【常用基本零件类设计】，刊名
【SolidWorks2007中文版标注教程】，出版年2007-09，起止页码
【6】 作者（郭圣路 王广兴），题名【装配体设计】，刊名【SolidWorks2007
中文版标注教程】，出版年2007-09，起止页码11-12。
【7】 作者（孙恒 陈作模 葛文杰），题名【齿轮机构及其设计】，刊名【机械
原理】，出版年2006-05，起止页码6-10。
综合实训 无碳小车设计与制作
附录
大齿轮„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„附录一 大齿轮套„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„附录二 底板„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„附录三 后轮„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„附录四 后轮套1、2„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„附录五 前支架„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„附录六 前叉„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„附录七 曲柄„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„附录八 绕线筒„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„附录九 轴„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„附录十 转向叉„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„附录十一 重物横支撑„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„附录十二 小齿轮„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„附录十三 连接杆„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„附录十四 前支架支撑板„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„附录十五 重物导环„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„附录十六 轴支架„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„附录十七 零件三维图„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„附录十八