Siirrettävä silta: 10 vaihetta

2024 Kirjoittaja: John Day | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2024-01-30 09:01

Olemme META_XIII, joka tulee Michiganin yliopiston ja Shanghain Jiao Tongin yliopiston yhteisestä instituutista (JI). Tämä esittelykäsikirja on tehty VG100 -kurssisuunnitelmaamme, joka on Arduinon ohjaama siirrettävä silta.

JI: n perustivat yhdessä vuonna 2006 kaksi johtavaa yliopistoa, UM ja SJTU. JI johtaa kansainvälistä koulutusyhteistyötä Kiinassa, ja se sisältää sekä amerikkalaisia että kiinalaisia opetustyylejä. Se sijaitsee SJTU: n Minhang -kampuksella Shanghain lounaisosassa, jossa teknologiayritykset klusteroivat.

VG100: ssa on kaksi kurssiprojektia, jotka molemmat edellyttävät analysointia, ajoitusta ja yhteistyötä. Tämä kurssi valmistaa opiskelijoita insinööreiksi, joilla on 4 pätevyyttä, joita JI arvostaa, kansainvälistyminen, tieteidenvälinen, innovaatio ja laatu. Project1 -kilpailussa jokaisen ryhmän tulee rakentaa "siirrettävä silta" määritellyistä materiaaleista, ja sillan suorituskyky pelipäivänä vaikuttaa suuresti kurssin laatuun.

Pelipäivänä kaikkien 19 ryhmän tulee tulla laboratorioon JI -rakennuksessa ja suorittaa useita testejä. Ensimmäinen osa on toimintatesti, jossa siltojen pitäisi pystyä pysäyttämään autot ja avaamaan ne aluksen ohittamiseksi. Saimme koko prosessin onnistuneesti päätökseen ja saimme täyden arvosanan. Testien toinen osa on koko- ja kuormitustestit. Lisää pisteitä saavutetaan, jos silta on kevyempi ja parempi kantavuus. Voisimme kestää 1 kg 2,83 mm: n muotomuuttujissa. Olimme estetiikan kannalta 9. sijalla ja painotestissä 8. sijalla.

Lopulta silta sai arvosanan 76,7 ja sijoittui neljänneksi.

Alla on lyhyt versio säännöistä:

Toimintojen testausprosessi

a. Auto A voi ohittaa sillan.

b. Kun A on edelleen sillalla, suuri alus C lähestyy siltaa alta.

c. Silta voi tunnistaa C: n ja nostaa itsensä sen jälkeen, kun auto A poistuu sillalta ja antaa C: n kulkea alla.

d. C -ohituksen jälkeen silta voi palata normaaliksi 15 sekunnissa.

Kuormitustesti

Joitakin pieniä painoja laitetaan sillalle 100 g enemmän joka kerta. Painot lisätään enintään 1 kg: iin tai kunnes taipuma saavuttaa 4 mm, ja tallenna sitten tiedot.

C. kokotesti

Sillan kokonaismassa (sisältäen piirin osan paitsi paristot) tallennetaan ja verrataan muihin ryhmiin.

Videolinkit: Napsauta tätä ja nauti gameday bridge -videostamme!

Toivomme, että johdanto voi jättää sinusta yleisen vaikutelman.

Vaihe 1: Käsitekaavio

Vaihe 2: Analyysi

Tässä on joitain selityksiä laskelmillemme sillan muodon muuttujista, jotta voisimme suunnitella erittäin kevyen rakenteen, joka kestää teoriassa enemmän painoa.

Tämä osa sisältää voiman analyysin ja integraalin tuntemuksen. Toivomme, että tämä auttaa sinua ymmärtämään periaatteen ja soveltamaan sitä vastaaviin tilanteisiin siltaa rakennettaessa.

Vaihe 3: Materiaaliluettelo ：

** Puuliiman, puuvillalankojen, vahapaperin ja muiden työkalujen hinta ei sisälly hintaan.

Tässä on joitain hyperlinkkejä tuotteille, joita voit ostaa Taobaosta.

Arduino Uno （21.90）

Leipälauta (6.24)

Liitäntäjohdot (27,61)

Motor Driving Board L298N (10,43 euroa)

Infrapuna-anturit 2-30cm 3.3V-5V （31.00）

Mikroservo (8.81)

Vaihdemoottori (30,00)

Balsa -puulevy (402,5)

Balsa -puulaatta （232.06）

Veitsi (38,40)

Sarana (12,76)

Vaihe 4: Piirikaavio

Yllä on lyhyt kytkentäkaavio. Eriväriset johdot on kytkettävä vastaaviin logiikkasuuttimiin. Kaikki punaiset johdot tarkoittavat 9 V: n virtalähdettä. Kaikki mustat johdot tarkoittavat maata. Vihreä johto tarkoittaa vihreää LEDiä, kun vaaleanpunainen johto tarkoittaa punaista LEDiä.

Kaksi vaihdemoottoria, joiden nopeus on 100 kierrosta sekunnissa, tarjoavat päävoiman sillan nostamiseen. Niitä ajaa halpa moottoriajuri, L298N ydimetön moottoriajuri.

Micro Servo on suunniteltu kääntämään tikkua, joka estää auton ohittamasta siltaa sillan nostamisen jälkeen. Se voi kääntyä 90 astetta ja palata alkuperäiseen paikkaan.

Neljä infrapuna -anturia ovat välttämättömiä auton ja aluksen havaitsemisessa. Niistä voi olla apua päätettäessä, milloin silta tulee nostaa ja laskea.

Koko prosessi, joka täyttää toimintatestien vaatimukset, on suoritettava seuraavasti:

· Anturi 1 havaitsee auton A lähestymisen.

· Anturi 3 havaitsee auton A lähdön. Sitten hammaspyörämoottorit alkavat käydä ja nostavat sillan sopivalle korkeudelle aluksen C ohitukseen.

· Anturi 4 havaitsee aluksen C lähdön. Ne lähettävät signaalit Arduinolle. Vaihdemoottorit alkavat 15 sekunnin kuluttua peruuttaa ja laittaa sillan alas.

· Mikroservo palaa alkuperäiseen tilaansa ja vihreä LED -valo antaa valoa osoittaakseen B -auton ohituksen.

** Huomaa, että infrapuna -anturit, joita käytämme sillan rakentamiseen, eivät ole täysin samat yllä olevan kaavion kanssa. Valitsemme jonkinlaisen halvemman, joka voi olla yhtä hyödyllinen. Tällainen kuva näkyy materiaaliluettelossa.

Vaihe 5: Tee kansi

a. Leikkaa neljä 1m*120mm*3mm levyä 50 cm pitkiksi.

b. Piirrä useita lähekkäin olevia suorakulmioita, joiden koko on 4 cm pitkä ja 3 cm leveä. Varaa 2 cm leveä tila kummallekin puolelle ja 0,5 cm leveä kolmioiden väliin. Leikkaa nämä kolmiot veitsillä. ** Varo rikkomasta sivua.

c. Kiinnitä joka toinen levy yhteen puuliimalla. Aseta ja kiinnitä pala vahapaperia kansien molemmille puolille.

Vaihe 6: Valmista kehykset

a. Leikkaa 3 mm: n puulaatat 15 cm: n, 35 cm: n ja 38 cm: n pituisiksi. Säädä niiden päät hieman oikeaan muotoon, jotta ne sopivat runkoon ilman rakoja. Liimaa ne yhteen. Tee sitten vielä kolme samanlaista kolmioa.

b. Leikkaa useita sopivan kokoisia 3 mm: n puurunkoja. Kiinnitä ne (a) puukolmioihin muodostaen useita erikokoisia tasakylkisiä kolmioita. (Tämä askel on lisätä sen pystysuoraa vakautta ja kauneutta.)

c. Leikkaa ja liimaa useita 2 mm: n puulastuja liitososiin niiden vahvistamiseksi.

d. Leikkaa useita 5 mm: n puurunkoja 23 cm: iin. Aseta kaksi (c) puukolmiota erilleen toisistaan 23 cm: n etäisyydellä. Kiinnitä kuusi rimaa kolmioiden väliin. Varmista, että ne ovat yhtä kaukana. Tee sitten toinen samanlainen.

e. Käytä 5 mm: n oikean kokoisia puurimoja täyttääksesi (d) kuuden latinan välisen tilan, jolla on samanlaiset trigonaaliset muodot. Kiinnitä ne yhteen. (d, e askel on lisätä sen sivuttaista vakautta, joka on tarkoitus testata, mutta perutaan jostain syystä. Joten tämä rakenne on tarpeeton.)

Vaihe 7: Kokoonpano

a. Kiinnitä kansi kehykseen. Toisen kehyksen kärjen tulisi ylittää levyn reuna, kun taas toinen vetäytyy sisään.

b. Leikkaa yksi (a) levystä 35 cm pitkäksi

Vaihe 8: Täydellisyys

a. Poraa neljä pientä reikää 35 cm: n pituisen levyn toiseen päähän. Poraa kaksi vastaavaa reikää 24 cm pitkälle levylle. Liitä ne saranalla ja ruuveilla.

b. Leikkaa neljä 8 mm: n puurunkoa 15 cm: n pituisiksi. Poraa reikä jokaiseen lattaan 12 cm korkeuteen. Kiinnitä kaksi rimaa jokaiseen lautaan rinnakkain 18 cm: n etäisyydellä. Leikkaa sitten neljä 6 cm: n tikkua "tornien" vahvistamiseksi.

c. Kiinnitä palkki kahden riman yli.

d. Poraa kaksi reikää kahden levyn toiseen päähän. Pujota puuvillalangat siltalevyjen ja pystysuorien lattojen reikien läpi.

e. Poraa kuusi reikää molempien kansien päihin varmistaaksesi, että ne voidaan kiinnittää vasteisiin ruuveilla.

Vaihe 9: Piirikokoonpano

a. Leikkaa kaksi 2 cm puukuutiota ja liimaa ne saranoidun kannen reunaan viimeisessä vaiheessa. Liimaa sitten hammaspyörämoottori kuutioon. Liimaa kierteen pää karaan 502: lla.

b. Liimaa kaksi infrapuna -anturia alaspäin kahteen poikkipalkkiin (a). Liimaa kaksi muuta infrapuna -anturia kehyksen molemmille puolille ja säädä ne sopiviksi aluksen havaitsemiseksi.

c. Liimaa mikropalvelu yhteen sillan liikkuvan osan lattaan. Liimaa sitten puutikku siihen esteportiksi.

d. Leikkaa pieni osa leipälevyä ja kiinnitä se sillan liikkuvan osan toiseen lattaan. Aseta punainen LED ja vihreä LED pienelle leipälevylle.

e. Liitä kaikki johdot ja testaa toistuvasti varmistaaksesi Arduino -koodin toteutettavuuden.

Vaihe 10: Lopullinen järjestelmänäkymä

Kiitos, että viittasit oppaaseemme!

Toivomme, että se voi antaa sinulle inspiraatiota, kun suunnittelet siirrettävää siltaa.