Подвижный мост: 10 ступеней

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:51

Мы - META_XIII, мы из Объединенного института Мичиганского университета и Шанхайского университета Цзяо Тонг (JI). Это демонстрационное руководство создано для нашего курсового проекта VG100, подвижного моста, управляемого Arduino.

JI была совместно создана в 2006 году двумя ведущими университетами, UM и SJTU. JI возглавляет международное сотрудничество в области образования в Китае, используя как американский, так и китайский стили обучения. Он расположен в кампусе Минханг SJTU, на юго-западе Шанхая, где объединяются технологические компании.

В VG100 есть два курсовых проекта, оба из которых требуют анализа, планирования и сотрудничества. Этот курс готовит студентов к тому, чтобы стать инженерами с 4 квалификациями, которые высоко оценивает JI: интернационализация, междисциплинарность, инновации и качество. В конкурсе Project1 каждая группа должна построить «передвижной мост» из определенных материалов, и производительность моста в день игры имеет большое значение для оценки курса.

В день игры все 19 групп должны прийти в лабораторию в здании JI и выполнить несколько частей тестов. Первая часть - это функциональный тест, когда мосты должны иметь возможность останавливать автомобили, а затем открываться, чтобы пропустить корабль. Мы успешно выполнили весь процесс и получили полную оценку. Вторая часть тестов - это размерные и нагрузочные тесты. Если мост легче и лучше выдерживает нагрузку, будет получено больше очков. Мы могли выдержать 1 кг в пределах 2,83 мм. Мы заняли 9-е место с точки зрения эстетики и 8-е место в весовом тесте.

В итоге наш мост получил оценку 76,7, заняв 4-е место.

Ниже приведена краткая версия правил:

A. Процесс функционального тестирования

а. Автомобиль А может проехать по мосту.

б. Когда A все еще находится на мостике, большой корабль C приближается к мосту снизу.

c. Мост может обнаружить C и подняться после того, как автомобиль A покинет мост, чтобы позволить C пройти под ним.

d. После прохождения C мост может вернуться в нормальное состояние через 15 секунд.

Б. Испытание под нагрузкой

На мостик будут приходить грузики на 100 грамм каждый раз больше. Вес добавляют до 1 кг или до тех пор, пока отклонение не достигнет 4 мм, а затем записывают данные.

C. Тест на размер

Общая масса моста (включая часть схемы, кроме батарей) будет записана и сравнена с другими группами.

Ссылки на видео: Нажмите здесь, чтобы посмотреть наше видео про бридж для игрового дня!

Мы надеемся, что введение оставит у вас общее впечатление о нашем мосту.

Шаг 1: концептуальная диаграмма

Шаг 2: Анализ

Вот некоторые объяснения наших расчетов переменных формы моста, чтобы мы могли спроектировать чрезвычайно легкую конструкцию, которая теоретически может выдержать больший вес.

Эта часть включает в себя знание силового анализа и интеграла. Мы надеемся, что это поможет вам понять принцип и применить его к аналогичным ситуациям при строительстве моста.

Шаг 3: Список материалов ：

** Цена на столярный клей, ватную проволоку, вощеную бумагу для рукоделия и другие инструменты не включена.

Вот несколько гиперссылок на товары, которые вы можете купить на Taobao.

Arduino Uno (21,90)

Макетная плата (6,24)

Соединительные провода (27,61)

Плата управления двигателем L298N (10,43)

Инфракрасные датчики 2–30 см, 3,3–5 В (31,00)

Микро сервопривод (8,81)

Редукторный двигатель （30.00）

Доска из пробкового дерева (402,5)

Рейка из бальзового дерева (232.06)

Нож (38,40)

Петля (12,76)

Шаг 4: Принципиальная схема

Выше показана краткая принципиальная схема. Провода разных цветов должны быть подключены к соответствующим логическим гнездам. Все красные провода означают питание 9 В. Все черные провода означают землю. Зеленый провод означает зеленый светодиод, а розовый провод означает красный светодиод.

Два мотор-редуктора, которые имеют скорость 100 оборотов в секунду, создают главную силу для подъема моста. Они приводятся в действие дешевым драйвером двигателя, драйвером без сердечника L298N.

Micro Servo предназначен для поворота ручки, которая не даст автомобилю проехать по мосту, когда мост поднят. Он мог повернуться на 90 градусов и вернуться на исходное место.

Четыре инфракрасных датчика необходимы при обнаружении автомобиля и корабля. Они могут помочь решить, когда нужно поднимать и опускать мост.

Весь процесс, отвечающий требованиям функциональных тестов, должен проводиться следующим образом:

· Датчик 1 обнаруживает приближение автомобиля A. Датчик 2 обнаруживает приближение корабля C. Они посылают сигналы на Arduino, так что красный светодиод загорается, а Micro Servo поворачивает ручку, чтобы остановить автомобиль B.

· Датчик 3 обнаруживает выезд автомобиля А. Затем мотор-редукторы начинают работать и поднимают мост на нужную высоту для прохода корабля С.

· Датчик 4 обнаруживает отправку Корабля C. Они посылают сигналы в Arduino. Через 15 секунд мотор-редукторы начинают реверс и опускают мост.

· Micro Servo возвращается в исходное состояние, и зеленый светодиод загорается, показывая разрешение на проезд автомобиля B.

** Обратите внимание, что инфракрасные датчики, которые мы используем для построения нашего моста, не совсем совпадают с диаграммой, показанной выше. Выбираем вариант подешевле, который может быть не менее полезным. Такая картина представлена в списке материалов.

Шаг 5: Изготовьте колоду

а. Разрежьте четыре доски размером 1 м * 120 мм * 3 мм на 50 см длиной.

б. Нарисуйте несколько близко расположенных прямоугольных треугольников размером 4 см в длину и 3 см в ширину. Оставьте место шириной 2 см с каждой стороны и шириной 0,5 см между треугольниками. Вырежьте эти треугольники ножами. ** Будьте осторожны, чтобы не сломать бортик.

c. Склейте каждые две доски столярным клеем. Положите и приклейте куски вощеной бумаги для рукоделия с обеих сторон колоды.

Шаг 6: Изготовьте рамы

а. Разрежьте деревянную рейку 3 мм на части длиной 15 см, 35 см и 38 см. Слегка отрегулируйте их концы до нужной формы, чтобы они вписывались в рамку без зазоров. Склейте их вместе. Затем сделайте еще 3 одинаковых треугольника.

б. Отрежьте несколько деревянных планок диаметром 3 мм подходящего размера. Склейте их деревянными треугольниками (а), чтобы получилось несколько равнобедренных прямоугольных треугольников разного размера. (Этот шаг предназначен для повышения его вертикальной устойчивости и красоты.)

c. Вырежьте и приклейте несколько стружек толщиной 2 мм к соединительным деталям, чтобы укрепить их.

d. Отрежьте несколько деревянных реек толщиной 5 мм на 23 см. Установите два (c) деревянных треугольника на расстоянии 23 см друг от друга. Между треугольниками наклеить шесть реек. Убедитесь, что они равноудалены. Затем сделайте еще один такой же.

е. Используйте 5-миллиметровые деревянные рейки подходящего размера, чтобы заполнить пространство между (d) шестью рейками аналогичной треугольной формы. Склейте их вместе. (Шаг d, e заключается в увеличении его поперечной устойчивости, что должно быть проверено, но отменено по некоторым причинам. Таким образом, эта конструкция не является необходимой для требований.)

Шаг 7: Сборка

а. Приклейте колоду к каркасу. Пик одного кадра должен выходить за край доски, в то время как другой втягивается.

б. Разрежьте одну из (а) доски на длину 35 см.

Шаг 8: совершенство

а. Просверлите четыре крошечных отверстия на одном конце доски длиной 35 см. Просверлите два соответствующих отверстия на доске длиной 24 см. Соедините их с помощью петли и шурупов.

б. Разрежьте четыре деревянных планки диаметром 8 мм на длину 15 см. Просверлите отверстие на каждой рейке на высоте 12 см. Приклейте две рейки к каждой доске параллельно на расстоянии 18 см. Затем отрежьте четыре 6-сантиметровых палки, чтобы укрепить «башни».

c. Наклейте балку на две рейки.

d. Просверлите два отверстия на одном конце двух досок. Проденьте хлопчатобумажную проволоку через отверстия на досках моста и вертикальных планках.

е. Просверлите шесть отверстий на концах обеих дек, чтобы убедиться, что их можно зафиксировать на абатментах винтами.

Шаг 9: Сборка схемы

а. Вырежьте два деревянных кубика по 2 см и приклейте их к краю навесной колоды на последнем этапе. Затем приклейте мотор-редуктор к каждому кубу соответственно. Приклейте конец резьбы к шпинделю с помощью 502.

б. Приклейте два инфракрасных датчика вниз к двум поперечным балкам (a). Приклейте еще два инфракрасных датчика к обеим сторонам рамы, отрегулируйте их так, чтобы они подходили для обнаружения корабля.

c. Приклейте микро сервопривод к одной из реек подвижной части моста. Затем приклейте к нему деревянную палку в качестве шлагбаума.

d. Отрежьте небольшую часть макета и прикрепите ее к другой планке подвижной части моста. Поместите красный и зеленый светодиоды на небольшую макетную плату.

е. Подключите все провода и проверьте несколько раз, чтобы убедиться в применимости кода Arduino.

Шаг 10: Окончательный вид системы

Спасибо, что обратились к нашему руководству!

Мы надеемся, что это может вдохновить вас при проектировании подвижного моста.