小车调试装配中遇到的问题
小车调试中,我们一直在想方设法解决的问题就是怎样让小车跑起来,以及如何让其跑得更远。下面我按顺序来讨论在使小车跑起来的过程中所要考虑的问题。
1. 阶梯轴是否可用
初时,我们为了让小车跑得更远,设计了一个阶梯轴。其主要设计思想就是,重物带动绳子缠在阶梯轴直径较小的一段,另一段绳子缠在阶梯轴较大的一端和后轮的轴上。借阶梯轴同轴转动,角速度相同的原理,让第二段绳子能拉的更长,进而拉着后轮更多的圈数。我们当时只考虑了绳子的长度问题,却忘了考虑力的问题。重物拉着绳子缠在小轴上,带动的另一段绳子缠在大轴上,根据力矩平衡,第二段绳子上的力比第一段的要小,极有可能带动不了后轮转动。第一次试验,我们将所有的零件装配上后,挂上重物,小车无法运动。阶梯轴的使用是导致这个现象出现的原因之一。
除去这个缺陷,阶梯轴还有另一个缺陷。即使使用了阶梯轴后重物能够带动小车行走,必然会因为力矩太小的问题使小车走得很缓慢。这就极有可能导致,重物落到底部的时候小车也跟着停止,也就是说,由于速度不够,小车显示不出惯性。这同样会使小车的行驶距离大大缩短。
2. 直接绕线还是无法使小车动起来
鉴于第一点讨论的,我们觉得去掉阶梯轴,直接将绳子绕在后轮轴上。但是问题又出现了,小车还是无法动起来,稍稍给它一个初速度也会很快停下来。我们觉得这可能是因为
(1)后轮轴的直径太小,后轮太大,导致力矩太小使后轮无法转动。
(2)后轮是用激光加工切割的,加工出来的轮子圆度不够。
(3)后轮轴的直度不够,用些微的弯曲,使摩擦力增大。
针对这些问题我们一一进行了解决:
(1)我们用车床加工了一个比轴的稍大的回转体。希望能套在轴上,并打孔用钉子固定住。但是直到做出来后才发现,由于轴的太弯,根本无法套进去。不得已,我们最后用了胶带缠在轴上,已达到增大轴的直径的效果。
(2)我们用车床对轮子进行加工打磨,使其圆度达到要求。
(3)在将轴承固定在小车底板上时,我们听取了老师的建议,没有把螺丝拧死,而是流出了一点空隙,轴在小车行走时能自动调节。
做完以上的工作,小车基本能够行走了。但是仍是有些卡,而且所能行进的路程也很短,后来我们又把滑轮的位置往外移了移,发现效果会比较好,至于原因,我们不得而知。
3. 小车行进的路程问题
因为我们去掉了阶梯轴,又增大了轴的直径,小车行进的距离大大缩短。我们决定制作一个更大的轮子,已达到使增大路程的目的。我们将轮子从直径140mm, 换成了直径200mm 。作为配套,前轮也要垫高。我们将一根长的螺丝锯短。每根螺丝上用四个螺母将前轮固定在底板上,解决了这个问题。
同时,我们将缠绕的胶布改成锥形。只要最后一圈的绳子缠在最大的地方,增大力矩,接下来的绳子就可以沿着锥形往下缠。只要起步时绳子能过带动车子,接下力矩就不需要那么大了,缠在直径小的地方,能进一步提高车子行进路程。
4. 轮子的问题
同时为了使新作的轮子能较为轻松的套进轴里,我们将轮子圆心上的小孔用锉刀磨大了些,之后又发现其中一边的螺纹不够长,螺母不能紧紧的夹住轮子,于是我们又往上加了两个垫片。
轮子最为棘手的问题是,由于两边螺纹是同向的,因此无论车子往哪边行进,总有一边的螺母会随着旋转松脱。即使我们能够转出反向的螺纹,但也没有反向的螺母。老师说这个
解决办法有很多,比如使用胶垫片,弹簧垫片等,但因为都没有材料,我们只是使用了两个垫片,尽量拧紧,使轮子不至于在行走的过程中掉下了。
5. 其他
小车在跑动过程中会向右歪,主要是前轮和后轮在装配时不再同一条直线上,于是我们在前轮上刻了一轮弧线,可以自由调节前轮的方向,达到矫正小车方向的目的。
重物放在前轮上面,出了前轮的两个螺丝外,又打了两个螺丝固定重物。
以上就是我们在装配调试时遇到的问题和相应的解决方法。
技术难点:
在小车的设计过程中,我们最大的问题就是如何设计使小车跑的比较远。重物下落带动小车前进,重物下降的距离相同,根据同轴转动原理,角速度相同,半径越大,线速度越大。因此,我们想出将后轮做的较大、与后轮相连的轴做的较细的措施。为了将下落距离更大的转换为前进距离,我们采取两级放大,在重物与后轮之间加一根轴,重物与轴粗部连接,轴细部与后轮连接。为了试验出最合适的比例,我们决定将轴做成多级的。
重力势能转换成动能,总能量是相同的,小车前进过程中的摩擦损耗越小,前进距离越远。因此我们要想办法尽可能减小损耗。本来想在重物与绳子间用弹簧连接,减小重物下落对车的冲击,但后来得知弹簧是不允许使用的最终放弃了。小车质量越小,重物下落越容易带动小车前进,因此决定将小车裁去部分,轮子镂空,既减轻质量又美观。
另外,小车设计的一个关键点是小车的启动。只要重物下落初始时刻小车能启动,后续前进问题就不大同时,为了使小车容易启动,将与绳子连接处的轴适当地加粗并磨粗糙。
在部件尺寸确定过程中,由于我们对老师提供的零件尺寸了解不够,考虑不周,导致其他部件尺寸设计不合理。没有留余量,制定的后轮尺寸不够大,甚至连地面都碰不到,与后轮连接的轴不够长,综合多种因素后重新确定了后轮、轴、板宽等尺寸。
小车达到的性能:
在与后轮连接的轴上粘上胶布,增大轴的直径,重物下落能带动小车跑动。将板上固定螺栓的洞适当打大,使小车前进过程轴等能自动调节,同时在前轮上刻一条线,自由调节小车方向,使小车能按直线前进。
建议
1. 制作无动力小车其实不必需要太过复杂的传动装置的设计。因为小车初始的能量很小,传动装置越多,损失的能量越多,有可能反而会跑得更短。
2. 制作装配小车时要努力把每一个零件装配好,因为每一处的缺陷都有可能影响最终的效果。
3. 考虑问题时要全面,不要顾此失彼,同时要打开思路,说不定会有另一番天地。
收获体会
通过这次小车的制作,我收获了很多。首先从小车的设计上说,在设计制作小车时,要全面的考虑问题,不能只考虑问题的一面,更不能想着把所有的问题都拖到调试时再解决。
小车的各种零件的制作,让我又重新回顾了我们金工实习的各种工艺,激光加工,车床,钳工,我对各个工艺的印象又加深了,并且这次亲自将这些工艺用到自己的东西上,感觉更为明显。小车的调试给我的启发最大,从其他小组那儿,从老师那儿我都学到了很多东西。比如各种零部件的连接问题,摩擦较少需要考虑哪些问题等等,大家集思广益,各种奇思妙想都在这个时候出现,给我带来了很多惊喜。
不管最后结果如何,这次的小车加工让我受益匪浅。
收获体会:
一学期的金工实习基本结束了。这一学期中,我们进行了铸造、电焊、车工、铣磨等基本实习,收获很大,但收获更大的还是小组项目无碳小车。
实习刚开始,我们就同时着手进行小车的设计。我们事先从网上看了一些有关无碳小车的视频文档,从中寻找了些灵感,采取一系列措施使重物下降的距离尽可能多的转换成小车前进的距离,同时减少前进过程中的摩擦损耗。关于各零件的尺寸确定、位置安装等遇到了一些问题,但随着后期组装的进行问题逐渐解决。
在单项实习的同时,我们开始着手做一些简单的零件,如各种轴、后轮,并对其进行钻孔、螺纹等工序。但由于前期对尺寸了解较少,计算不清,前期做的零件在最后的安装过程中基本被抛弃重做。
最后两节课我们专门用来进行小车的组装调试。由于我们本来设计两级放大,比其他小组复杂,组装较慢,直到第二节课才组装好。但实验发现这种方法小车根本跑不了。后来,我们将两级放大变成简单的一根轴,稍微移动重物下落的位置,将板上的孔稍微钻大,使小车能够自动调节轴不直等问题。
第二节课结束的时候我们的小车依然没能如我们所愿前进,我们又找额外的时间来做。在老师的指导下,采取各种措施解决小车存在的问题,最终小车能前进三四米的距离。虽然不尽人意,但这是我们能达到的最好情况。
小车设计组装调试的过程问题重重,大家都很辛苦,但不得不说,在这个过程中我们培养了发现问题解决问题的能力,学到了很多知识,收获了很多。虽然最终结果不尽如人意,但过程中我们很充实。
小车调试装配中遇到的问题
小车调试中,我们一直在想方设法解决的问题就是怎样让小车跑起来,以及如何让其跑得更远。下面我按顺序来讨论在使小车跑起来的过程中所要考虑的问题。
1. 阶梯轴是否可用
初时,我们为了让小车跑得更远,设计了一个阶梯轴。其主要设计思想就是,重物带动绳子缠在阶梯轴直径较小的一段,另一段绳子缠在阶梯轴较大的一端和后轮的轴上。借阶梯轴同轴转动,角速度相同的原理,让第二段绳子能拉的更长,进而拉着后轮更多的圈数。我们当时只考虑了绳子的长度问题,却忘了考虑力的问题。重物拉着绳子缠在小轴上,带动的另一段绳子缠在大轴上,根据力矩平衡,第二段绳子上的力比第一段的要小,极有可能带动不了后轮转动。第一次试验,我们将所有的零件装配上后,挂上重物,小车无法运动。阶梯轴的使用是导致这个现象出现的原因之一。
除去这个缺陷,阶梯轴还有另一个缺陷。即使使用了阶梯轴后重物能够带动小车行走,必然会因为力矩太小的问题使小车走得很缓慢。这就极有可能导致,重物落到底部的时候小车也跟着停止,也就是说,由于速度不够,小车显示不出惯性。这同样会使小车的行驶距离大大缩短。
2. 直接绕线还是无法使小车动起来
鉴于第一点讨论的,我们觉得去掉阶梯轴,直接将绳子绕在后轮轴上。但是问题又出现了,小车还是无法动起来,稍稍给它一个初速度也会很快停下来。我们觉得这可能是因为
(1)后轮轴的直径太小,后轮太大,导致力矩太小使后轮无法转动。
(2)后轮是用激光加工切割的,加工出来的轮子圆度不够。
(3)后轮轴的直度不够,用些微的弯曲,使摩擦力增大。
针对这些问题我们一一进行了解决:
(1)我们用车床加工了一个比轴的稍大的回转体。希望能套在轴上,并打孔用钉子固定住。但是直到做出来后才发现,由于轴的太弯,根本无法套进去。不得已,我们最后用了胶带缠在轴上,已达到增大轴的直径的效果。
(2)我们用车床对轮子进行加工打磨,使其圆度达到要求。
(3)在将轴承固定在小车底板上时,我们听取了老师的建议,没有把螺丝拧死,而是流出了一点空隙,轴在小车行走时能自动调节。
做完以上的工作,小车基本能够行走了。但是仍是有些卡,而且所能行进的路程也很短,后来我们又把滑轮的位置往外移了移,发现效果会比较好,至于原因,我们不得而知。
3. 小车行进的路程问题
因为我们去掉了阶梯轴,又增大了轴的直径,小车行进的距离大大缩短。我们决定制作一个更大的轮子,已达到使增大路程的目的。我们将轮子从直径140mm, 换成了直径200mm 。作为配套,前轮也要垫高。我们将一根长的螺丝锯短。每根螺丝上用四个螺母将前轮固定在底板上,解决了这个问题。
同时,我们将缠绕的胶布改成锥形。只要最后一圈的绳子缠在最大的地方,增大力矩,接下来的绳子就可以沿着锥形往下缠。只要起步时绳子能过带动车子,接下力矩就不需要那么大了,缠在直径小的地方,能进一步提高车子行进路程。
4. 轮子的问题
同时为了使新作的轮子能较为轻松的套进轴里,我们将轮子圆心上的小孔用锉刀磨大了些,之后又发现其中一边的螺纹不够长,螺母不能紧紧的夹住轮子,于是我们又往上加了两个垫片。
轮子最为棘手的问题是,由于两边螺纹是同向的,因此无论车子往哪边行进,总有一边的螺母会随着旋转松脱。即使我们能够转出反向的螺纹,但也没有反向的螺母。老师说这个
解决办法有很多,比如使用胶垫片,弹簧垫片等,但因为都没有材料,我们只是使用了两个垫片,尽量拧紧,使轮子不至于在行走的过程中掉下了。
5. 其他
小车在跑动过程中会向右歪,主要是前轮和后轮在装配时不再同一条直线上,于是我们在前轮上刻了一轮弧线,可以自由调节前轮的方向,达到矫正小车方向的目的。
重物放在前轮上面,出了前轮的两个螺丝外,又打了两个螺丝固定重物。
以上就是我们在装配调试时遇到的问题和相应的解决方法。
技术难点:
在小车的设计过程中,我们最大的问题就是如何设计使小车跑的比较远。重物下落带动小车前进,重物下降的距离相同,根据同轴转动原理,角速度相同,半径越大,线速度越大。因此,我们想出将后轮做的较大、与后轮相连的轴做的较细的措施。为了将下落距离更大的转换为前进距离,我们采取两级放大,在重物与后轮之间加一根轴,重物与轴粗部连接,轴细部与后轮连接。为了试验出最合适的比例,我们决定将轴做成多级的。
重力势能转换成动能,总能量是相同的,小车前进过程中的摩擦损耗越小,前进距离越远。因此我们要想办法尽可能减小损耗。本来想在重物与绳子间用弹簧连接,减小重物下落对车的冲击,但后来得知弹簧是不允许使用的最终放弃了。小车质量越小,重物下落越容易带动小车前进,因此决定将小车裁去部分,轮子镂空,既减轻质量又美观。
另外,小车设计的一个关键点是小车的启动。只要重物下落初始时刻小车能启动,后续前进问题就不大同时,为了使小车容易启动,将与绳子连接处的轴适当地加粗并磨粗糙。
在部件尺寸确定过程中,由于我们对老师提供的零件尺寸了解不够,考虑不周,导致其他部件尺寸设计不合理。没有留余量,制定的后轮尺寸不够大,甚至连地面都碰不到,与后轮连接的轴不够长,综合多种因素后重新确定了后轮、轴、板宽等尺寸。
小车达到的性能:
在与后轮连接的轴上粘上胶布,增大轴的直径,重物下落能带动小车跑动。将板上固定螺栓的洞适当打大,使小车前进过程轴等能自动调节,同时在前轮上刻一条线,自由调节小车方向,使小车能按直线前进。
建议
1. 制作无动力小车其实不必需要太过复杂的传动装置的设计。因为小车初始的能量很小,传动装置越多,损失的能量越多,有可能反而会跑得更短。
2. 制作装配小车时要努力把每一个零件装配好,因为每一处的缺陷都有可能影响最终的效果。
3. 考虑问题时要全面,不要顾此失彼,同时要打开思路,说不定会有另一番天地。
收获体会
通过这次小车的制作,我收获了很多。首先从小车的设计上说,在设计制作小车时,要全面的考虑问题,不能只考虑问题的一面,更不能想着把所有的问题都拖到调试时再解决。
小车的各种零件的制作,让我又重新回顾了我们金工实习的各种工艺,激光加工,车床,钳工,我对各个工艺的印象又加深了,并且这次亲自将这些工艺用到自己的东西上,感觉更为明显。小车的调试给我的启发最大,从其他小组那儿,从老师那儿我都学到了很多东西。比如各种零部件的连接问题,摩擦较少需要考虑哪些问题等等,大家集思广益,各种奇思妙想都在这个时候出现,给我带来了很多惊喜。
不管最后结果如何,这次的小车加工让我受益匪浅。
收获体会:
一学期的金工实习基本结束了。这一学期中,我们进行了铸造、电焊、车工、铣磨等基本实习,收获很大,但收获更大的还是小组项目无碳小车。
实习刚开始,我们就同时着手进行小车的设计。我们事先从网上看了一些有关无碳小车的视频文档,从中寻找了些灵感,采取一系列措施使重物下降的距离尽可能多的转换成小车前进的距离,同时减少前进过程中的摩擦损耗。关于各零件的尺寸确定、位置安装等遇到了一些问题,但随着后期组装的进行问题逐渐解决。
在单项实习的同时,我们开始着手做一些简单的零件,如各种轴、后轮,并对其进行钻孔、螺纹等工序。但由于前期对尺寸了解较少,计算不清,前期做的零件在最后的安装过程中基本被抛弃重做。
最后两节课我们专门用来进行小车的组装调试。由于我们本来设计两级放大,比其他小组复杂,组装较慢,直到第二节课才组装好。但实验发现这种方法小车根本跑不了。后来,我们将两级放大变成简单的一根轴,稍微移动重物下落的位置,将板上的孔稍微钻大,使小车能够自动调节轴不直等问题。
第二节课结束的时候我们的小车依然没能如我们所愿前进,我们又找额外的时间来做。在老师的指导下,采取各种措施解决小车存在的问题,最终小车能前进三四米的距离。虽然不尽人意,但这是我们能达到的最好情况。
小车设计组装调试的过程问题重重,大家都很辛苦,但不得不说,在这个过程中我们培养了发现问题解决问题的能力,学到了很多知识,收获了很多。虽然最终结果不尽如人意,但过程中我们很充实。