哨兵的机构原理分析

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英雄lijie
2015-5-6 18:13:20 显示全部楼层

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本帖最后由 lijie 于 2015-5-6 18:22 编辑

在设计一个产品时都需要进行一定的原理分析,这样做实物的时候才有一定的可参考性,而不至于像无头苍蝇一样盲目(这种无聊话多说无益,凑字数)。进入主题:
有的队伍现在可能还没实现哨兵的爬杆功能,可能失败了很多次;而有的队伍却很成功的实现了爬杆功能,那么失败的原因是什么呢,成功的原因又在哪里?
首先在设计之前要明白哨兵需要实现那些功能?毋庸置疑,哨兵最重要的功能就是爬杆,其次就是其他的一些辅助功能,比如摄像头的旋转等等,这些都是小s,这里着重分析爬杆的功能。要实现爬杆这一功能的方案很多,但原理都一样,下面进行简单的分析:
首先重要的是受力分析,受力分析分为两部分,一是爬杆过程,而是静止状态,静止状态简单点,我们先分析:
静止时,哨兵爬杆需要受到自身的重力G,摩擦力f1(摩擦为滑动摩擦,忽略轮子的滚动),要实现哨兵的静止,就要使得f1>G,而f1的大小是由摩擦系数μ和正压力N决定的,摩擦系数μ根据你的轮子材料可以上网查的,没有的可以找一个近似值。正压力N是由你的加紧装置决定的,通过公式f1=μN和f1>G,得
N>G/μ
这就是你的加紧装置所需的最少力,还可以通过N=p(压强)s(有效接触面积)求出你的加紧装置需要提供的压强。
就用我们的哨兵举个例子吧:我们的哨兵称重为1.7kg,取g=9.8m/s²,G=1.7*9.8=16.66N,查的橡胶和钢的摩擦系数为0.75(图1),所以N>16.66/0.75=22.2N。 1.png
下面计算扭矩:
见图2可知距离为L=46mm(简化计算)=0.046m,
4.png
所以T=N*L>22.2*0.046=1.0212N*m=10.42kg*cm(单位转换见图3)(不知大家有没有注意到,我这里是直接用总的正压力N来计算的,由于计算的结果只是参考,所以就比较粗鲁,,)。
3.png
得到T后,我们就可以选择提供扭矩的动力了,我们选择的是电机,所以根据电机资料图片4显示我们选择的是第二种型号的(主要看堵转数据),第一种型号的能不能夹住,现在没法知道,因为我刚计算的时候是用的总的正压力计算的结果,所以具体行不行得需要更详细的计算了,这里就不啰嗦了(主要是麻烦,,
)。f1=N*μ=T/L*μ=(15*9.8/100)/0.046*0.75=23.97N
2.png
上面的分析是哨兵静止状态的受力分析,下面分析爬杆过程的受力分析:
哨兵爬杆过程的受力主要是轮子的滚动摩擦力f2,自身的重力G,以及滑动摩擦力f1(注意,此刻的力方向和上面的相反了,成为了阻力),这部分的计算我是没法写了,,请高手吧,但要实现哨兵的爬杆,只要实现电机提供的动力大于哨兵自身的重力G和滑动摩擦力f1就可以了。具体多少,,实验法(凭感觉)。
计算了一下午,,,也没敢把计算的结果写在这里,,怕误导大家了。
祝大家早日成功吧!


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英雄lijie
 楼主| 2015-5-6 22:16:06 显示全部楼层
追风的猫咪 发表于 2015-5-6 20:41
终于看到有人分享理论了

                                    

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英雄lijie
 楼主| 2015-5-6 18:29:36 显示全部楼层
需要注意的是最好夹紧力正好大于重力一点,只要不掉下来就行,那么电机需要的推力要求就降低了

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英雄lijie
 楼主| 2015-5-8 10:43:14 显示全部楼层
Robo-OCM 发表于 2015-5-7 18:01
不错呀,看来应该练过啊

课程设计不都是这样分析嘛,,

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正式队员void
2015-5-6 19:12:56 显示全部楼层
6666.理论大神

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步兵追风的猫咪
2015-5-6 20:41:12 显示全部楼层
终于看到有人分享理论了

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正式队员haiancs
2015-5-6 22:54:45 显示全部楼层
数据帝,厉害

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基地Robo-OCM
2015-5-7 18:01:44 显示全部楼层
不错呀,看来应该练过啊

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基地Robo-OCM
2015-5-8 13:37:57 显示全部楼层
lijie 发表于 2015-5-8 10:43
课程设计不都是这样分析嘛,,

恩,差不多,哈哈

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梯队队员奋斗的小小白
2017-12-1 20:04:19 显示全部楼层
6666666666
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