哨兵的机构原理分析
lijie
1999
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2015-05-06
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。
下面计算扭矩:
见图2可知距离为L=46mm（简化计算）=0.046m，
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，，）。
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，，:Q）。f1=N*μ=T/L*μ=(15*9.8/100)/0.046*0.75=23.97N
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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