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1、线订装辽宁工程技术大学科技方法训练报告书目录1结构设计…………………………………………………………1.1结构组成…………………………………………………1.2工作原理…………………………………………………2力学分析………………………………………………………2.1运动分析…………………………………………………2.2动力学分析………………………………………………2.3强度校核…………………………………………………3材料及成本分析………………………………………………4参考文献…………………………………………………………第10页线订装辽宁工程技术
2、大学科技方法训练报告书1结构设计1.1结构组成该车有两部分组成,分为前车身和后车身,前车身放配载荷,后车身为驱动车身。其结构如图构件1-9构成车身的框架,其中4,5,6的作用是使车身稳定,构件10为支架,为重物下落提供一定高度,构件11的作用是重物下落时使构件10能稳定存在,不发生倾斜。1.2工作原理重力势能转化为动能,重物由支架顶端下落,联接重物的绳子被拉伸,绳子通过滑轮绕在轴上,绳子拉伸带动轴转动,小车产生动能。当重物下落到小车框架上是,由于框架有空隙,重物会落在地上,这时后车身由于重物的原因停止前进,前车身由于惯性将继续前进,但是
3、小车减小了摩擦阻力,走的更远。2力学分析2.1运动分析驱动>>,转矩,轮的转矩第10页线订装辽宁工程技术大学科技方法训练报告书,初始时摩擦力为静摩擦力,为了使小车运动,原动力f要大于最大静摩擦力,拉力F一定,轮的转矩,越大,原动力越大,越大,初始角加速度就越大,转动的就越快车启动的就快。运动时,M物g=F+m物a线+F阻,随着速度增加,F阻先减小,a线增加,a轮增加,轮的转矩M增加,原动力与F成正比,F增加;也就是说F与a线的变化一致,随着速度增加,F阻逐渐增加,a线减小,F减小,轮的转矩,,原动力与F成正比的比例减小,那么减小的更多,
4、逐渐等于阻尼转矩,小车做匀速直线运动。当线绕时,原动力小于原动转矩已经小于阻尼转矩,a线从0开始减小,但是由于惯性小车依然运动,重块减速下落碰撞产生的能量损失较小。重物落下后仍然存在惯性,从车的整体考虑,前后车身分离,车身轻阻力小,a轮小,V一定时,车走的距离远。2.2动力学分析物块的重力势能转变成车的动能第10页线订装辽宁工程技术大学科技方法训练报告书重物下落过程,由于绳子的拉伸带动小车前进,在给定重物下落距离的情况下,小车行驶的距离与绕绳轴的直径和车轮的直径有关,对于本车h=500mm,由于绕绳的原因取=4mm,行驶的路程=nπ2R
5、,其中n为500mm绳子绕驱动轴的圈数,R为轮子的半径,R=60mm,=7.9m当重物下落到框架上时,表示小车和配载荷的质量,M表示重物的质量,小车和配载荷的速度为,重物的速度为V,Mgh=++TΦ=ωR=ω=+第10页线订装辽宁工程技术大学科技方法训练报告书Φ=T=δN经运动分析可知,重物下落过程中小车在很长一段时间为匀速直线运动,小车本身为平衡体系,所以N等于小车和配载荷及物块的总质量N=17.64Nδ表示滚动摩擦系数查表得δ=2.5mm解得ω=25.7rad/s=1.54m/s当物块落在框架上后,前后车身分离,小车和配载荷的动能转
6、换为它的滚动摩擦能=Φ2Φ2=37.4=2.9mS=+S=10.4m小车所走的总距离约为10.4米2.3强度校核第10页线订装辽宁工程技术大学科技方法训练报告书根据运动分析可知,静止时,小车各构件所承受的内力最大,其中构件2和构件3为危险构件,对其进行校核首先分析滑轮,受力如图M=1kgF=Mg,F=9.8N=19.6N,其次分析支撑滑轮的两支杆受力如图第10页线订装辽宁工程技术大学科技方法训练报告书=9.8N,然后分析构件1,建立力学模型,把车身的质量看成均布载荷,其受力如图,其中0.2N为轴承的重量第10页线订装辽宁工程技术大学科技
7、方法训练报告书计算的=6.7N=3.36N再分析构件2,建立力学模型,其受力如图F’=1.8N=8mm第10页线订装辽宁工程技术大学科技方法训练报告书T==39.2N•mm力偶矩如图显然截面B为危险截面,于是根据第三强度理论可知==13.75MPa<[]对构件3进行受力分析,建立力学模型,受力如图m=390g第10页线订装辽宁工程技术大学科技方法训练报告书=mg=3.92N,根据计算的=3.14N对构件4进行受力分析=5.2N=1.3N构件4所受的力偶矩如图=7.35MPa<[σ]3材料及成本分析白卡纸3元线9元木棍7元第10页线订装辽
8、宁工程技术大学科技方法训练报告书轴承14元502胶水3元共计36元4参考文献[1]王永岩.理论力学[M].第1版.北京:煤炭工业出版社,1997.[2]单辉组.材料力学教程[M].第1版.北京:高等教育出版
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