結(jié)構(gòu)的模型或原型的設(shè)計(jì)與制作“十市聯(lián)賽”一等獎(jiǎng)

結(jié)構(gòu)的模型或原型的設(shè)計(jì)與制作學(xué)習(xí)目標(biāo)1.學(xué)會(huì)提出設(shè)計(jì)方案并確定最佳方案。2.學(xué)會(huì)操作工具、量具和設(shè)備對(duì)材料進(jìn)行加工，完成某種產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)模型或原型制作。3.學(xué)會(huì)通過(guò)實(shí)驗(yàn)判斷結(jié)構(gòu)是否合理和科學(xué)，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并改進(jìn)。一、分析結(jié)構(gòu)的作用和受力情況1.學(xué)會(huì)提出設(shè)計(jì)方案并確定最佳方案。2.學(xué)會(huì)操作工具、量具和設(shè)備對(duì)材料進(jìn)行加工，完成某種產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)模型或原型制作。3.學(xué)會(huì)通過(guò)實(shí)驗(yàn)判斷結(jié)構(gòu)是否合理和科學(xué)，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并改進(jìn)。（一）設(shè)計(jì)問(wèn)題的確定（1）名稱：休閑狩獵椅。（2）目的：在野生動(dòng)物公園的游客有時(shí)想嘗試狩獵的樂(lè)趣，以前有人坐在樹杈上狩獵，既不安全又不舒適。為了滿足想在樹上狩獵的游客的需要，就需要設(shè)計(jì)一個(gè)安裝在樹干上、高度可調(diào)的、可供一邊休閑一邊狩獵的椅子。（3）總體要求①椅子應(yīng)該可以折疊，以便攜帶;②安全并且舒適;③距離地面1.5-3m;④椅子的最大承受載荷大約150kg;⑤結(jié)構(gòu)要求盡量簡(jiǎn)單、輕巧，適于放置在小汽車車后備廂內(nèi)。（二）列出初步設(shè)計(jì)方案這一階段可以盡可能多想一些方案，并需要徒手繪圖技術(shù)繪制初步的構(gòu)思草圖，也可以結(jié)合使用工程設(shè)計(jì)要求的繪圖方法和其他圖示法。（三）設(shè)計(jì)決策（1）結(jié)構(gòu)：采用可變角度的三角桁架結(jié)構(gòu)支撐載荷和維持整體穩(wěn)定，靠樹干和鋼架、膠墊的摩擦力保持高度，整體結(jié)構(gòu)較輕同時(shí)具有足夠的剛度。（2）材料：選用15-20mm厚的木質(zhì)層合板做坐墊，選用3#等邊角鋼做椅子左右的可變角度的三角桁架，4#等邊角鋼做V形支架，連接件選用M8螺栓螺母、d6抽芯鉚釘、6mm厚橡膠墊片。（3）適用范圍：直徑25~45cm的樹干，固定載荷質(zhì)量不大于150kg。（四）結(jié)構(gòu)分析狩獵椅的主受力部分如圖1.47所示，為三角形的桁架支撐系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性主要取決于A、B兩桿強(qiáng)度。為便于分析、理解，這里假設(shè)載荷集中在圖1.47所示的鉸接點(diǎn)上。這時(shí)A桿受力，B桿受拉力，狩獵椅的負(fù)載可用矢量圖示法決定，從中計(jì)算出每一根鋼架上應(yīng)該承受的載荷。二、設(shè)計(jì)計(jì)算（一）應(yīng)力計(jì)算人的重力直接作用在坐墊板上，板的兩側(cè)用三角形桁架托住。三角形桁架結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作穩(wěn)定，主要受力部分三角架結(jié)構(gòu)由斜拉桿（此桿受拉）、橫壓桿（此桿受壓）和兩根連接桿組成，桿的緊固件用螺栓和鉚釘。坐墊板和三角架受力后，V形架和橡膠墊與樹干會(huì)產(chǎn)生足夠的摩擦力使椅子不會(huì)下滑。（二）強(qiáng)度校核強(qiáng)度校核的目的是校驗(yàn)所選擇的斜拉桿（三角鋼）能否安全使用。其安全使用的條件是：三、繪制設(shè)計(jì)圖樣四、制作模型或原型的意義制作模型或原型能夠通過(guò)以下幾個(gè)方面給設(shè)計(jì)過(guò)程提供幫助：（1）獲得在美學(xué)上可以接受的形態(tài)與色彩的設(shè)計(jì)。（2）檢驗(yàn)細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)及布局的有效性；（3）檢查零部件與整體結(jié)構(gòu)的安全性；（4）便于直觀地觀察零部件之間是否相互干涉、影響，以及安裝和維修的難易程度。四、制作模型或原型的意義常用的模型有下列幾種：1.全尺寸模型2.比例模型3.數(shù)字模型或電