Projet de VAPEUR de coupe de laser de camion à benne basculante à télécommande avec LaserMaker

Dans ce projet de robotique et de mécanisme STEAM, les élèves transforment un châssis de télécommande universelle en un camion-benne fonctionnel à l'aide de LaserMaker. La leçon relie la modification du châssis, la disposition des composants, le montage du moteur TT, le mouvement d'inclinaison par came, les supports de pivot, un lit de décharge, la force de retour de la bande élastique, le câblage, la découpe laser et l'assemblage pratique.

1. Aperçu de la leçon

1.1 Objectif du projet

Les étudiants modifieront un châssis de véhicule universel, ajouteront un moteur de décharge et un mécanisme de came, concevront des parenthèses de pivot, créeront un lit de décharge de inclinaison, laser ont coupé les pièces, câblent les moteurs et le récepteur, et assemblent un camion à benne basculante à télécommande qui peut transporter et décharger de petits objets.

1.2 Utilisation recommandée en classe

2. Objectifs d'apprentissage

2.1 Ce que les élèves apprendront

2.2 Compétences VAPEUR Développées

2.3 Faire responsable

Les étudiants doivent tester les mécanismes des véhicules motorisés sous la direction de l'enseignant ou du superviseur de laboratoire. Gardez les doigts, les fils lâches et les petites pièces à l'écart des cames rotatives, des roues, du lit de décharge et des arbres mobiles pendant le fonctionnement.

3. Contexte du monde réel: Pourquoi construire un camion à benne basculante?

Les camions à benne basculante sont utilisés pour transporter et décharger des matériaux. Dans les applications réelles, de nombreux camions à benne basculante utilisent des systèmes hydrauliques pour élever et abaisser le corps de la benne. Dans ce modèle de classe, les élèves utilisent un ensemble de télécommande OSROBOT, un moteur TT, une came, un arbre de pivot et un système de retour à bande élastique pour simuler la fonction de base de chargement et de déchargement.

Le modèle commence à partir du châssis universel précédemment conçu. Les élèves ajoutent un corps de décharge et réorganisent la disposition interne du véhicule afin que le châssis puisse supporter le nouveau mécanisme d'inclinaison.

4. Planification des matériaux et des pièces

4.1 Liste des équipements

Avant de modéliser le camion à benne basculante, les étudiants doivent identifier le véhicule de base, l'électronique, le matériau en feuille, le moteur, le matériau de l'arbre, le matériel et les composants de retour élastiques utilisés dans le projet.

4.2 Liste des pièces structurelles

La structure de l'extérieur et du mécanisme est organisée en trois groupes principaux: la carrosserie du véhicule, les bases pivotantes et la benne basculante.

5. Lesson Procedure

5.1 Modifier la carrosserie du véhicule

Ouvrez l'existantCarBody.lcpDans le fichier LaserMaker. Faites pivoter le dessin du véhicule de base de 90 degrés et placez-le horizontalement pour faciliter le nouveau travail de conception.

Étant donné que le moteur inclinable ajouté doit reposer sur le panneau inférieur, déplacez les positions de montage du moteur d'entraînement d'origine pour créer suffisamment d'espace. Utilisez les directives LaserMaker pour aligner les mortaises des plaques de montage du moteur.

Ensuite, déplacez la carte du récepteur vers le panneau supérieur pour une utilisation plus facile. Supprimez le graphique original du tableau de commande, puis ajoutez le2.0 Tableau de contrôle externeGraphique de la bibliothèque Open-Source Robot Hardware. Alignez-le avec les trous de la plaque de montage du moteur et faites-le pivoter de manière à ce que le port d'alimentation fasse face à l'arrière de la carrosserie.

Déplacez le composant de la batterie vers le panneau inférieur. Tourner dans une position horizontale et l'aligner avec les trous de la plaque de montage du moteur.

Raccourcissez le panneau supérieur pour laisser de l'espace pour le moteur basculant. Après avoir changé la taille du panneau supérieur, supprimez les trous de fixation en nylon d'origine et redessinez-les en utilisant le tableau de commande comme référence.

Regroupez les quatre trous d'arrimage, alignez-les avec le tableau de commande sur la plaque supérieure, puis copiez le jeu de trous correspondant sur la plaque inférieure en utilisant les positions de mortaise partagées comme référence.

Enfin, déplacez le graphique de la roue de roulette vers l'extrémité avant du panneau inférieur afin que les vis de la roue de roulette n'interfèrent pas avec l'installation du moteur de vidage.

5.2 Conception des plaques de montage du moteur de décharge

Le mécanisme d'inclinaison utilise un moteur et une came pour soulever le lit de décharge. Tout d'abord, dessinez une référence de section de moteur de 65mm sur 20mm et placez-la à côté du composant de la batterie. Changez-le pour une couleur de référence afin que les élèves puissent clairement le distinguer des lignes de coupe finales.

Dessinez la plaque de montage du moteur de décharge comme un rectangle de 56mm sur 25mm. Pour garder le véhicule visuellement cohérent, la hauteur de la plaque de montage correspond à la hauteur des plaques de montage du moteur d'entraînement.

La plaque de montage du moteur à benne basculante est installée à travers des trous du panneau inférieur et verrouillée avec des goupilles à tenon. Dessinez un tenon de 20mm par 9mm et une mortaise de 9mm par 3mm, alignez-les, puis créez deux caractéristiques de tenon avec un tableau rectangulaire. Fusionner les tenons avec la plaque de montage en utilisant Union.

Ajoutez le graphique TT Motor de la bibliothèque Open-Source Robot Hardware pour définir l'arbre du moteur et les trous de montage. Parce que le moteur de décharge a besoin d'un support fiable, dupliquez la plaque fixe afin que le moteur puisse être tenu des deux côtés.

5.3 Dessinez les goupilles de verrouillage et les mortaises de corps assorties

Les plaques de montage du moteur sont verrouillées avec des broches à tenon en forme de T. Pour améliorer l'ajustement, le flux de travail de source augmente la largeur de tenon de 0.2mm pour la compensation de laser.

Tracez un rectangle de 9,2mm par 13mm pour le tenon et un rectangle de 15mm par 6mm pour le capuchon. Alignez les deux formes, fusionnez-les avec Union et arrondissez les coins avec un rayon de 3mm. Utilisez Rectangular Array pour dupliquer les broches requises.

Ensuite, dessinez les trous de montage correspondants sur la carrosserie du véhicule. Utilisez les tenons de la plaque de montage comme référence. Dessinez un rectangle de 20mm sur 3mm, puis utilisez un tableau rectangulaire avec le même espacement des tenons pour créer les mortaises de corps requises.

5.4 Dessinez la came

La came soulève le lit de décharge. Une came plus longue peut élever le godet plus haut, mais le flux de travail source limite la taille de la came en fonction de l'espace disponible pour le moteur et la plaque de montage. La longueur de la came ne doit pas dépasser la longueur du moteur TT et la hauteur de la came ne doit pas dépasser la hauteur de la plaque de montage de 25mm.

Sélectionnez le graphique de came à partir de pièces mécaniques, placez-le dans le panneau fixe et redimensionnez-le à 60mm par 20mm. Faites pivoter la came de 180 degrés de sorte que le côté de l'arc plus grand entre en contact avec le lit de décharge pour un levage plus doux.

Déplacez le trou et la came du moteur TT à l'extérieur du panneau fixe, puis dupliquez la came finie avec le trou du moteur TT.

5.5 Dessinez les supports de pivot

L'ensemble d'arbre rotatif permet au lit de décharge de basculer. Quand le moteur de décharge tourne la came, la came pousse le lit de décharge autour d'une tige en bois ronde. La tige est maintenue par des supports de pivot sur la carrosserie du véhicule.

Dessinez un rectangle de 6mm par 110mm comme référence de section transversale de tige ronde sur la plaque de base. Cela aide à localiser le support de pivot et le trou d'arbre.

Utilisez un parallélogramme comme support de pivot afin que le trou de l'arbre puisse s'étendre vers l'extérieur et réduire la friction entre la tige ronde et le moteur de décharge. Retournez le parallélogramme horizontalement, réglez sa hauteur sur 25mm, puis ajoutez un tenon inférieur avec une mortaise traversante.

Arrondissez le coin supérieur du support de pivot avec un rayon de 5mm afin que le lit de décharge puisse se retourner plus facilement. Ajoutez un trou d'arbre de 6mm près du coin supérieur gauche, puis dupliquez le jeu de support de pivot pour les deux côtés du véhicule.

Dessinez des mortaises assorties de 15mm sur 3mm sur la carrosserie du véhicule pour les supports de pivot. Le flux de travail source définit la distance entre les deux mortaises à 92mm et place chaque mortaise à 6mm du bord du véhicule pour plus de stabilité.

5.6 Dessiner le lit basculant

Le lit de décharge doit s'adapter sur la carrosserie du véhicule et porter une pierre d'énergie en forme de cube creux. Le flux de travail source note que le véhicule de base a une largeur de 150mm et une hauteur de 110mm. Après avoir vérifié la largeur du panneau supérieur, la base maximale du lit de vidage est calculée et le lit de vidage final est réglé sur 75mm de large et 40mm de haut pour un déchargement plus facile.

Le lit de décharge se relie à l'axe rond par des jambes de soutien sur les panneaux gauches et droits. Copiez un support de pivot comme référence, changez-le en une couleur de référence et placez-le à côté du panneau latéral du lit de décharge. Dessinez la jambe de support, fusionnez-la avec le panneau latéral, puis arrondissez les coins inférieurs.

Appliquez le trou d'arbre de la référence de support de pivot à la jambe de support de lit de décharge. Ensuite, dupliquez le panneau latéral et le trou d'arbre pour l'autre côté du lit de décharge.

Puisque le lit de décharge peut ne pas retourner par la seule gravité après avoir été soulevé par la came, le flux de travail de source ajoute des trous de caoutchouc-bande. Dessinez des trous de 2mm sur le lit de décharge et la carrosserie du véhicule afin que la bande de caoutchouc puisse retirer le lit de décharge après le déchargement.

6. traitement de laser

Une fois la conception terminée, supprimez les lignes auxiliaires et les références inutiles. Disposez les pièces finales pour améliorer l'utilisation du contreplaqué, puis vérifiez les paramètres de marquage et de coupe pour le matériau sélectionné. Lorsque les paramètres sont confirmés, envoyez le fichier à la découpeuse laser et commencez le traitement à partir du panneau de la machine.

7. Câblage et assemblage

7.1 Câblage du circuit

Connectez le circuit selon le schéma de câblage. Comme le corps de décharge ne doit pas s'incliner trop rapidement, le flux de travail source utilise un moteur TT avec un rapport d'engrenage de 1:220 pour le troisième moteur.

7.2 Assemblage structurel

Commencez par fixer les batteries à la base du véhicule avec des attaches de câble. Installez les moteurs d'entraînement sur leurs plaques de montage, puis fixez les plaques de montage à la base du véhicule.

Installez le troisième moteur sur sa plaque de montage et fixez-le à la base du véhicule. Ajoutez les colonnes hexagonales et fixez-les aux trous de plaque de base correspondants.

Fixez le tableau de commande à sa plaque de montage. Enfilez les fils des composants électroniques à travers la plaque supérieure, connectez-les à la carte de commande, puis fixez les plaques supérieure et inférieure de la carrosserie du véhicule ensemble.

Installez la roulette à l'avant du véhicule et ajoutez les pneus aux arbres du moteur d'entraînement. Ensuite, installez la came sur le troisième arbre du moteur et enfilez l'élastique à travers le trou circulaire sur la plaque supérieure.

Assemblez les panneaux avant, arrière, gauche, droit et inférieur du lit de décharge. Installez les bases de pivot à l'extrémité avant de la carrosserie du véhicule.

Placez le lit de décharge en dehors des bases de pivot et fixez-le avec la tige en bois ronde. Attachez l'élastique au lit de décharge et à la carrosserie du véhicule afin que le lit puisse revenir après que la came le libère.

8. Tester, déboguer et améliorer

9. Projet terminé et réflexion

Après la conception, le traitement au laser, le câblage et l'assemblage, les étudiants complètent un camion à benne basculante télécommandé. Le projet donne aux étudiants une expérience pratique de la modification des dessins existants, de l'utilisation de références pour la modélisation, de l'application de tableaux rectangulaires, de l'arrondi des coins, de l'alignement des pièces et de la construction d'un mécanisme d'inclinaison motorisé.

10. Le défi de l'extension

Le camion à benne basculante utilise la fonction de boîte à angle droit de LaserMaker pour créer le lit de décharge. En tant que défi d'extension, les étudiants peuvent redessiner la forme du lit de décharge, améliorer l'angle de déchargement ou créer un seau plus stable pour différentes tailles d'objets.

Le flux de travail source note également que même avec un moteur à basse vitesse, le lit de décharge peut se décharger rapidement en raison de l'inertie. Les élèves peuvent étudier des moyens de ralentir l'action, comme changer la forme de la came, ajuster la tension de la bande de caoutchouc, modifier la position du pivot, réduire la masse de charge ou redessiner la tringlerie.

11. Note d'équipement pour les enseignants

Ce projet convient aux coupeurs de laser de salle de classe qui soutiennent la coupe et le marquage des matériaux de feuille pour des projets de robotique et de mécanisme. Pour les écoles, les makerspaces et les laboratoires STEAM débutants, des projets tels que les camions à benne basculante télécommandés, les accessoires de véhicules, les mécanismes à cames et les mises à niveau de robots découpés au laser peuvent être complétés par un cutter laser pour salle de classe tel que leSérie de boulons laser Thunder.

Les enseignants peuvent choisir la machine et la configuration du matériel en fonction de l'espace en classe, de la taille du projet, de l'épaisseur du matériau, des composants électroniques, du dégagement des pièces mobiles et des objectifs d'apprentissage. Le même flux de travail LaserMaker peut également être adapté pour d'autres machines laser CO2 lorsque les étudiants passent à des mécanismes de véhicules plus avancés ou à des tâches robotiques de type compétition.