如何制作无动力小车
……楼上几位看错题目了吧。
我觉得楼主问的是一个手工题啊。
怎么制作一个可以克服摩擦力由斜面滑落的小车?
做一个带轮子的,如果条件比较艰苦。
可以把木块下挖出一个半圆的凹槽。然后把让这个凹槽压在圆柱的铅笔上。为了平衡,需要挖2个凹槽。
然后车子自然就可以从高出滑下来了。呵呵
如果还是难以下滑,在小车上放一个重物,比如铅块、砝码。
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既然楼主称的确是手工题,我从物理角度讲一下制作小车的要点。
1.动力的来源。动力来自小车所受到的重力。重力牵引小车由高出滑向低处。因此:增加小车的自重,可以增加小车获得动力。
2.阻力的来源。阻力来自与小车与斜面的摩擦力,而且这个摩擦力会随小车的自重增加而相应增加。
当小车在平面运动时,愈大的自重会更快的消耗小车的速度……小车的自重需要在一个恰当的范围,不能太大,也不能太小。
3.平衡性。必须保证车沿直线运动,否则不可能刺穿气球……跑歪了。这是手工问题了,要求小车左右两侧的轮子直径相同,轮轴高度相同,轮子平面垂直地面。
4.题目的重点。
小车从斜面滑下后还需要行进5米
-->要求小车进入平面是获得的速度越大越好。
并且要刺破10CM直径的气球
-->要求小车的运行轨迹左右偏差小于10CM。
小车的体积在中途不能改变。
-->不得借助除轮子外的其他手段……
5.解题的重点。
根据前边论述的东西,我想楼主不难想到如何解题了,所以如果做这个小车就看你的努力了。
你光是手头上的材料肯定是不足以让他动起来的...但要能做出个像样的车倒是可以...用瓶盖做轮子.木材做架子..塑料做车身....至于要让他动....你还需要一些:齿轮...传递动力的一些小东西..还有提供动力的材料,再通过传动机构把动力装置和车轮相连就行了..风能 只能用个小风车 ,水力只能用小水车...如果不用齿轮 你就得用传动带代替
SUMO 中车辆动力学模型包括两方面
longitudinal model : 纵向动力学模型,描述车辆加速和减速
lateral model :横向动力学模型,描述车辆换道
在 longitudinal model 方面,由于 SUMO 主要用于研究车辆的外部行为、多车交互和交通流,对于单个车辆建模精度要求不高,可以近似看作质点,采用比较简单的 car-following model (跟车模型) 来描述车辆速度和位置变化规律。car-following model 中包含两种情况:无前车和有前车。
在 lateral model 方面,SUMO 采用 lane changing model ( 参考文献 )。简单地说就是以决策树的方式设定诸多换道条件,只要满足某些条件,就进行相应的换道操作。
默认的 lane changing model 是瞬间换道,即在一个 simulation step 中完成换道,直观地看就是车辆在两个车道之间瞬移。
更加精细的模型包括:
具体设置可以参考 https://sumo.dlr.de/wiki/Simulation/SublaneModel#Sublane-Model
本文主要介绍 car-following model.
要了解 SUMO 中默认使用的改进 Krauss model,需要先了解一下原始的 Krauss model 的建模思想。
Krauss model 来自文献:
假设 为 leader 与 follower 车间距,其中 为车身长度。
如果要求车辆不相撞,需要满足
其中
为了计算 , 需要给出速度与刹车距离的函数表达式和。下边用 函数在 处的 Taylor 展开近似替代 函数,忽略高阶项得到
下边的问题就是如何计算导数 .
假设刹车时加速度为 ,则有
其中的积分项对应了刹车加速度为 情况下的刹车距离。
一般我们在计算距离时习惯将积分区间设定为时间,而被积函数为速度。这里是将积分区间设定为速度的变化区间,对时间进行积分。这样积分之后得到关于速度的函数,以便后续的操作。
将式带入式中得
上述表达式右边 含有 ,所以需要再整理一下,得到 的显式表达为
其中原本的 也替换为了最大刹车加速度 .
上述式子就是 SUMO 中 original Krauss model 的安全跟车速度表达式,部分 程序源码 如下:
这里式右边就是安全跟车速度,记做 。但是,这一速度还不是最终车辆采用的跟车速度。与无前车情况类似,我们也要保证跟车速度不能超过允许的最大速度,因此要取安全速度和允许最大速度中的较小值,即
其中 为最大加速度, 为仿真更新步长。
另外,可以引入随机因子,表示车辆并不一定按照上述安全跟车速度行驶,可以取更小的值,即
其中 为外部设定的 imperfection parameter,表征了偏离 的程度。
总结算法步骤:
尽管 SUMO 中包含了上述原始 Krauss model,但是没有作为默认 car-following model,而是做了较大改动。改进模型与原始的 Krauss 模型的出发点是相同的:在保证不碰撞的前提下,车速尽量的快。但在计算安全速度方面,与原始 Krauss 完全不同。
改进的 Krauss model 依然基于上述公式 ,但并没有采用泰勒展开方式近似表达刹车距离函数 ,而是直接数值计算。步骤与源码实现如下:
上式中为前车速度减到 0 需要的时间。
在 SUMO 源码中通过 brakeGapEuler 函数 实现上述计算过程。
这里需要注意的是,SUMO 默认采用 Euler 数值积分方式 ,在计算位置时公式如下:
即 时刻的位置等于 时刻的位置加上 时刻的速度造成的位置变化。
明白了这种积分方式才能更好的理解源码中的计算公式。
得到安全跟车速度之后,其余部分与原始的 Krauss model 类似的,要与允许的最大速度比较,并且考虑随机因素。具体在 followSpeed 函数 和 dawdle2 函数 中实现。
搬运活性是指物品按照装卸与搬运次数进行分类,通常用活性指数0、1、2、3、4来表示。指数越高表明搬运的方便程度越高,搬运起来越容易。
1、大型客车A1大型载客汽车可以驾驶A3、B1、B2、C1、C2、C3、C4、M。
2、牵引车A2重型、中型全挂、半挂汽车列车可以驾驶B1、B2、C1、C2、C3、C4、M。
3、城市公交车A3核载10人以上的城市公共汽车可以驾驶C1、C2、C3、C4。
4、中型客车B1中型载客汽车(含核载10人以上、19人以下的城市公共汽车)可以驾驶C1、C2、C3、C4、M。
主要优势:
仓储货物需要根据其保存时间进行安排,适当选择活性指数。大多数仓储物都处于待运状态,其活性指数较高。活性指数高表示方便搬运作业。也意味着不能稳定存放,同时占用过多设备,降低仓容的使用率。对于长日期仓储的物品,应采用较低的搬运活性,进行稳定堆垛。
货车,非货车。非载货型专项作业车辆是分别与货车和非货车的,轻型和重型的。轻型非载货型专项作业车,货车车型白天是不允许进入五环。非货车车型是没有区域限制的。
货车型是用于牵引、清障、清扫、清洁、起重、装卸、升降、搅拌、挖掘、推土等的各种专用机动车,是不允许进入五环内含五环 。
主要优势:
非货车型是装有固定专用仪器设备从事专业工作的监测、消防、医疗、电视转播等的各种专业机动车,是允许进入五环和长安街的是没有区域限制的。
轨道作业车的车体、行走轮、驱动组件和操控组件,车体适于跨座在轨道上,车体内限定有间隔开且适于设在轨道两侧的工作间室,行走轮设于车体并沿轨道的行走面转动,驱动组件设在车体上并驱动行走轮转动,操控组件设在工作间室内并与驱动组件相连,用于控制驱动组件驱动行走轮。
轨道作为铁路线路的重要组成部分,是一个整体性的工程结构。
汽车外饰设计:
比如我们常见到的汽车设计草图。
草图一般会将家族风格放上面,比如宝马的双肾格栅,Jeep的七孔君格栅,草图主要定基调。
有了草图后,会制作相关的比例油泥模型,将汽车设计从2D转化为3D空间去做验证。
2. 汽车内饰设计
内饰设计包括家族元素摄入,比如奔驰的圆形出风口
内饰设计还包括主题风格,比如有的汽车强调电子科技感、有的汽车强调内部的丝滑空间、有的汽车强调运动感……
3. 色彩纹理(color and trim)
3.1 色彩:
汽车内外饰用什么特殊的颜色?
外观用闷骚红,还是绚丽蓝,用金属漆,在太阳下荧光闪闪的那种,还是普通的油漆?
内饰配合汽车风格,用充满科技感的昏暗幽蓝,还是用充满热情的火红?
市场调研后,什么颜色更受大众的青睐?什么颜色相对于来说更安全。
这些都是色彩设计方面需要做的。
3.2 纹理
汽车的座椅是横条纹,竖条纹还是斑马纹?
汽车的中控仪表台是颗粒状,还是皮肤细纹。
装饰片适使用镀铬的,还是拉丝的。拉丝的会给人感官有犀利的感觉
这些都是有关汽车纹理方面的设计。
一般做汽车色彩和纹理设计方面的,都是艺术学院相关毕业的学生。他们对不同颜色的色号差别,纹理感受方面有比较好的基础教育。
汽车工程
汽车工程一般多指汽车的研发:
1. 整车集成:
包括风阻,车重,NVH(噪音、震动等),动力系统,舒适性等。
2. 分模块汽车结构工程:
BIW(BODY IN WHITE白车身)、内饰、外饰、底盘、空调、座椅等。
3. 分模块汽车电子工程:
整车电子架构、云端系统、娱乐系统等
4. 总布置和STC
总布置只主要考虑哪个部件,该放哪里,能放哪里。
STC会作为设计和工程的桥梁,约束设计人员不可天马行空,考虑设计因素,也考虑实际工程可行性等。
汽车的研发是各个模块互相配合的过程,比如:车门内板的设计,根据车辆安全法规,影响到驾驶员安全性了,那车门和座椅等多模块人员都需要开会寻求各方妥协的方案。
汽车制造
其实汽车研发工程做好后,在进入制造之前,还有一个流程是:汽车制造工程
汽车制造工程:
作为汽车制造和汽车工程之间的桥梁和过度,更多的是研究汽车的可制造性方面问题。
比如汽车的门把手研发,工程的工作已经做好了,但你会发现可接制造性比较差。门把手和车身腰线的距离,使得汽车门板冲压制造的过程中,比较容易发生回弹等质量问题。
这时汽车制造工程部门ME的人员,就要进行相应的可制造性更改。
汽车制造
汽车制造包括冲压、焊装、涂装、总装四大工艺。当然,还包括物流、公用动力(水电煤)等。
现在汽车制造更多的引进智能制造,工业4.0等,让本来智能化程度很高的汽车工厂变得更加智能化。
另外,汽车制造还涉及到汽车制造工艺的选择方面。比如:汽车涂装的传统工艺和免中涂工艺的优劣,这些都会在专业课上学习。
简单来说,汽车制造技术更多的是,学习如何通过合理的制造工艺技术和方案的选择,实现既定产能(JPH)、质量目标的制造技术。