تحدى تصميم سيارة تسير باستخدام مصيدة فئران على برنامج Fusion360

تحدى تصميم سيارة تسير باستخدام مصيدة فئران على برنامج Fusion360

مقدمة

الخطوات التالية ستشرح لك كيفية تنفيذ مهمة تعليمية وهي عبارة عن تصميم سيارة تعمل بنفس فكرة عمل مصيدة الفئران فى دورة رسومات هندسية على مستوى الكلية، وهي عبارة عن فريقين في كل منهما طالبين استخدموا برنامج Autodesk's fusion360 لتصميم السيارة  وعمل محاكاة لها وتصنيعها.

تقام مسابقات سيارة مصيدة الفئران عادةً على مستوى المدرسة الثانوية، وذلك لزيادة مستوى التحدي الذي طُلب من الطلاب وهو الحصول على تجميعات CAD كاملة ورسومات هندسية لتصميمهم بالإضافة إلى محاكاة FEA لأداء إطاراتهم في الإنحناء عند ثلاثة نقاط.

تعتبر مصيدة الفئران تحديًا تصميميًا ممتازًا نظرًا لوجود العديد من جوانب التصميم التي يمكن تحسينها.

لقد قمت بذكر بعض الإرشادات لتشغيل هذا المشروع التعليمي، بما في ذلك ملفات Canvas التي قمت بإنشائها حتى تتمكن من تنفيذ ذلك بسهولة في الدورة التدريبية الخاصة بك، كما يمكن تعديل العديد من مكونات هذا المشروع بناءً على احتياجات فصلك، أما بالنسبة لفصلي فقد تم إجراء هذا المشروع بين الأسابيع 10-17 من الفصل الدراسي.

لوازم

مواد البناء التي تم توفيرها للفريقين:

  • لوح MDF 11.8*24*1/8
  • لوح أكريليك 28*8*0.008
  • لوح أكريليك 12*12*0.12
  • رولمان بيلي ID ¼
  • مصيدة فئران
  • مسامير خشبية ¼
  • مسامير ذات أقطار مختلفة 12 بوصة
  • خيط

العدة المستخدمة:

  • طابعة ثلاثية الأبعاد Ultimaker.
  • آلة قطع بالليزر Epilog Zing (هى ليست ضرورية ولكن ستكون مفيدة إذا احتجت أن تكرر صنع السيارة).
  • تم إجراء هذا المشروع في مساحة عمل CSM واستخدم الطلاب أدوات مختلفة في مكتبة الأدوات.

خطوة 1 : مقدمة عن التحدي

لقد عرضت مقطع فيديو مارك روبرت على YouTube لتقديم التحدي لأنه يقوم بعمل ممتاز في مناقشة مبادئ الفيزياء في اللعب بالإضافة إلى توفير طريقة مرئية رائعة للطلاب لفهم ماهية سيارة مصيدة الفئران، وبالنسبة لتحدي التصميم الخاص بي فقد أخبرت الطلاب أنه لم يُسمح لهم باستخدام البكرات الوسيطة في تصميمهم الذي أظهره مارك روبرت على أنه تصميم حامل الرقم القياسي العالمي (إنه في الواقع تحدٍ أفضل للتصميم إذا سُمح لهم بالقيادة مباشرةً من زنبرك مصيدة الفئران).

بعد ذلك، قمت بمراجعة قواعد المسابقة الخاصة بنا (والتي يمكن تعديلها وفقًا لاحتياجاتك) بعد عرض الفيديو.

قواعد تحدي التصميم:

  1. يجب أن تكون السيارة مدعومة بمصيدة فئران واحدة من ماركة Victor بقياس ¾ 1 *⅞ 3
  2. لا يمكن تغيير مصيدة الفئران إلا في الحالات التالية:
  • إذا أردت حفر الثقوب فقط لتركيب مصيدة الفأر على الإطار.
  • إذا تم قطع ذراع المصيدة أو أردت جعله أطول.
  1. يجب أن تبدأ المركبات السير بمفردها، ولا يمكن أن تبدأ بأي طاقة إضافية غير الطاقة المختزنة فى زنبرك مصيدة الفئران.
  2. لا يمكن تغيير الزنبرك من مصيدة الفأر أو معالجته بالحرارة.
  3. لا يمكن تخطى زنبرك المصيدة أكثر من المسافة المعينة له أو أكثر من 180 درجة، ولا يجوز لك استخدام أى بكرات لنقل الطاقة من زنبرك مصيدة الفئران إلى عجلة الحركة.
  4. يجب أن توجه السيارة نفسها ولا تتلقى أي دفعة في أي اتجاه لتجنب الاصطدام.
  5. ستخضع جميع المركبات للفحص للتأكد من استيفائها لجميع القواعد.
  6. قد يكون لكل مشارك ما يصل إلى ثلاث تجارب لسباق سيارته، سيتم تسجيل أفضل مسافة تم قياسها.
  7. ستكون أكبر مسافة خطية هي المسافة الإجمالية التي تقطعها العجلات الأمامية للمركبة بشكل عمودي من مقدمة خط البداية إلى نقطة السيارة الأقرب إلى خط البداية ولن يؤخذ فى الاعتبار الزاوية إلى حيث تستقر السيارة.
  8. للحكم القرار النهائي فيما يتعلق بمدى ملاءمة أي مواد إضافية يمكن استخدامها في بناء السيارة، أي عناصر إضافية (بخلاف المواد المقدمة) ولا يجوز أن تتجاوز تكلفته 20 دولارًا.
  9. لا يجوز تغيير المركبات أثناء المنافسة، ولكن يمكن إجراء الإصلاحات طالما أنها لا تتضمن أي تغييرات في التصميم.
  10. يجب قطع مكون واحد على الأقل من السيارة بالليزر ويجب طباعة مكون واحد على الأقل ثلاثي الأبعاد.

أهداف التعلم:

هذه فرصة لك ولفريقك لاستخدام CAD للمساعدة في عملية التصميم، والتصنيع السريع لسيارة مصيدة فئران، ستستخدم إمكانيات النمذجة والمحاكاة في برنامج Fusion 360 لتكرار تصميم سيارة مصيدة الفئران وتحسينها.

الهدف الرئيسي لهذا المشروع هو منحك فرصة لتعلم وممارسة ما يلي:

  1. حلل الفكرة أو السؤال أو المشكلة.
  • تحديد الفكرة أو السؤال أو المشكلة.
  • تقسيم الفكرة أو السؤال أو المشكلة إلى الأجزاء المكونة لها.
  • افتراضات السؤال.
  1. استكشف الفكرة أو السؤال أو المشكلة والحلول المحتملة.
  • الحصول على مدخلات من أصحاب نفس المصلحة والزملاء.
  • البحث عن المنتجات والأفكار الحالية ذات الصلة.
  • عمل مجموعة متنوعة من الحلول واتباع أكثر الحلول الواعدة.
  • تقييم تكاليف وفوائد استخدام أجزاء أو أطقم جاهزة بدلاً من التصنيع من نقطة الصفر.
  1. إنتاج النماذج الأولية.
  • تحديد طريقة الإنشاء الأنسب للمشروع.
  • اكتساب الثقة والتأكد من التقنيات والعمليات المطلوبة للإنشاء.
  • تحديد المتطلبات الوظيفية للنموذج الأولي مقابل المنتج النهائي المطلوب.
  • قسّم التصميم إلى مكونات فردية لتسهيل الاختبار.
  • عملية تصميم الوثيقة.
  1. استخدم مبادئ التصميم التكراري.
  • تطبيق معايير قابلة للقياس لتحديد ما إذا كان الإبداع يلبي الاحتياجات أم لا.
  • مراجعة وتعديل تصميم النموذج الأولي على تكرارات متعددة.
  • جمع ردود الفعل والمدخلات من النموذج الأولي من أصحاب المصلحة والموجهين.
  • تصميم إعادة العمل ليشمل رؤى من الملاحظات، ويستخدم التجربة والخطأ، ويتعلم من الإخفاقات والأخطاء.
  1. التعاون بشكل فعال مع أعضاء الفريق وأصحاب المصلحة.
  • الاستماع للغير.
  • التعلم مع ومن الآخرين.
  • التواصل باحترام ووضوح مع أعضاء الفريق وأصحاب المصلحة.
  • متابعة التزامات ومسؤوليات الفريق.
  • ممارسة المسؤولية سواء على المستوى الشخصي أو مع أعضاء الفريق.
  • تقييم المساهمات في نجاح الفريق.

تحدي التصميم:

الهدف هو تصميم سيارة مصيدة فئران للسير لأبعد مسافة، راجع القواعد أعلاه للحصول على القائمة الكاملة لقواعد التصميم.

التحليل مطلوب:

من أجل تحسين التصميم الخاص بك، يجب إكمال عمليات المحاكاة والتحليل التالية على النموذج الخاص بك بالإضافة إلى تلبية معايير التصميم الأتية:

تحليل الإجهاد FEA: لكي يكون التصميم ناجحًا، يجب أن يكون أقصى انحراف لا يزيد عن 0.5 مم، تحت حمولة ثابتة تبلغ 15 نيوتن (3.37 رطل من القوة) تحت 3 نقاط انحناء.

النواتج:

  1. سيارة مصيدة فئران تعمل بكامل طاقتها.
  2. نموذج Fusion 360 CAD كامل لتصميم بطاقة مصيدة الفئران النهائية.
  3. الانتهاء من تحليل FEA لتصميم مصيدة الفئران النهائية.
  4. ملف PDF لرسومات العمل.
  5. موقع ويب يتابع عملية التصميم الخاصة بك من البداية إلى النهاية (انظر موقع Canvas لمزيد من التفاصيل).

نقاط التحقق وتواريخ الاستحقاق: انظر علامات المتابعة على موقع Canvas.

ملاحظة للمعلمين لقد اكتشفت أن وجود العديد من نقاط المتابعة المستمرة يمنع الطلاب من المماطلة ويؤدي إلى مشاريع ذات جودة أفضل.

خطوة 2 : تقديم نمذجة ومحاكاة في برنامج Fusion 360

قمت بتشغيل معمل إرشادي حيث أوضحت كيف يمكن للطلاب إجراء اختبار ثني على 3 نقاط على تصميم الهيكل المعدني، تم إعطاء الطلاب ملف CAD أساسي يمكنك تحميله من هنــــــا لتصميم مصيدة فئران، وتم توجيههم حول كيفية إجراء اختبار ثني ثابت على 3 نقاط.

ملاحظات مهمة حول FEA:

الرسومات الهندسية هي دورة جامعية جديدة، وقد تم إرشاد الطلاب حول المفاهيم عالية المستوى والقيود الخاصة بـ FEA ولكن تم نصحهم بأن يكونوا متشككين للغاية في FEA حتى يأخذوا الدورات الدراسية المناسبة لتقدير قدرات وقيود FEA بشكل كامل. ومع ذلك، فقد كانت أداة رائعة للطلاب لتكرار تصميماتهم دون الحاجة إلى بنائها مرة أخرى.

خطوة 3 : فحص التصميم

الهدف من هذه المهمة هو إيجاد أفكار للمشروع.

ابتكر تصميمين مختلفين على الأقل للمشروع.

بعض الأشياء التي يجب مراعاتها مع التصميمات هي: (وهذا ليس كل شىء)

  • كيف تصنع التصميم.
  • كيف ستقوم بتركيب مصيدة الفئران.
  • كيف ستؤمن محاور القيادة.

ما يجب تسليمه

قدم وصفًا موجزًا لكل تصميم وقم بتضمين إجابات لاعتبارات التصميم التالية المذكورة أعلاه، وقم بتسليم أي رسومات يدوية للتصاميم التي تساعد في توضيح التصميمات.

تأكد من تضمين قائمة بما تعتقد أنه مزايا وعيوب كل تصميم.

يتعين على عضو مجموعة واحد فقط إلى الإرسال: الرجاء تضمين جميع أسماء أعضاء المجموعة مع الإرسال.

خطوة 4 : يوم المسابقة

تم إعطاء الطلاب 3 محاولات للوصول إلى أبعد مسافة ممكنة، بشكل عام، يعد هذا يومًا ممتعًا ومثيرًا حقًا للطلاب لمعرفة كيفية أداء تصميماتهم مقارنة بالفرق الأخرى.

خطوة 5 : مواقع الطلاب

أمثلة على مواقع الطلاب:

دليل الطالب:

يمكنك استخدام أي خدمة مجانية لموقع الويب لإنشاء موقع الويب الخاص بك مثل wix، وWeebly، وgoogle (إذا كنت تستخدم google، فتأكد من أن موقع الويب الخاص بك متاح لأي شخص وإلا ستخسر نقاطًا)، وورد برس وما إلى ذلك.

ستنشئ موقعًا على شبكة الإنترنت لتسجيل عملية التصميم التي مررت بها للمشروع وتسليط الضوء على العمل الشاق الذي قام به فريقك، يرغب العديد من أصحاب العمل وحتى بعض المدارس في رؤية ملف التصميم للمتقدمين، ويمكن أن يكون هذا الموقع بمثابة جزء من ملفك الذي ستبنيه مع استمرار تعليمك. يجب أن يعكس موقع الويب الفخر الذي تحظى به في عملك، والذي يسعدك مشاركته مع صاحب العمل المحتمل كمثال نموذجي للعمل الهندسي الذي قمت به.

الإنجازات: إرسال اللينك الخاص بموقع فريقك (يجب إرسال عضو واحد فقط في الفريق)

يجب أن يتضمن الموقع الأقسام التالية:

  1. شرح تصميم المشروع.
  2. توثيق عملية التصميم وتطويره.
  • يأخذ في الاعتبار جميع التصميمات التي درسناها (هذه فقط التصميمات التي قمت بتحليلها وأخذها في الاعتبار بجدية، ولا يتعين عليك تضمين أشياء مثل كل إصدار محفوظ).
  • يوضح الشرح كيف تم تحسين التصميم.
  • شرح لكيفية اختيار التصميم النهائي وكيف تم تحسين التصميمات الوسيطة.
  1. كيف تم استخدام النماذج الأولية للمساعدة في عملية التصميم.
  2. يتضمن مجموعة من رسومات العمل.
  3. تصميم المشروع: وصف شامل للتصميم النهائي وما إذا كنت قادرًا على تحقيق أهداف التصميم الخاصة بك أم لا.
  4. الدروس المستفادة: وصف موجز للدروس المستفادة من هذا المشروع، وهل هناك أي أشياء كنت تتمنى لو فعلتها بطريقة مختلفة في وقت لاحق.
  5. مناقشة موجزة حول ما إذا كانت أهداف التعلم من هذا المشروع ومناقشة حول كفاءات الصانع قد تم تناولها في هذا المشروع أم لا، فإذا لم يكن الأمر كذلك، فسوف يتم تنفيذ ما تتمناه بشكل مختلف حتى تتمكن من التعرف على أهداف التعلم.
  6. المصادر التي تم الرجوع إليها: تأكد من تضمين الاقتباسات من أي مصادر تم استخدامها أثناء مشروعك.

خطوة 6 : مصادر لموقع Canvas

لقد جعلت المهام علنية حتى تتمكن من إضافتها بسهولة إلى الدورة التدريبية الخاصة بك، وقد أضفت كل ذلك في الدورة الخاص بي على موقع Canvas.

لا توجد تعليقات حتي الآن.
تسجيل الدخول مطلوب

يجب عليك تسجيل الدخول لإضافة تعليق.

تسجيل الدخول