《木梁承重省力智能安全测试架.doc

《木梁承重省力智能安全测试架的设计》 初三6班 宋志文、杜继贤 初三4班 王品皓 辅导教师 郭宇 李洁 获得：第30届北京青少年科技创新大赛二等奖 2009年大兴区科技创新大赛发明项目中学组一等奖 第十届北京市中小学生金鹏科技论坛中学组一等奖 2009年大兴区中小学金鹏科技论坛竞赛初中组二等奖 2009年北京市中小学生智能控制（单片机）竞赛初中组作品项目二等奖 大兴区中小学生单片机智能控制竞赛作品竞赛初中男子组二等奖 研究背景 我们去年参加了学校组织的未来工程师大赛木梁承重项目，为了能够设计出既承重大又质量轻的木梁，我们经过了长时间的准备。为了测试不同结构木梁的承重效果，我们需要制作出相应结构的木梁，再进行实际的木梁承重测试试验。 由于我校定做的木梁承重测试架在测试时需要使用大量的杠铃片进行测试，我们专门在十几名男同学的帮助下从体育器材室借来了三百多公斤的杠铃片。在测试中我们几个组员更是需要不断的将几十公斤重的杠铃片搬上搬下，非常的不方便，而且在搬运过程中还要随时小心别被杠铃片砸伤手，这样往往一个木梁的测试就要耗费非常长的时间，非常多的体力，搞得我们筋疲力尽。而且当我们的桥的承重量达到四百多公斤的时候，不但需要再借杠铃片，还发生了测试的杠铃片超高，无法完成测试的情况，这使我们伤透了脑筋。 此外在木梁测试中还需要人工判断杠铃的重量是否全部压到木梁上，然后再开始记录测量时间。为此我们基本都是趴在地上才能看到原本支撑所有杠铃片的千斤顶与杠铃片是否分开，然后再开始使用秒表开始计时，整个过程非常的不方便。更要小心当承重超过桥的极限时，不要被崩裂的木梁所伤到，而且测试结果也非常不准确。 针对以上的问题，为了能够使以后参加木梁承重项目的同学免于频繁搬动沉重的杠铃片，使他们的测试过程更加简便、更加准确、更加安全，我们决定利用自己所学的知识对木梁承重测试架进行改造。 摘要 本文主要记录了我们是如何从亲身参与木梁承重比赛，并在比赛中发现木梁测试设备存在的一些问题：如需使用大量沉重的杠铃片，并需要频繁搬运；在搬运过程中存在安全隐患；人工判定测试时间不方便、不准确……为了解决这些问题，我们通过多种途经搜集资料，寻找解决办法，最终设计出了一个更加省力、智能、安全的测试架结构，并制作了功能演示模型，在使用测试中进行不断地改进。 关键词 木梁承重、测试架、滑轮组、省力、智能、安全 研究目的 如实反映木梁承重测试时遇到的问题。 针对各种问题，提出解决的方法及建议。 设计出一种使木梁承重测试更加简便、更加准确、更加安全的测试架，并制作功能演示模型。 对模型进行使用测试，在使用中不断改进。 为木梁承重项目的推广出一份力。 研究过程 调查过程及结果 木梁承重测试所需设备的设计要求。 通过我们的亲身感受，我们认为木梁承重测试设备的设计要求应该包括以下几个方面： 测试设备本身可以承受大于800公斤以上的压力。 可以根据木梁的高度调节测试设备。 要尽量减轻测试中所需的重物——杠铃片的使用数量，减轻测试中反复搬运杠铃片的难度和劳动量。 要保证测试过程中的安全。 要保证测试时间的准确性。 要使测试结果计算更简单，可以更清晰的展示给观众。 现有的木梁承重测试设备及在使用中存在的问题。 由于我们校是第一次参加木梁承重比赛，对于以往比赛的测试设备并不了解，因此我们通过查阅网络资料以及询问专业人士，对各种测试设备进行了简要了解。以下是我们搜集到的木梁测试设备。 图一 老式木梁承重测试架 图二 新式木梁承重测试架 老式木梁承重测试架 据我们了解这种测试架就是以前比赛中使用的测试架，这种测试架主要由测试架、杠铃片放置台两部分组成。在使用中所有杠铃片都放置在放置台上，随着测试重量的提高，抬放的难度也越来越大，因此需要设置专门的力气较大的人来协助完成测试，测试过程非常繁琐，安全隐患较大，而且计时完全采用人工，不能保证准确的测试时间。 新式木梁承重测试架 新式木梁承重测试架从08年的全国比赛就开始投入使用，我们校的测试架就是这种设计。它是由测试架、悬挂装置、砝码平台、手动千斤顶构成的。测试时需按顺序将杠铃片逐渐加放到砝码平台上。为了保证加放砝码和木梁测试失败时全部杠铃片不至于掉落下来，底部的手动千斤顶起到了很大的作用。 但测试时还需要使用大量的杠铃片，而且放置杠铃片的高度是有限制的，超过四百公斤就有些超高。测试的计时是由人工判定的，需要人工观察是否开始计时，和手动掐表计时，测试非常不方便、也不太准确。 调查结果 根据以上的调查我们决定将设计的重点放在如何使测试更加省力、更加准确、更加安全上。主要从我们现有的测试架的基础上进行改进，保留以前的测试架、悬挂装置和手动千斤顶，其它部分则根据需要进行改进。 设计与制作过程 在以上调查的基础上，我们开