慧鱼模型建模及改进

创新创业实践2

慧鱼模型建模

滑动秤锤式测量计

陈仲键

201130510203

指导教师王慰祖

学院名称工程学院专业及班级11机制2

目录

一、建模 (3)

1.1 模型名称 (3)

1.2 概述 (3)

1.3 慧鱼模型零件建模 (3)

1.4 滑动秤锤式测量计建模 (3)

1.4.1 测量计组成 (3)

1.4.2 分析 (3)

二、性能拓展及改进 (7)

2.1 问题分析 (7)

2.2 改进方案 (8)

三、总结与感想 (10)

一、建模

1.1 模型名称：滑动秤锤式测量计

1.2 概述：

常见的测量物体重量的天平为对称式，而滑动秤锤式测量计采用非对称式平衡，利用杠杆原理，结构简单，且实用方便。此次将以其为例子对其进行建模，并进行功能分析等。

1.3 慧鱼模型零件建模

慧鱼模型零件为统一标准零件，因此可以组合出各种模型，然而并非所有零件都会用到，对于绝大多数普遍会使用到的零件我们小组进行分工画图，然后通过实体建模，再确定自己的模型需要哪些特别零件，自己再进行补充建模。

1.4 滑动秤锤式测量计建模

1.4.1 测量计组成

测量计包括底板，支架，杠杆（含刻度），秤砣，挂盘，指针共6大部分

1.4.2 分析

1）底板

起支撑固定作用，支架等其他零件需要安装固定在其上。

2）支架

支架底座为三角架，受力较均匀，不易倾倒。三脚架上的红色长方形薄片上正中有0刻度，为观察指针是否偏斜，判断物体与秤砣两边是否平衡。再往上支架顶端有安装杠杆用的套筒，通过轴杆

与杠杆相连。

3）杠杆

支架，挂盘，指针，秤砣都需要连接在杠杆上，杠杆长度较长，作为其他部件的连接件，杠杆要求刚度较高，在承受较大的力时不易变形，防止结构破坏或者造成读数不准确。

4）挂盘

挂盘作为物体的承载部件，其刚度也要求较高，另外，为避免因挂盘自身过重而造成杠杆量程变短，挂盘的材质可选择采用PP塑料。

5）秤砣

秤砣为使测量计两边相平衡的部件，采用圆盘式的结构可使其重量均衡安装在杠杆上固定后较为稳定，中间挖空形式令其可方便拆卸，不使用时可回收安放好。

6）指针

安装固定在杠杆支点处，质量轻，结构简单。随着两边倾斜而偏移。

7）测量计总装配

下图为测量计的装配总图，从生产工艺方面来说，各部件并不复杂，结构简单，加工容易。部件对于力学性能的要求所需用到的材质也是市面上容易找到的，价格便宜。而从结构设计方面来说，测量计所需部件少，安装方便，当出现损坏等情况时，可以快速更换损坏部件。总的来说，此测量计性能较好，能满足日常小物体重量的快速测量的功能。

二、性能拓展及改进

2.1 问题分析

2.1.1 量程短

杠杆的量程有限，测量范围较小，如果直接增加其长度，则对其力学性能的要求也相对增加，较为麻烦。

2.1.2 单支架不太稳定

地板上只有一个支架，当测量物体重量较大时，对于支架的受力较大，容易折断破坏。

2.1.3 手动调节不精确

测量计两边平衡需要人通过肉眼观察指针位置进行确定，这样容易造成误差，读数不准确。

2.2 改进方案

2.2.1 增加秤砣数量

在原有秤砣两侧增加两个固定部件，当所测物体重量较大时，可增加秤砣数量，根据F1*S1=F2*S2，当增加到三个秤砣时相当于增大到3倍量程。

2.2.2 双支架固定

利用双支架增加仪器的稳定性，其中一支架可采用高硬度透明材质，便于观察读数。

2.2.3 采用传感器进行微调

0刻度指示牌上安装传感器，一开始时先进行手动快速调节，观察指针位置离0差不多时，开启传感器，传感器与秤砣相连，自动微调秤砣位置，进行精确定位。

三、总结与感想

此次慧鱼模型建模通过实体建模与功能设想及分析大大提高了我自己的动手能力以及锻炼了工程思维，在这个过程中，我认为最重要的环节是对于问题的探求，思考机构本身存在的问题，通过问题再进行解决，无疑在日后的学习与工作中均能起到促进的作用。比较遗憾的地方是慧鱼模型的零件种类并不齐全，数量也不太足够，基本上只能拼接一些小型简单的结构，一些想要进行实体设计的模型因为缺乏零件而只能在脑中想象。希望以后的课程可以继续完善。总的来说此次建模收获良多，自身的建模与画图能力也有了相应的提高。