Игрушечный гараж

МБОУ «Шеморданский лицей «Рост» Сабинского муниципального района Республики Татарстан»

Творческий проект по технологии

на тему: «Игрушечный гараж с автоматическими воротами»

Выполнил ученик 8 класса: Файзрахманов Карим

Руководитель: Осипов Павел Валерьевич

2024 г.

Содержание

1. Введение

1.1 Наличие актуальности или перспектив исследуемой тематики…………4

1.2. Актуальность. Обоснование проблемы и формулировка темы проекта. 5

1.3. Новизна проекта…………………………………………………………….. 6-7

1.4. Оригинальность предложенных технико-технологических, инженерных или эргономических решений……………………………………………………..8

1.5 Дизайн -спецификация проекта………………………………………………9

1.6 План работы по проекту……………………………………………………...10

1.7 Анализ исторических прототипов и современных аналогов. Цели и задачи……………………………………………………………………………… 11

1.8 Выявление основных параметров и ограничений………………...………12

1.9 Историческая справка, интересные факты……………………………….13

1.10 Выбор и анализ возможных идей. Выбор оптимальной идеи и модели.14

1.11 Требования к изделию………………………………………………………..15

1.12 Дизайнерская задача……………….…………………………………………16

2. Основная часть

2.1 Технология изготовления изделия………………………………………17-18

2.2 Экономический расчет будущего изделия………………………………….19

2.3 Инструменты и оборудование………………………………………………..20

2.4 Технологическая карта……………………………………………………21-24

2.5 Эскиз……………………………………………………………………………..25

2.6 Технический рисунок………………………………………………………….26

2.7 Правила техники безопасности………………………………………… 27-28

3. Заключительная часть

3.1 Контроль качества……………………………………………………………29

3.2 Экономические расчеты………………………………………………………30

3.3 Экологическая оценка..……………………………………………………….30

3.4 План маркетинга. Товарный знак…………………………………………..31

3.5 Реклама………………………………………………………………………….32

3.6 Оценка изделия………………………………………………………………..33

3.7 Использованная литература…………………………………………………34

3.8 Приложение №1……………………………………………………………35-36

3.9 Приложение №2 Фото изделия………………………………………… 37-38

3.10 Приложение №3 Словарь терминов……………………………………….39

1.Введение

1.1 Наличие актуальности или перспектив исследуемой тематики

Каждый мальчишка мечтает о гараже для игрушечного автомобиля. Представленные в продаже изделия стоят очень дорого и зачастую не выдерживают условий эксплуатации. Мною было решено реализовать изготовление гаража из доступных материалов

Цель проекта:

        Изготовить игрушечный гараж

Перспективы исследуемой тематики связаны с возможностью:

• Использовать гараж в образовательных целях. Его можно рекомендовать для серийного производства с целью обучения специалистов по робототехнике и 3Д-моделированию, а также для демонстрации кинематики и конструкции при изготовлении настоящего гаража

1.2 . Актуальность. Обоснование проблемы и формулировка темы проекта

Актуальность проекта:  Каждый человек в сегодняшнее время пытается сэкономить на чем либо, покупка готового гаража требует немолого вложения финансовых средств и имеет ограниченный функционал

Выбор и обоснование проекта.

Идея создания данного станка возникла в результате необходимости хранить машинки.

Если раньше игрушечные гаражи строили в основном из коробок картонных, то с развитием робототехники и доступности 3д-печати это стало реальным.

     Рациональное решение – это оборудование, отличающиеся оригинальностью, несложностью в изготовлении, небольшими затратами на приобретение материала для выполнения изделия.

Для изготовления шиномонтажного станка надо принимать во внимание следующие факторы:

1.3 Новизна проекта

 Этот гараж вполне доступен проектированию любому школьнику, знающего основы 3-Д моделирования и программирования Ардуино. Доступность материалов и возможность печати без поддержек – главный критерий.

Теперь в нашем распоряжении игрушечный гараж.

Изготовленный из  доступных материалов гараж доставит удовольствие при игре не только детям, но и взрослым.

Изготовить такой объект под силу любому.

Представленные на рынке гаражи по стоимости превышают 4-5 тысяч рублей. И по своей функциональности либо не имеют автомата открывания двери, либо заедают при открытии-закрытии. Наш гараж будет лишен этих недостатков

1.4. Оригинальность предложенных технико-технологических, инженерных или эргономических решений

 Исследуя конструкцию гаражных ворот, я пришел к выводу, что предпочтительней второй вариант, так как будет иметь меньше возможностей для заедания и первый вариант сложнее при печати

Уход за изделием.

1 Изделие требует только своевременной замены элементов питания и ухода за подшипниками

Технические данные

шиномонтажного станка

1.5 Дизайн -спецификация проекта

Игрушечный гараж полностью замещает изделия, представленные на рынке. При таком равенстве функций он имеет свои преимущества, в числе которых, помимо экономии финансов, можно отметить:

• простоту конструкции и компактность;

• долговечность и ремонтопригодность;

• надежны и долговечны в эксплуатации;

• оптимальнее и проще по своей конструкции;

• компактные по размерам;

• одно из главных преимуществ – серьезная экономия финансовых средств.

1.6 План работы по проекту

Тема исследования: «Игрушечный гараж с автоматическими вооротами»

Цель исследования: изучить особенности автоматических гаражных ворот

Объект исследования: Игрушечный гараж.

Предмет исследования – Автоматические гаражные ворота.

Гипотеза исследования: Если в сочетании с материалом и с приспособлениями сделать гараж, то можно в дальнейшем реализовать продукцию

Задачи исследования:

-изучить литературу по теме исследования;

- изучить свойства гаражных ворот, 3-д моделирование и программирование Ардуино;

- применить гаража для игр детей и на  на основе практических наблюдений  и теоретических знаний сделать выводы.

Перспективы работы: изучение программирования Ардуино и 3-д моделирования

Практическая работа:  сбор материала и изготовление.

Этапы исследования:

1.7 Анализ исторических прототипов и современных аналогов. Цели и задачи

 Используя игрушечный гараж, пользователь должен получить моральное удовлетворение работой автоматики. При желании такой

 Рассмотрев несколько вариантов изделий, я пришёл к выводу, что моё изделие должно соответствовать следующим требованиям:

возможность изготовления – 100%

эстетичный внешний вид;

невысокая цена;

хорошее качество эксплуатации;

компактные размеры;

 Игрушечный гараж с автоматическими воротами изготовлен своими руками, удобен в использовании, намного дешевле, чем в магазине.

+Занимает мало места при хранении.

+Надёжность и долговечность изобретения.

+ Удобно в использовании.

1.8 Выявление основных параметров и ограничений

Основным ограничением для игрушечного гаража являются габаритные размеры и проем ворот

1.9 Историческая справка, интересные факты

С древности ворота являлись неотъемлемой частью любой крепости и выполняли

В наши дни они используются по аналогичному принципу, ставясь на гаражи, перед въездом в частные владения, на территорию предприятий, фабрик и т.д.

Изначально все виды ворот представляли собой некую конструкцию, которую необходимо было постоянно открывать и закрывать вручную. Как известно, в XX веке технический прогресс не стоял на месте, бурно развиваясь. Появление ворот с автоматическим приводом было лишь вопросом времени.

В 1921 году в США благодаря Джонсону С.Г. появляются первые подъемно-секционные ворота. Уже через 5 лет, задавшись целью модернизации, он оснастил свой механизм электрическим приводом, тем самым создав первые в мире автоматические ворота. Имевшееся устройство сложно было назвать простым и универсальным, однако именно Джонсон задал направление мысли и отправную точку развития ворот, работающих в автоматическом режиме.

В 1958 году в Германии и США одновременно создали гаражные ворота, управлять которыми можно было нажатием всего одной кнопки. Через несколько лет подобные механизмы появились и в нашей стране, но широкое распространение они получили сравнительно недавно.

1.10 Выбор и анализ возможных идей. Выбор оптимальной идеи и модели.

Идея создания данного гаража возникла в результате необходимости расширения разнообразных приспособлений для игрушечного автопарка.

Рациональное решение – это гараж, отличающийся оригинальностью, несложностью в изготовлении, небольшими затратами на приобретение материала для выполнения изделия.

План применения предполагает работу с колесами от легковых автомобилей, поэтому для конструкции потребуются материалы, способные выдерживать нагрузку от колес из диапазона от 13 до 18 дюймов.

Варианты исполнения аппаратов

Конструкция гаражных ворот подъемного типа легко и просто выполняет свое основное назначение, кроме того, она обладает рядом важных достоинств, перед иными разновидностями въездных конструкций.

Достоинства:

нет необходимости оставлять отдельное место для створок, полотно просто уходит в специальное место, обустроенную под потолком;

система отличается целостностью, потому полностью защищает от незаконного проникновения злоумышленников;

чтобы вся система идеально вписалась в существующий интерьер, могут применяться разные виды отделки;

систему разрешается утеплять пенополистиролом, для того, чтобы не пустить внутрь холод, сберечь тепло;

можно оснастить систему оборудованием для автоматического управления;

разрешено применять гаражах для одной или нескольких машин.

Нельзя не отметить несколько недостатков данной системы:

возможность проведения установочных работ только в проемах, имеющих форму прямоугольника;

поломка части или всего цельного полотна требует его полной замены, небольшой ремонт здесь невозможен;

нахождение створки в открытом виде, снижает уровень высоты проема;

механизм выдерживает определенный уровень нагрузки, то нужно учитывать, собираясь утеплять конструкцию;

монтаж не отличается особенной простотой.

П
одъёмно-секционные

Подъемно складные ворота напоминают своим внешним видом рулонные, единственным отличием является размер секций. У подобного устройства они могут варьироваться в пределах 30-50см, двигаются по заранее зафиксированным направляющим рельсам. Между собой эти элементы соединяются креплениями подвижного вида.

Секционные ворота не могут быть установлены, если под потолком нет места, куда будет подниматься полотно.

Важно! Основным преимуществом системы является тот факт, что установка конструкции не требует наличия особых навыков, главное, правильно собрать всю систему.

П
одъёмно-поворотные

Подъемно-поворотная разновидность – это цельное полотно, что крепится на специальной раме. Она движется вручную, либо под воздействием электрического привода.

Такие ворота обладают важными достоинствами:

высокая прочность;

простота;

стойкость к взлому.

Раму делают из металлопрофиля, она не переклинивает, не перекашивается. Эти модели отличаются бюджетностью, легко монтируются собственными руками. Главное, правильно рассчитать достаточный вес полотна, чтобы механизм легко справлялся со своей работой.

1.11 Требования к изделию

Гараж должен обладать функциональностью, то есть ворота автоматически открываются при появлении автомобиля перед воротами, но в то же время датчик не должен реагировать на человека и домашних животных. Размер проема под ворота должен соответствовать размерам автомобиля. В то же время внутренне пространство должно иметь дополнительное место для установки направляющих для подъема ворот и привода открывания ворот

1.12 Дизайнерская задача.

Дизайн— органичное новое соединение существующих материальных объектов или жизненных ситуаций на основе метода компоновки при необходимом использовании данных науки с целью придания результатам этого соединения эстетических качеств и оптимизации их взаимодействия с человеком и обществом. Это определяет наличие присущих дизайну социальных последствий, проявляющихся в содействии общественному прогрессу и формированию личности. Термином «дизайн» может определяться собственно замысел, процесс его реализации и полученный результат.

Современный дизайн. 

Дизайн гаража должен выдерживаться классических форм.

. Основная часть

2.1 Технология изготовления изделия

     Гараж состоит из стен, имеющей проем под ворота, потолка и крыши, выполненной из отдельной части посредством 3Д-печати. Ворота закреплены посредством роликов на направляющих и нижней частью соединенных рычагом с сервоприводами

Электронная часть состоит из блока Арлуино, двух датчиков расстояния (ультразвуковые сонары), кнопки, двух сервоприводов и монтажных проводов, соединенных по следующей схеме

2.2 Экономический расчет будущего изделия

Для нахождения себестоимости будущего самодельного шиномонтажа своими руками, слагаем нужный материал в виде прутка для печати, болтов с гайками, сервоприводов, датчиков ультразвука, блока Ардуино

Пруток Petg 0.9 кг – 600 р

Болты М4 – 50 р

Болты М3 – 50 р

Сервоприводы – 300 р

Датчики – 200 р

Ардуино – 850 р

Расходы на электроэнергию 50 руб

2.3 Инструменты и оборудование

При изготовлении гаража применялись следующие инструменты и оборудование:

1. ноутбук Acer Nitro 5

2. 3д принтер Геркулес\

3. 3д принтер Ender

4. Шуруповерт со сверлами

5. Отвертка и ключи

Эскиз

Технический рисунок

2.7 Правила техники безопасности

1. Требования охраны труда перед началом работы

2.1. Надеть спецодежду, проветрить помещение учебной мастерской.

2.2. Проверить исправность инструментов и разложить их на свои места

2.3. При сверлении пластмассы надежно закрепить изделие в тисках и не допускать попадания частей ел в зону сверления

2.4. Проверить состояние тисков (губки тисков должны быть прочно закреплены, насечка их не сработана).

2.5. Убрать с рабочего места все лишнее.

2. Требования охраны труда во время работы

3.1. Прочно закрепить обрабатываемую деталь в тисках. Рычаг тисков пускать плавно, чтобы не травмировать руки.

3.2. Работу выполнять только исправным инструментом.

3.3. Во избежание травм следить за тем, чтобы:

— инструмент, имеющий заостренные концы-хвостовики (напильники др.), был снабжен деревянными, плотно насаженными ручками установленной формы, без сколов и трещин, с металлическими кольцами;

— при работе напильниками пальцы рук находились на поверхности напильника;

— при рубке металла была установлена защитная металлическая сетка ячейками не более 3 мм или индивидуальный экран.

3.4. Во избежание травм не проверять пальцами рук качество опиливаемой поверхности.

3.5. Использовать слесарный инструмент только по его прямому наз­начению.

3.6. Не применять ключей, имеющих зев большего размера, чем гайка, удлинять рукоятку ключа путем накладывания (захвата) двух ключей.

3. Требования охраны труда в аварийных ситуациях

4.1.При выходе из строя рабочего инструмента прекратить работу и сообщить об этом учителю (преподавателю, мастеру).

4.2. При получении травмы сообщить об этом учителю (мастеру, преподавателю), который окажет первую помощь пострадавшему, при необходимости отправить его в ближайшее лечебное учреждение и сообщить об этом администрации учреждения.

4.3. При возникновении пожара немедленно эвакуировать обучающихся из помещения учебной мастерской, сообщить о пожаре администрацииучреждения и в ближайшую пожарную часть и приступить к тушению пожарас помощью первичных средств пожаротушения.

4. Требования охраны труда по окончании работы

5.1. Привести в порядок инструмент и рабочее место. Стружку, опилки не сдувать ртом и не смахивать рукой, а использовать для этой цели щетку-сметку.

5.2. Провести влажную уборку и проветрить помещение учебной мастерской.

5.3. Снять спецодежду и тщательно вымыть руки с мылом.

3. Заключительная часть

3.1 Контроль качества

Данный гараж получился функциональным и имеет недостатки в виде изъянов 3д печати. Элементы стены и крыши при печати умещаются только на столе принтера Геркулес. Но его стекло имеет раковины. Меньшие детали умещаютс на столе принтера Ender 3 V3SE, который печатает без изъянов в меру своих возможностей

3.2 Экономические расчеты

Пруток Petg 0.9 кг – 600 р

Болты М4 – 50 р

Болты М3 – 50 р

Сервоприводы – 300 р

Датчики – 500 р

Ардуино – 850 р

Расходы на электроэнергию 50 руб

Итого: 2400 руб

3.3 Экологическая оценка

При производстве применялся пластик Petg фирмы 123 3D, который не имеет запаха при печати и подлежит утилизации. Ролики применены от вышедших из строя направляющих принтера Ender. Электронные компоненты можно использовать при изготовлении других изделий

3.4 План маркетинга. Товарный знак

Маркетинговые исследования проводились в виде опроса и дальнейшей обработки результатов. Был задан вопрос: «Купили бы вы для на подарок (или для себя такой гараж?» Ответы распределились следующим образом:

Товарный знак

3.5
Реклама

3.6 Оценка изделия

Изделие полностью оправдало мои ожидания. Все окружающие интересуются, как он работает и восхищаются моим творением. В ходе постройки гаража я овладел такими навыками, как моделирование на Компасе и программирование Ардуино. В ходе работы в процесс были вовлечены ресурсы школы и домашние принтеры

3.7 Использованная литература

1. Чагина А. В., Большаков В. П. 3D-моделирование в КОМПАС-3D версий v17 и выше. Учебное пособие для вузов. Питер. 2021

2. Никонов В. В. КОМПАС-3D: создание моделей и 3D-печать. Питер. 2021

3. Ревич Ю. В. Занимательная электроника. – 2-е изд., перераб. и доп. – СПб.: БХВ-Петербург, 2009

4. 25 крутых проектов с Arduino / Марк Геддес ; [пер. с англ. М.А. Райтмана]. — Москва : Эксмо, 2019. — 272 с. — (Электроника для начинающих)

5. https://www.drive2.ru/b/2891581/

3.8 Приложение №1

3.9 Приложение №2 Фото изделия

3.10 Приложение №3 Словарь терминов

Электрическая дрель - это инструмент, который предназначен для сверления отверстий.

Шлифовальная машина — для первичной обработки больших плоских поверхностей (например, удаление старых лакокрасочных покрытий), грубое шлифование, обдирка и выравнивание.

Изделие – предмет или совокупность предметов, подлежащих изготовлению.

Заготовка - предмет производства, из которого изменением формы, размеров, шероховатости поверхности и свойств материала изготавливают деталь.

3D-принтер — это устройство для изготовления объёмных предметов посредством послойного построения.

Arduino — аппаратная платформа на базе микроконтроллера, предназначенная для разработки умных устройств и автоматизированных систем.

PETG — это комбинированный полимер, сочетающий свойства полиэтилентерефталата (PET) и гликоля. Добавление гликоля придаёт материалу повышенную прочность, долговечность и гибкость

Сервопривод — это электродвигатель с блоком управления, который за счёт обратной связи может точно поддерживать заданное положение вала или постоянную скорость вращения.