[공학] 창의적 공학 설계 - 자동차 만들기 보고서

[공학] 창의적 공학 설계 - 자동차 만들기 보고서

1. 서론
가. 설계의 목표 (문제 정의)

폐품을 이용해서 만든 자동차로 경사가 있는 면을 올라 갈 수 있게 설계를 하는 것이 이번 목표이다. 그냥 평지가 아닌 경사가 있기 때문에 올라 갈 수 있는 힘을 만드는 것이 가장 중요하다.

나. 문제의 제약조건 및 요구사항 파악

재료에 있어서 폐품으로 국한되어 있어 보다 용이한 재료를 찾기가 쉽지가 않았다. 차체의 안정성, 모터의 연결방법, 전지의 연결방법, 바퀴, 전체무게 등을 생각하면서 이에 맞는 적절한 재료를 찾아 사용해야했다. 그리고 경사가 있는 면을 올라가기 위해서 무게를 최대한 가볍게 해야 했고, 모터를 구동하는 방식도 2륜, 4륜 둘 중 정해야 했다. 바퀴의 마찰력에 대해서 마찰을 크게 할 수 있는 방법도 찾아 설계를 해야 한다.

2. 본론
(1) 개념설계
가. 핵심요소 정리: 수학, 과학적 원리를 찾고 이를 조합

자동차가 움직이는 원리는 차바퀴와 지면과의 최대정지마찰력보다 큰 회전력이 작용하면 차는 앞으로 움직이게 된다. 바퀴의 회전력이 [mgsinɵ + (mgcosɵ*정지마찰계수)]보다 커야한다. 평면에서는 mg*정지마찰계수 보다 크면 되지만 빗면이라서 달라지게 된다. 모터를 엔진으로 생각하고 이 힘이 바퀴에 전달되고 바퀴에서 회전시키는 토크=F*r(바퀴의 반지름) 이고 여기서 F는 모터구동의 힘이다. r이 클수록 올라가긴 하겠으나 속도는 그만큼 느려지게 된다. 이론적으로는 한번 올라가기 시작한 빗면은 다른 힘이 작용하지 않는 한 멈추지 않고 계속적으로 올라간다. 그리고 자동차가 움직일 때 작용하는 마찰력은 정지마찰력이다. 이는 자동차가 미끄러지는 것이 아닌 굴러가기 때문이다. 지면에 접했을 때 정지마찰력과 같은 크기의 반대방향으로의 힘으로 인해 추진된다고 볼 수 있다. 사람이 걷는 것과 같은 작용반작용의 원리이다.
나. 기능적 분해 기법 사용하여 주요기능과 하위기능 나열

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