- 确立研究方向
在2020年，本课题组探究了门式起重机模型的制作，并根据对机械效率的计算修改、优化了起重机模型，得出了起重机模型的研究与制作方法。

- 市场调研与分析
在研究前期，本课题组先进行了市场调研，经过调查与数据的查找分析，本组发现在市场中客户对门式起重机的了解更多，在应用场合中，客户对于车间与仓库的了解最多。
门式起重机市场前景较好，故我组选择运用于码头与工厂的门式起重机作为研究，产品应具有纵向与横向的双向移动功能。

- 初步产品设计
结合市场调研结果之后，本组进行了初步的产品设计（设计见附件）。
具体的设计思路上，支撑结构采用门式结构，为钩码移动提供空间；立柱采用等边三角形的结构，增加稳定性与坚固程度；传动装置使用几组滑轮；电路连接设计上，运用双刀双掷开关，通过电路改变电流方向以达到改变电动机转向的功能。

- 模型制作
依照本组先前的设计方案与图纸，本组使用轻木板、木条、滑轮、电机等材料（具体使用材料与制作过程见附件）制作模型。
模型制作完成之后发现原先设计方案中还有许多不足之处，如原来竖直方向电动机由于功率较小，无法吊起较重的物品。经过研究后，在滑块上添加动滑轮减小提升所需要的力，也可以减小竖直方向提升的速度，使速度更加合理、可控。原来的滑动设计方案是滑块直接在木板上滑动，不设滑轨，经过实验发现木板受力过大产生形变，影响滑动。于是增设两根木条作为滑轨，增加木板强度并降低滑块形变，使结构更稳定，达到设计要求。
经过 5 周的刻苦研究，课题组完成了起重机模型的制作。经过调试，课题组成功实现了600g重物的垂直和水平移动，达到了设计要求。

- 理论分析与进一步优化
测量所制作模型的机械效率，以计算成品在真正的生产实践中的使用效果，为产品可行性进行了考验，也可以用于评价制作产品的好坏及优化设计以及制作。在起重机模型搭建完成后，本团队分别对模型的水平方向以及竖直方向机械效率进行测量。
经过多次测量后（具体测量步骤见附件），本组通过计算，得出了最后的水平方向以及竖直方向机械效率（见下图）。

之后对于本团队所制作模型的机械效率较小的问题，总结了以下影响因素：滑块与轨道摩擦力过大，影响水平方向摩擦力，增大额外功；水平方向电机与绳连接处摩擦较小，并不能保证贴合转动；竖直方向滑轮摩擦力较大，增大额外功……
本组再次对模型进行了优化处理，如滑块处使用润滑油减小轨道摩擦等。

- 总结反思与展望
经过多周的设计、制作与改进，本团队的设计方案以及模型搭建大体完善，也对于实验与探究方法进行了总结。在实践中，本团队成员们扩宽了思维，锻炼了动手能力，还增长了学科知识，受益匪浅。
但由于时间、成本、人力等不可控因素，本团队所制作的起重机模型还存在一定的缺陷。在未来的实践中可以对其进行进一步的修改与优化，使其达到更优的效果，也为之后的真正的产品应用打定了基础。

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起重机模型的制作与研究_王鹏翰等.pdf
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