一体式弹性射击器 - MT AI知识星球

今天我们要做什么？

今天我们要做一个很特别的玩具 - 一个能发射子弹的射击器！这个射击器是由杨百翰大学的研究团队和著名科普博主Mark Rober一起设计的。它有三个很厉害的特点：

想看看这个射击器长什么样？可以点击这个链接：

One Piece Compliant Mechanism Blaster (Mark Rober)

板簧结构

什么是板簧结构？

板簧结构就像是一个会"配合"外力的结构。想象一下，当你把一根塑料尺子按弯时，它会乖乖地弯曲，而不是直接断掉。这就是"顺应"的意思 - 它会顺着你的力气变形，但不会断掉。与那些硬邦邦完全不会变形的结构不同，板簧结构在受到外力时会像弹簧一样弯曲，当你松手后又会自动弹回原来的形状。正是由于它有这种"听话"的特性，所以特别适合用来储存能量。

板簧结构是弹性储能结构的一种重要类型，具有以下特点：

板簧结构的设计要点

厚度：1-3mm（根据材料和载荷调整）

长度：根据需要的储能量确定

材料选择：PLA适合硬质板簧，PETG弹性更好

应力分散设计：

理解板簧结构中的"应力分布"

在设计板簧结构之前，我们需要理解应力在板簧中的分布规律：

什么是应力集中？

想象你手里有一张纸，慢慢拉两端。纸不会立刻撕裂。但如果纸上有一个小缺口或折痕，从那里开始撕就很容易。这是因为应力在缺口处'聚集'了！

板簧中的应力分布：

设计要点：

开始建模

第一步：绘制草稿图

在开始3D建模之前，我们需要在纸上或iPad上仔细设计弹性结构：

草稿图设计要点：

板簧结构：

扳机的柔性结构：

草稿图优化过程：

  1. 初步草图：快速画出基本形状和连接关系
  2. 整理线条：清理多余线条，突出关键结构
  3. 填色标注：用色块填充需要拉伸的区域，帮助进一步看清结构
  4. 尺寸标注：标注关键尺寸和角度

第二步：Fusion草图设计

将纸质草稿图导入Fusion，建立精确的参数化草图：

导入和设置：

关键约束关系：

平行约束：板簧结构、框架等

间距尺寸：

夹角角度：

草图绘制顺序：

  1. 绘制主体轮廓
  2. 添加板簧结构
  3. 绘制扳机部分
  4. 添加子弹通道
  5. 完善所有约束关系

第三步：拉伸建模与优化

将2D草图转换为3D实体，并进行结构优化：

拉伸操作：

圆角处理（减少应力集中）：

第四步：打印测试与迭代优化

通过实际打印测试验证设计，并根据结果进行优化：

打印参数设置：

功能测试：

弹性测试：

射击性能测试：

耐久性测试：

常见问题及解决方案：

迭代优化流程：

  1. 记录测试数据和问题
  2. 分析失效原因
  3. 在Fusion中调整参数
  4. 重新打印测试
  5. 重复直到满意

设计要点总结

板簧结构和柔顺机制的核心原理：

成功设计的关键：

板簧结构的创新应用

在射击器中的创新设计

板簧结构在其他项目中的应用

总结与反思

我们学到了什么

  1. 掌握了板簧结构的设计原理：弯曲储能的工作机制
  2. 理解了应力分布规律：根部应力大，需要圆角过渡设计
  3. 掌握了迭代优化方法：

思考问题

安全提示

记得分享你的板簧结构六发射击器照片和视频！看看谁的设计最优化，射程最远！