공학설계 - 솔라셀 자동차[solar car] 설계 계획서

발사나무를 이용하여 대회가 진행 되었던 것을 상기시켜 발사나무에 대해서 조사를 시작하였습니다.

알아본 결과 이 발사나무는 현재 비행기를 비롯한 자동차 모형 제작 등에서 이미 널리 사용되어지는 재료로 나무임에도 불구하고 비중이 불과 0.2에 불과해 저희가 원하는 자동차 경량화를 충분히 만족시켜줄 수 있는 재질이었습니다. 이 발사목을 구입 후 카티아를 비롯한 툴을 사용하여 간단한 설계 후 CNC가공을 통한 가공방법을 현재 생각하고 있습니다.

그 다음으로 가장 고심되는 부품중의 하나인 바퀴에 대하여도 저희 조원들의 많은 토론 과정을 거친 결과 플라스틱의 일종인 아크릴을 CNC가공 등의 가공방법을 통하여 저희가 원하는 형태를 얻은 후 이에 접지력을 높이기 위하여 고무튜브를 덧대는 방식을 현재 계획하고 있습니다.

마지막으로 바퀴의 크기와 차고를 비롯한 지상고에 관한 것 인데 저희가 롤 모델로 삼은 험비가 183CM의 차고임에도 불구하고 40.6CM의 최저 지상고를 가지고 있다는 것에 착안하여 저희의 자동차도 차고를 되도록 낮추고 차륜의 직경을 증가시키는 등의 방법을 통하여 지상고를 높이는 쪽으로 자동차 제작을 진행하기로 하였습니다.

방향으로 운동이 일어나지 않으므로 고려를 할 필요가 없다.
방향으로는 일 때 등속/가속하여 경사면을 올라갈 수 있다.
따라서, , 는 바퀴가 지면이 가하는 힘에 대한 반력이고 동력이 발생되어 바퀴에 도달하는데 까지 20% 동력 손실이 있다고 가정하면, 솔라 셀 출력은 최대 0.2w, 20% 동력손실이 된다고 가정하면, 바퀴에 도달하는 동력은 0.16w이다

경사면의 길이를 1m로 가정, 시간제한은 2분 (손실을 고려해서 100초로 계산)
이제 바퀴의 반경을 구하면,
출력이 0.16w 이므로 로부터

는 최소 이므로 이고,
각속도는, 로부터 이므로
,

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