材料指南#

FTC,团队在使用什么原材料方面有设计自由。然而,关于材料的使用,肯定有一些重要的建议。

常见的原材料可以在你当地的五金店找到。McMaster-Carr和OnlineMetals是两个常用的在线供应商。有关更多供应商,请查看附录。

以下是按重要性顺序列出的推荐材料。

金属#

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各种铝制品,包括型材、箱管、平板、槽钢和抽屉滑轨
  • 一种高强度、中高密度的材料。几乎适用于所有应用;建议用于承重应用。

  • 铝有 C形梁铝型材 、扁平材、角材、板材,还用于某些抽屉滑轨。

C形梁 在许多构建系统套件中都有使用,在不同技术水平的团队中都很受欢迎。 C形梁 强度高,但重量相对较轻,可为团队提供多种安装选项。

15 毫米 铝型材 与 M3 硬件兼容,允许团队将螺丝滑入所需位置。REV 和 MiSUMI 提供 15 毫米 铝型材 。REV 铝型材 在结构上不如 MiSUMI 铝型材 轻。MiSUMI 更能抵抗 负载下的弯曲和/或扭曲 。REV 和 MiSUMI 铝型材 都是批量销售,MiSUMI 还可以切割到半毫米。请记住,大量 铝型材 会使重量很快得增加。

术语

扭转刚度#

扭转刚度是指施加扭矩后物体扭转的困难程度。这主要是指 铝型材 ,因为与 C型梁 或角件相比,铝型材更容易扭转。

扭转刚度会产生后果,尤其是在构建动力传动系统时,因为动力传动系统是机器人上最后一个在施加重量或力时应该弯曲或弯曲的机构。

MiSUMI和8020还提供其他尺寸的 铝型材 ,如20毫米和1英寸。如果你需要比15毫米 铝型材 更坚固的框架,20毫米 铝型材 是一个不错的选择。请注意,你需要购买特殊螺母,因为20毫米 铝型材 与M3螺母不兼容。1英寸铝型材材通常用作 FRC® 中的主要搭建系统,但对于FTC而言绝对是过剩的。

铝扁平和铝角在五金店随处可见。在某些应用中,例如适应不同的构建系统,可以钻定制的适配器板将机构安装到传动系统。铝角也是一种非常坚固的结构支撑件,占用相对较小的空间,可以适应任何构建系统。我们建议在传动系统或安装应用中使用1/8”铝,在低负载情况下使用1/16”铝。

与钢制抽屉滑轨相比,建议使用铝制抽屉滑轨,通常配有 滚珠轴承 ,以减轻重量。更多信息,请参阅 线性运动部分

铝板通常用于定制传动系统的传动板。建议厚度为 1/8” 或 3/16”。由于是板材,如果不使用 支座C形梁 正确支撑,铝板会弯曲。只能在铝板所在的平面内对其进行加载(如果铝板是垂直的,则只能对其进行垂直加载;不要进行水平加载)。不过,在某些应用中,可能会因为可调节性而略有弯曲–在这种情况下,请自行判断并进行测试!

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  • 钢对于FTC结构来说是不必要的重。铝在重量的一小部分上提供了足够的强度,并且不需要焊接。

  • 钢在 FTC 中的适当用途是轴(大部分由精密研磨的不锈钢制成)和齿轮箱。

  • 可以使用钢制抽屉滑轨,但强烈建议使用铝制滑轨。

塑料#

Lexan#

各种聚碳酸酯板,包括一块 90 度弯曲的聚碳酸酯板
  • 聚碳酸酯,通常以其品牌名称Lexan而闻名,是一种非常适合动力传动系统板或进气收集箱等应用的材料。

  • Lexan可以承受负载,并且非常耐冲击。

  • Lexan通常用于进气和沉积机制,因为它很清楚,允许驱动团队看到进气本身,这是木材的优势。

  • 厚Lexan可用于传动系统板,但不推荐用于没有经验的团队。

备注

Lexan是每平方英尺最昂贵的材料之一,所以在这样做之前,确保你已经仔细计划好你要切割的东西。

薄的Lexan可以用金属制动器或工作表弯曲器弯曲。建议团队使用弯曲而不是用螺丝连接——弯曲往往比螺丝连接强得多,因为这意味着零件保持在一个连续的部件中。如果不可能使用工作表弯曲器,可以使用热枪或野营燃烧器加热Lexan以使其弯曲。不建议这样做,因为如果Lexan过热,它可能会导致受伤和起泡。或者,“冷弯曲”,即沿着直线边缘弯曲而不施加热量,也适用于较薄的工作表。

ABS#

各种 ABS 板
  • ABS 是一种坚硬的低摩擦塑料,易于加工。

  • ABS工作表可用于侧板、坡道,甚至传动系统板。

  • 它不像Delrin那样坚固,但对于大多数用途来说足够坚固。

  • ABS 比 Lexan 和 Delrin 便宜。

  • ABS可以用手工工具或数控加工。ABS工作表也可以使用工作表弯曲机(推荐)或热枪弯曲。

  • 薄(1/16英寸)ABS工作表也可以用剪刀切割。

Delrin 金属#

各种乙缩醛/Delrin 项目,包括板和三个链轮
  • 缩醛,也称为Delrin,是一种低摩擦强力塑料。它是一种常用于车轮、塑料齿轮和链轮(尤其是在REV系统中)的塑料。

  • 它是一种耐用且坚固的塑料,不易开裂。Delrin可用于传动系统板(使用1/4”或3/16”厚度),但Delrin工作表也相当昂贵

  • Delrin可以通过多种方式进行加工,包括激光切割、CNC布线和手工雕刻。然而,弯曲Delrin比弯曲Lexan或ABS困难得多。

高密度聚乙烯(HDPE)#

各种高密度聚乙烯板
  • HDPE 是高密度聚乙烯的缩写,通常为不透明的白色或黑色片材和板材。

  • HDPE是一种更便宜的替代品,具有与Delrin相似的低摩擦特性,flexibility/structure接近聚碳酸酯。

  • HDPE很容易用手动工具和机床加工。然而,它会在激光切割机中燃烧,所以不要激光切割HDPE

聚氯乙烯(PVC)#

  • PVC 是一种常见的轻质塑料,在五金店里随处可见。

  • PVC 最常见的销售形式是管材,但也有 PVC 板材。

  • FTC 团队通常使用 PVC 来定制进气辊,尤其是手术管道进气辊。由于塑料较软,很容易钻透,因此参赛队通常会将手术管连接到 PVC 管上。然后将 PVC 滚筒连接到进气马达上。

  • 由于PVC很便宜,团队可以很容易地尝试不同的机制配置。

  • PVC管有时用于电缆管理,使电线通过,因为它有不同的直径,可以很容易地安装

  • PVC板可以通过沿着管道垂直切割来购买或制作,这样轮廓看起来就像烤箱里的烤面包。PVC板柔韧而坚固,是需要某种弯曲的背挡或定制连接器的好选择。

丙烯酸#

警告

丙烯酸树脂不是承重材料。它在受到冲击时会开裂,甚至可能碎裂。

无论如何都不要在传动系统上使用!

  • 亚克力是一种透明的热塑性塑料,俗称有机玻璃。

  • 由于亚克力不是结构性材料,因此只能用于不会受到冲击的装置中。

  • 它可用于美观或屏蔽(防止游戏元素落入机器人或其他机器人与电线缠绕等)。

  • 丙烯酸树脂就像花哨的透明硬纸板一样,无法装载,只能在非常特殊的情况下使用。

其他#

胶合板和MDF#

  • 这是一种中高强度的材料,适用于各种用途。请记住,木材不能接触水或过高的湿度,因为用于 FTC 的木材未经处理,可能会变形或膨胀。不要尝试使用激光切割的木材制作传动系统。如果你居住在佛罗里达等潮湿地区,这一点尤为重要–木材膨胀会完全毁坏定制的传动系统。

  • 波罗的海桦木是最高等级的胶合板,用于商业应用和家具。它包含8+层(通常),非常致密,推荐用于高负载应用或结构。它是一种相当昂贵的材料,因此在切割前仔细制作原型和计划。

  • 胶合板不推荐用于最终迭代,但可以是一种廉价的原型材料。它不能很好地承受负载,并且可以弯曲相当大。

  • MDF通常不被鼓励,因为有更好的选择,而且容易吸收水分。

碳纤维#

危险

加工碳纤维与加工任何纤维物质一样,都存在重大安全隐患!尤其是碳纤维粉尘会致癌,危险性极高。除非你知道自己在做什么,否则切勿加工/切割碳纤维。如果要切割碳纤维,请务必使用专门用于切割碳纤维的机器,或者在通风良好的地方切割,并配备足够的呼吸防护设备和流水冲刷碳纤维

  • 碳纤维是FTC使用的最强材料之一,对于大多数团队来说,它完全是大材小用,但它可以用于一些特定的应用。

    • 碳纤维棒用于定制线性滑轨延伸件或多轴臂。

  • 它可能是最昂贵的材料。

纸板#

请勿将硬纸板用作承重材料。 我们看到有太多的团队将硬纸板用在了不该用的地方。请将硬纸板当作一张纸:它没有结构刚度,只能用作将作品从 A 地传送到 B 地的导轨。