基于solidworks小型路燈清洗裝置的三維模型設(shè)計

李海峰

摘 要：項目研究工作內(nèi)容基于路燈燈罩清洗裝置的機械結(jié)構(gòu)設(shè)計，目的是設(shè)計一套較為完整的機械結(jié)構(gòu)，以實現(xiàn)一定區(qū)域內(nèi)路燈燈罩的清洗工作。在設(shè)計時以結(jié)構(gòu)簡單化為設(shè)計方向，實現(xiàn)功能為主要目的。通過Solidworks 建立三維模型，并說明建模過程的一些主要問題。現(xiàn)階段項目主要處于三維建模階段，而且實際零部件已選擇。

關(guān)鍵詞：路燈燈罩清洗；伸縮體；地面支撐裝置；燈罩清洗裝置；絲桿

隨著社會飛速發(fā)展，現(xiàn)代化城鎮(zhèn)的水平不斷提高，像路燈這樣的基礎(chǔ)設(shè)施不斷的增加。路燈為我們在夜間出行提供了極大的方便，但路燈建設(shè)在外界環(huán)境中，長時間下來，路燈的燈罩會由于外界環(huán)境的因素而沾染灰塵等，因此路燈的照明度會受到影響。而且路燈一般會很高，在一些設(shè)施不完善的地方，清洗起來十分不便，所以團隊設(shè)計了一種路燈燈罩清洗裝置，可方便的對路燈燈罩進行清洗。

項目的研究意義在于路燈燈罩清洗裝置可方便的對路燈燈罩進行清洗，減少了人力物力的投入，這樣可對路燈燈罩進行定期的清洗，路燈的照明度會得到極大的改善，對于交通方面有極大的意義。

1 項目結(jié)構(gòu)原理

路燈燈罩清洗裝置由地面支撐裝置，伸縮體，清洗裝置三大主要部分構(gòu)成。

地面支撐裝置采用可移動車體式結(jié)構(gòu)，移動方式采用全向輪加定向輪，車體上配備一套絲杠傳動裝置與伸縮體相連，控制水平伸縮裝置的伸縮幅度。水平伸縮裝置由一塊金屬板構(gòu)成，金屬板上表面可與伸縮體相連，下表面與一套絲杠傳動裝置相連接，金屬板與絲桿螺母通過螺栓連接，絲桿通過BK支座支撐，BK支撐座固連在底板上。采用絲桿傳遞運動，可以實現(xiàn)水平金屬板在水平方向的運動，但是在這里需要考慮的是絲桿的自鎖問題，絲桿自鎖是整個機構(gòu)設(shè)計的關(guān)鍵，只有在絲桿自鎖時，金屬板位置才會固定，伸縮體才會處于靜止?fàn)顟B(tài)。絲桿在設(shè)計時采用的滾珠絲杠，滾珠絲杠傳動效率高、摩擦小，摩擦角小于滾珠絲杠的螺旋角，因而不能被自鎖，所以配備自鎖器。由于金屬板直線運動，金屬板在運動過程中帶動伸縮體在豎直方向的伸縮運動，這樣就可以把清洗裝置送到高處。

伸縮體采用剪叉式結(jié)構(gòu)，伸縮體主要包括法蘭軸承、光軸、剪叉臂等。

清洗裝置分為主體、水箱、地面遙控器、水管、噴水器等結(jié)構(gòu)組成。清洗裝置與伸縮體連接。主體上安裝噴水器，噴水器通過水管與水箱相連，水箱配備供壓裝置。噴水器都可以進行不同方向的旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)過程是通過程序控制旋轉(zhuǎn)構(gòu)件完成旋轉(zhuǎn)工作，通過地面遙控器人為控制噴水器可以更合理的對路燈燈面進行清洗，實現(xiàn)對不同形式的路燈燈面和燈面的不同位置的噴水清理。

2 工作過程

人為操控地面支撐裝置，人工控制絲桿或通過電機帶動絲杠轉(zhuǎn)動，將絲杠的螺旋運動轉(zhuǎn)化為伸縮體的直線運動，伸縮體上下移動通過伸縮體把清洗裝置升到路燈燈面附近，地面支撐裝置兼可以控制伸縮體的伸縮高度。升起工作完成后，通過遙控器控制清洗裝置，控制噴水器對燈面進行清潔工作，由于噴水器的可旋轉(zhuǎn)，通過控制可以對燈面的不同位置進行清洗。

3 三維模型的建立

采用自底向上的建模方法構(gòu)建裝配體。因本人是初學(xué)者，所以一般方法建立總裝。

首先建立的是伸縮體的三維模型，該裝置設(shè)計為小型裝置，一人可完全操作，再從經(jīng)濟角度考慮，所以體積不必太大。依據(jù)剪叉臂CAD圖，在Solidworks建立草圖，并進行特征操作，凸臺拉伸厚度為3mm。在這里有一點是要注意的是凸臺拉伸完成后，模型基本完成，但是我們要給模型在顏色上給予兩種不同的配置，這樣做的目的方便以后建立伸縮體裝配體時區(qū)分兩側(cè)的剪叉撐。

剪叉撐的三維模型建立以后，接下來我們按照設(shè)想的系統(tǒng)組成分別建立模型，這里不再一一敘述。分別為底盤絲桿傳動系統(tǒng)、清洗絲桿傳動系統(tǒng)、清洗裝置。

下面我們來介紹一下以上部分建模時的主要問題，建立這樣的裝配體對我們學(xué)生而言，其規(guī)模相對較大，在建立總裝配的時候難免會遇到些問題。在solidworks進行總裝時，配合很多，而且在一更新時，配合就會出錯，讓人很頭疼。在完成總裝過程時配合方式選擇錯誤，這里前面已經(jīng)敘述過，不再重復(fù)說明。還有配合過多也是原因之一。

底盤絲杠傳動系統(tǒng)和清洗絲杠傳動系統(tǒng)在建模時主要問題在于與其它部件的位置配合關(guān)系，采用自底向上的建模方法時，要注意的是尺寸的正確性，以免裝配出錯。

清洗裝置主要結(jié)構(gòu)包括伺服電機，這里也是要配合的正確性。

上述三維模型建立完成后，及時在Solidworks 中保存文件，然后我們以自底向上的方式建立裝配體，本項目三維模型中需要注意的配合方法按照實際配合方式選擇配合形式。如實際中某處為鉸鏈連接，那么在solidworks中為三維模型選擇鉸鏈配合。Soldworks中提供了非常全面的配合方式，在本模型中主要涉及到軸孔配合，部件的位置固定等。為了以后在motion中進行運動仿真，我們必須選擇正確的配合方式，對于相對位置不變的零部件，采用標(biāo)準(zhǔn)配合進行定位，然后刪除這些定位配合，然后在Solidworks配合中選擇標(biāo)準(zhǔn)配合下的鎖定，即將兩個固連在一起，這樣做的優(yōu)勢是減少計算機的計算，提高效率。

4 結(jié)論

本項目主要基于solidworks建立所設(shè)想的三維模型，零部件之間不存在干涉關(guān)系。但是本項目如果可以實際制作的話，還需要對每一個零部件進行有限元分析，驗證結(jié)構(gòu)和材料的可靠性。有限元分析完成后還需要運動仿真，模擬其運動可靠性。所以現(xiàn)在是完成了基礎(chǔ)部分，項目方案的確立及其三維模型的建立。