楊偉偉

摘 要：研究設(shè)計(jì)一臺環(huán)保節(jié)能，快捷高效的黑板擦清理器，可以有效的解決擦黑板粉塵積累的問題，達(dá)到無粉塵擴(kuò)散，徹底告別粉筆灰塵漫天飛舞的時代。此設(shè)計(jì)運(yùn)用基本的帶輪傳動、凸輪機(jī)構(gòu)和杠桿原理，來驅(qū)動拍打板拍打黑板擦，達(dá)到清潔的目的。本文我們將運(yùn)用UG軟件的建模與裝配模塊對此設(shè)備各部件的設(shè)計(jì)合理性做一定的探討。

關(guān)鍵詞：UG；自動黑板擦清理器；建模；裝配；探討

中圖分類號：TP391 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

1 方案設(shè)計(jì)

經(jīng)過反復(fù)研究考慮，首先需要方法使積累粉塵從黑板擦的容塵面上脫離；并對脫離的粉筆粉塵進(jìn)行有效收集與捕獲；在收集的粉塵達(dá)到一定量之后，需要有較方便的方式處理所收集的粉塵。運(yùn)用UG軟件的建模模塊，我們初步設(shè)計(jì)了黑板擦清潔器的大致結(jié)構(gòu)，如圖1所示。

黑板擦清潔器主要由機(jī)架1、拍打板2、觸點(diǎn)3、擋塊4、傳動軸5、收納盒6、皮帶7、帶輪8、電動機(jī)9、套筒10、開關(guān)11、凸輪軸12、彈簧13、軸承座14等組成。其中由機(jī)架1支撐整個設(shè)備，帶輪8通過傳動軸5安裝在軸承座14上面，軸承座14通過螺栓固定在機(jī)架1上面。皮帶7安裝在帶輪8上，在皮帶7上面安裝有擋塊4和限位觸點(diǎn)3，分別控制帶輪的旋轉(zhuǎn)時間，電機(jī)Ⅱ通過套筒10與傳動軸5連接，電機(jī)Ⅱ旋轉(zhuǎn)帶動皮帶7運(yùn)行。凸輪軸12兩側(cè)分別通過軸承座14安裝在基座1上面。電動機(jī)9通過套筒10與凸輪軸12連接，電動機(jī)9旋轉(zhuǎn)帶動凸輪軸12旋轉(zhuǎn)，拍打板2安裝在機(jī)架1上面，拍打板2一端安裝在凸輪軸下方通過彈簧13與機(jī)架1連接，凸輪軸12旋轉(zhuǎn)，可以實(shí)現(xiàn)拍打板上下拍打的效果，彈簧13起到復(fù)位的效果。在機(jī)架下方設(shè)有收納盒6，起到可以收納粉筆粉塵的作用，開關(guān)11主要控制兩個電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)、停止。

2 UG軟件設(shè)計(jì)建模

2.1 機(jī)架的設(shè)計(jì)

根據(jù)電動機(jī)和皮帶輪的設(shè)計(jì)所用到的空間，再加上放置黑板擦拍打板的空間，初步確定了機(jī)架的形狀和尺寸。底座的厚度為10mm，長320mm，寬200mm，機(jī)架的壁厚為2mm，高位200mm；頂端則是一個端蓋起封閉作用，采用的是5mm的鋁合金，根據(jù)設(shè)計(jì)參數(shù)，運(yùn)用UG建立模型，如圖2、圖3所示。

2.2 帶傳動系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

皮帶輪是傳送黑板擦的零件，帶輪是由兩個等大的帶輪和皮帶組成，帶輪的最大外徑為60.0mm，輪轂半徑為10mm。建模如圖4所示。

2.3 凸輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)

凸輪軸主要分兩個部分，一部分是軸，另一部分是凸輪，讓凸輪與軸成為一個整體，最后在軸的一端做一個鍵槽，其尺寸為深度4mm，圓心距6mm，半徑3mm。建模過程如圖5所示。

2.4 拍打板的設(shè)計(jì)

拍打板是清理粉筆灰塵的主要工具，其主要是由電動機(jī)和復(fù)位彈簧控制，達(dá)到反復(fù)拍打黑板擦的效果，從而保持黑板擦的持久清潔，拍打板的尺寸：長為230mm，寬為30mm和長為110mm，寬為52mm的兩個矩形組成，其中較小的矩形上有18個直徑為5mm的圓，然后在焊接在一起，形成前端帶有孔的拍打板；一個直徑為10mm，高度為200mm的圓柱作為支撐桿。最后在拍打板的尾端打了兩個同心圓，直徑分別為18mm、15mm.其設(shè)計(jì)目的是為了固定復(fù)位彈簧，以便彈簧復(fù)位。建模成型如圖6所示。

2.5 收納盒設(shè)計(jì)

收納盒是用來收集粉筆灰塵的必要工具，它的設(shè)計(jì)很簡單，就像平時我們用的抽屜一樣壁厚與底面為2mm，為了方便清理粉塵，我們特意設(shè)計(jì)的收納盒和抽屜很相似，后端設(shè)計(jì)了一個凸臺，凸臺是由半徑為4mm的圓拉伸、6mm的圓臺和半徑為5mm的球組成，用來從機(jī)架抽出，方便操作，建模如圖7所示。

3 UG軟件的模擬裝配

3.1 模擬裝配過程

3.1.1 將準(zhǔn)備好的機(jī)架底座用螺釘緊固，同時將觸點(diǎn)設(shè)置在機(jī)架的一端，如圖8所示。

3.1.2 在底部安裝凸輪軸，然后用軸承座安裝在軸的兩端固定，防止軸向攢動，左端軸要伸出一部分為下面連接套筒做準(zhǔn)備。

3.1.3 首先將軸承座的地面與相應(yīng)位置的機(jī)架進(jìn)行對齊，然后軸承座一側(cè)與機(jī)架的距離為5mm，這樣裝配好兩個軸承座，接著將軸的中心與兩個軸承座的中心對齊，從而完成凸輪軸的裝配，如圖9所示。

3.1.4 然后將隔板用螺釘固定在設(shè)計(jì)的位置，同時把拍打板的固定桿安裝在對應(yīng)的位置，將拍打板安裝在對應(yīng)的支點(diǎn)上，倆支點(diǎn)中的轉(zhuǎn)軸兩端由銷固定，防止軸向攢動。確保凸輪在拍打板下方緊貼著，可確保凸輪旋轉(zhuǎn)時可以帶動拍打板圍繞支點(diǎn)做上下運(yùn)動，同時在拍打板的位置安裝復(fù)位彈簧復(fù)位拍打板，從而實(shí)現(xiàn)拍打板的復(fù)位，如圖10所示。

3.1.5 安裝帶輪，安裝帶輪前，必須按傳動軸和輪毅孔的鍵槽來修配建，然后清理安裝面并涂上潤滑油，把帶輪安裝在軸上時，通常采用木錘敲擊，螺旋壓力機(jī)或油壓力機(jī)壓裝。

3.1.6 將安裝好的帶輪的傳動軸安裝在軸承座上，傳動軸的一端穿插安裝在由固定在機(jī)架上的軸承座上，軸承座有四個螺栓安放在軸承座四角固定在機(jī)架上，安裝時要按相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)操作，防止安裝不當(dāng)，無法做圓周運(yùn)動或無法轉(zhuǎn)動。安裝傳動軸時注意軸應(yīng)與機(jī)架外壁持平，記得要抹潤滑油進(jìn)一步減小摩擦，便于傳遞能量，減小阻力。而傳動軸的另一端連接的軸承座是固定在與機(jī)架鏈接的固定板上。按此方法安裝好兩個帶輪，其中左端的軸應(yīng)要伸出一部分為連接套筒做準(zhǔn)備。同時將皮帶安裝在帶輪上，皮帶的底端分別安上一個擋塊，在皮帶運(yùn)動后擋塊將觸及觸點(diǎn)帶動拍打板運(yùn)動，同時在皮帶上安裝黑板擦固定板，裝配如圖11所示。

3.1.7 用軸套連接傳動軸軸和凸輪軸，聯(lián)軸器的另一端連接電動機(jī)。最終達(dá)到電動機(jī)帶動軸轉(zhuǎn)動，在連接時要抹上潤滑油減小摩擦，便于傳遞能量，減小阻力。在電動機(jī)的帶動下，皮帶在運(yùn)動，所以我們將黑板擦固定板設(shè)置在皮帶上，從而讓黑板擦運(yùn)動，最終達(dá)到黑板擦被拍打板拍打的效果。同時將開關(guān)固定在機(jī)架上，最后將收納盒裝配在機(jī)架的底端，像抽屜一樣可以自由運(yùn)動，以便于可以隨時清理，并且將黑板擦裝配完成，裝配完成，內(nèi)部效果圖如圖12所示。

結(jié)語

通過運(yùn)用UG軟件建模模塊、裝配模塊，可以實(shí)現(xiàn)對產(chǎn)品由構(gòu)想到實(shí)體的一個轉(zhuǎn)化過程，通過對實(shí)體零件模型的裝配及仿真運(yùn)動可以鑒定產(chǎn)品設(shè)計(jì)參數(shù)的合理性，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程中發(fā)揮著重要的作用。

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