李帥，彭才望，黃棟，胡加偉

（湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)東方科技學(xué)院，湖南長(zhǎng)沙410128）

基于UG的新型草地落葉清掃車設(shè)計(jì)

李帥，彭才望，黃棟，胡加偉

（湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)東方科技學(xué)院，湖南長(zhǎng)沙410128）

針對(duì)草地落葉難以清掃的現(xiàn)狀，基于UG軟件設(shè)計(jì)一種新型的草地落葉清掃車。該草地落葉清掃車主要由清掃滾刷、間隙式鏟、類風(fēng)車式耙、傳送帶、收集箱和電機(jī)等部件組成。人工推動(dòng)作為前進(jìn)動(dòng)力，電機(jī)驅(qū)動(dòng)清掃滾刷及傳送皮帶等裝置，實(shí)現(xiàn)草地落葉清掃和回收等功能集成化的效果。該清掃車具有操作簡(jiǎn)單、節(jié)能環(huán)保、針對(duì)性強(qiáng)的特點(diǎn)。

清掃車；落葉；草地

隨著現(xiàn)代化城市綠化水平的不斷提高，城市綠化的植被數(shù)量不斷增多。學(xué)校、公園等地方因季節(jié)、氣候、植物本身等原因而產(chǎn)生的大量落葉覆蓋在草地上，不僅影響草地表面的美觀，而且影響草地植被的生長(zhǎng)。傳統(tǒng)的落葉清掃作業(yè)主要通過(guò)人力手工完成，一方面，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，增加環(huán)衛(wèi)工作者的勞動(dòng)強(qiáng)度；另一方面，現(xiàn)有的清掃車存在體積大、成本高、排放高、噪聲大等缺點(diǎn)。因此，文章基于UG三維軟件設(shè)計(jì)的一種小型草地落葉清掃車，由人力推動(dòng)作為動(dòng)力源，清掃滾刷和傳送回收等部件由電機(jī)驅(qū)動(dòng)。另外，設(shè)計(jì)的間隙式鏟結(jié)構(gòu)能有效從草叢根部鏟起夾雜的落葉，具有一定的創(chuàng)新性。通過(guò)UG軟件仿真結(jié)果表明：文章設(shè)計(jì)的草地落葉清掃車具有結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理、運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)無(wú)干涉，在草地落葉清掃收集方面具有一定的應(yīng)用價(jià)值。

1 整車結(jié)構(gòu)及工作原理設(shè)計(jì)

文章基于UG設(shè)計(jì)的草地落葉清掃車整體結(jié)構(gòu)以手推車作為雛形，整體結(jié)構(gòu)包括：草地清掃機(jī)構(gòu)、草地落葉傳送回收機(jī)構(gòu)及其他附件裝置，如圖1所示。該草地落葉清掃車后輪采用萬(wàn)向輪，可靈活改變行駛方向。草地落葉清掃車前端底部安裝前輪，前輪高度設(shè)計(jì)可調(diào)，以適應(yīng)不同長(zhǎng)勢(shì)高度的草地，同時(shí)起到支承清掃滾刷和清掃車前行的作用。人力推動(dòng)該小型清掃車前進(jìn)運(yùn)動(dòng)，電機(jī)驅(qū)動(dòng)清掃滾刷旋轉(zhuǎn)以實(shí)現(xiàn)草地上的落葉清掃。傳送回收機(jī)構(gòu)由張緊輪和皮帶傳遞動(dòng)力，實(shí)現(xiàn)落葉從清掃間隙式鏟到傳送帶和落葉收集箱。清掃滾刷采用耐磨塑料，硬度和韌性高，呈人字形交錯(cuò)布置在清掃滾軸上。整車清掃過(guò)程無(wú)間斷，無(wú)死角，適應(yīng)性強(qiáng)。清掃車后端設(shè)有推把手和電控裝置，控制清掃滾刷軸的轉(zhuǎn)速，使用方便。該草地落葉清掃車的設(shè)計(jì)無(wú)噪聲、節(jié)能環(huán)保。尤其針對(duì)草地上的落葉能夠有效清掃和連續(xù)工作。

圖1 草地落葉清掃車

2 主要結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

文章設(shè)計(jì)的新型草地落葉清掃車主要由草地落葉清掃機(jī)構(gòu)、草地落葉傳送回收機(jī)構(gòu)以及其他附件組成，如圖2所示。

圖2 草地落葉清掃車結(jié)構(gòu)示意圖

3 三維實(shí)體建模與仿真

UG軟件具有強(qiáng)大的參數(shù)化設(shè)計(jì)能力，建模功能豐富，機(jī)械設(shè)計(jì)建模被廣泛采用。根據(jù)以上分析與設(shè)計(jì)，確定草地落葉清掃車各結(jié)構(gòu)參數(shù)，選擇采用UG軟件建立草地落葉清掃車的三維實(shí)體模型，如圖3所示。根據(jù)各零件之間的幾何關(guān)系和自由度約束，選擇適當(dāng)?shù)逆溄宇愋屯瓿赡Ｐ偷难b配，然后導(dǎo)入U(xiǎn)G運(yùn)動(dòng)/動(dòng)力學(xué)仿真以及干涉檢查，確保所設(shè)計(jì)的草地落葉清掃車各零部件設(shè)計(jì)合理與裝配合理。仿真結(jié)果表明：所設(shè)計(jì)的草地落葉清掃車相關(guān)零部件參數(shù)符合設(shè)計(jì)要求，各零部件之間的運(yùn)動(dòng)不存在干涉現(xiàn)象，能夠?qū)崿F(xiàn)清掃動(dòng)作，為草地落葉清掃車的設(shè)計(jì)提供了切實(shí)可行的設(shè)計(jì)參考。

圖3 草地落葉清掃車三維圖

4 結(jié)語(yǔ)

校園、公園和小區(qū)等草地綠化較好的區(qū)域，容易堆積落葉。傳統(tǒng)落葉清掃方式難以徹底完成清掃工作。文章設(shè)計(jì)的小型草地落葉清掃車，整車由人力推動(dòng)前進(jìn)，采用鞋刷形狀的旋轉(zhuǎn)滾刷，旋轉(zhuǎn)滾刷由電機(jī)驅(qū)動(dòng)，清掃夾在草地間的落葉；清掃車前端底部采用間隙式鏟結(jié)構(gòu)，有利于清掃夾在草叢根部的落葉，配合旋轉(zhuǎn)滾刷工作，效果明顯；前輪高度可調(diào)設(shè)計(jì)，將有利于在不同高度的草叢中通過(guò)，適應(yīng)性強(qiáng)；前端清掃機(jī)構(gòu)的中間過(guò)渡區(qū)域設(shè)計(jì)的類風(fēng)車式耙結(jié)構(gòu)具有一定的創(chuàng)新性，有利于高效傳送回收落葉；機(jī)構(gòu)采用張緊輪和傳送皮帶等裝置，將清掃收集后的落葉連續(xù)送入收集箱。文章設(shè)計(jì)的草地落葉清掃車結(jié)構(gòu)合理，操作簡(jiǎn)單，尤其針對(duì)草地上的落葉清掃效果明顯，工作過(guò)程連續(xù)，具有可行性和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。

［1］杜木偉,韓屹麗,劉晨敏.我國(guó)路面清掃車技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)［J］.工程機(jī)械，2013，（2）：65-67．

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［4］魏崇斌，王文靜，王海紅，等.新型清掃車的設(shè)計(jì)［J］機(jī)械工程師，2006，（4）：135.

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The Design of a New-type of Grass Leaves Sweeper Based on UG

LI Shuai，PENG Cai-wang，HUANG Dong，HU Jia-wei
（Orient Science&Technology College，Human Agricultural University，Changsha，Hunan 410128，China）

In view of the situation of grass leaves are difficult to clean，based on the UG software to design a new type of grass leaves sweeper.The grass leaves the sweeper is mainly composed of cleaning roller，clearance type shovel，the windmill rake，conveyor belt，boxes and motor parts，etc.Artificial push as motivation，motor drive cleaning roller and transmitting device，the leather belt helps realize the grass leaves cleaning and recycling，and other functions integrated effect.The sweeper has the characteristics of simple operation，energy conservation，environmental protection and to the point.

sweeper；grass leaves；grass land

TH69

A

2095-980X（2017）03-0096-01

2017-02-15

2016年院級(jí)“大學(xué)生研究性學(xué)習(xí)和創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)計(jì)劃項(xiàng)目。

李帥，男，湖南長(zhǎng)沙人，大學(xué)本科。

彭才望（1988-），男，講師，主要研究方向：農(nóng)機(jī)車輛機(jī)電一體化。