基于Solidworks的寵物喂食器設(shè)計(jì)與建模

張超 高俊 賀瑞博 艾雅茹 譚龍琳

摘 要：本文對智能喂食器的需求和機(jī)械結(jié)構(gòu)進(jìn)行了詳細(xì)設(shè)計(jì)，使用SolidWorks軟件，通過自上而下的建模方式對喂食器進(jìn)行了設(shè)計(jì)與3D建模，簡述了其基本的設(shè)計(jì)思路及建模方法。

關(guān)鍵詞：寵物喂食器；3D建模；SolidWorks

1 緒論

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展的一項(xiàng)熱門技術(shù)， 所謂物聯(lián)網(wǎng)就是通過各種信息傳感設(shè)備， 實(shí)時(shí)采集各種儀器或設(shè)備的信息，與互聯(lián)網(wǎng)結(jié)合形成的一個(gè)信息網(wǎng)絡(luò)。[1]在現(xiàn)代生活中寵物能夠緩解人類壓力改善人類健康，得到人類的廣泛喜好，但由于現(xiàn)代社會(huì)工作節(jié)奏的加快，寵物主人需要較長時(shí)間離開寵物的情況也越來越多。利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能寵物喂食器，可以很大程度上解決寵物主人的后顧之憂。

2 設(shè)計(jì)過程

2.1智能喂食器的需求設(shè)計(jì)

智能寵物喂食器除了滿足基本的寵物喂食功能之外，還搭載了物聯(lián)網(wǎng)裝置。內(nèi)置家庭監(jiān)控和遠(yuǎn)程對話功能，可以在一定程度上避免寵物的孤獨(dú)和事故的發(fā)生。

傳統(tǒng)喂食器只能定時(shí)喂養(yǎng)寵物，而且功能單一，不能再滿足大眾的需要。本文所設(shè)計(jì)的智能喂食器不僅可以定時(shí)喂食，還可通過手機(jī)客戶端遠(yuǎn)程喂養(yǎng)寵物。在喂食時(shí)，還可遠(yuǎn)程和寵物對話，或提前錄制好語音在喂養(yǎng)寵物時(shí)播放。同時(shí)，根據(jù)寵物的年齡再加上大數(shù)據(jù)的分析，APP智能優(yōu)化每天喂食的次數(shù)和每次喂食的量。

2.2智能喂食器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

圖1中，1電動(dòng)機(jī)，2齒輪，1 3齒輪，2 4上食物通道，5下食物通道。電動(dòng)機(jī)通過微機(jī)單元控制可正轉(zhuǎn)和逆轉(zhuǎn)，通過齒輪1將力傳給齒輪2，在齒輪2上一半?yún)^(qū)域挖有圓孔，當(dāng)圓孔轉(zhuǎn)到食物通道時(shí)食物下落，位于下方食槽的壓力傳感器檢測到食物重量，當(dāng)重量達(dá)到一定值時(shí)，微機(jī)發(fā)出停止信號，電動(dòng)機(jī)逆轉(zhuǎn)，齒輪上的圓孔轉(zhuǎn)回另外一端，食物停止下落，之后喂食槽打開，完成喂食過程。

3 基于SolidWorks的3D建模設(shè)計(jì)

SolidWorks是一個(gè)專注于三維設(shè)計(jì)、工程分析、產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理的軟件，其優(yōu)異的性能、易用性能和創(chuàng)新性極大提高了機(jī)械設(shè)計(jì)的效率和質(zhì)量。[2]經(jīng)過綜合考慮，在此次3D建模中采用solidworks作為設(shè)計(jì)軟件。

3.1智能喂食器二維圖設(shè)計(jì)

考慮喂食器的基本功能之后，結(jié)合普通家庭的需要，初步確定喂食器的尺寸為：240 mm×220 mm×240 mm。所設(shè)計(jì)的智能喂食器二維圖如圖2所示。

3.2自上而下的三維建模

在自上而下的建立過程中，零件的關(guān)系和尺寸是在同一個(gè)裝配體中，因此和其他零部件實(shí)體是相關(guān)聯(lián)的。可以通過在裝配體中建模功能，選擇非當(dāng)前零部件的外部實(shí)體來關(guān)聯(lián)這些特征，通過這種方法來對喂食器進(jìn)行建模。[3]

新建一草圖，命名為“外殼上部分”，在前視基準(zhǔn)面上新建草圖后新建一矩形，尺寸為：200 mm×200 mm，在各邊設(shè)置圓角為：20 mm。

之后使用放樣功能：選擇草圖1、2對草圖進(jìn)行放樣功能操作，得到如下所示的圖形。

設(shè)計(jì)時(shí)上下距離相差10mm，這種“頭小身子大”的設(shè)計(jì)可以保證質(zhì)心維持在一個(gè)較低的平面內(nèi)。同時(shí)合理的曲線過度，也能在一定程度上減少方正給人的審美疲勞。

考慮到上半部分需要對食物的儲存，所以需要設(shè)計(jì)食物儲存空間、食物通道和頂部的蓋子。

在上視基準(zhǔn)面上建立如下圖形，為了考慮食物能在重力的作用下下滑，取消了圓角設(shè)計(jì)，在邊角處采用了平滑曲線連接，其平滑度可根據(jù)具體情況來調(diào)節(jié)，之后對草圖進(jìn)行旋轉(zhuǎn)切除，得到的圖形如下。

然后在底部進(jìn)行拉伸切除，繪制出食物通道。之后保存此零部件，新建：裝配體，插入已經(jīng)繪制的：外殼上部分，依次繪制下部分以及頂部。

由于整個(gè)繪制過程是在裝配體中進(jìn)行，都以：外殼上部分作為參考尺寸，在以后的設(shè)計(jì)中通過只修改最上面的尺寸，后面的部分也會(huì)自動(dòng)修改、如果需要對某些零件進(jìn)行局部微調(diào)，只需要?jiǎng)h除在位配合，取消尺寸關(guān)聯(lián)即可。

4 總結(jié)

本文對喂食器3D建模的設(shè)計(jì)過程進(jìn)行了詳細(xì)敘述，確定了基本功能和外觀。其控制部件和APP編程功能的實(shí)現(xiàn)將在今后的研究中展開。

參考文獻(xiàn)：

[1]曹松銀.物聯(lián)網(wǎng)控制基礎(chǔ)課程教學(xué)改革的探索與實(shí)踐[J].考試周刊，2017（7）：17.

[2]張忠將. SolidWorks2014機(jī)械設(shè)計(jì)完全實(shí)例教程[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2015.

[3]陳超祥，胡其登. SolidWorks高級教程簡編[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2016.

項(xiàng)目基金：國家級大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃（項(xiàng)目編號： 201711654002）——基于互聯(lián)網(wǎng)的遠(yuǎn)程智能寵物喂食器

作者簡介：張超（1996 ），男，汽車服務(wù)工程專業(yè)。

*通訊作者：高俊（1996 ），男，助教，主要從事機(jī)電液一體化研究。