面向農村的便攜式節水清潔裝置設計*

蘭州交通大學機電工程學院 梁軒銘，劉啟正，高文達，李培震，張浩

SolidWorks軟件是世界上第一個基于Windows開發的三維CAD系統，具有零件建模、曲面建模、鈑金設計等主要模塊，并且使用了WindowsOLE技術、直觀式設計技術、先進的parasolid內核以及良好的與第三方軟件的集成技術，SolidWorks成為全球裝機量最大、最好用的軟件，廣泛應用于航空航天、機車、機械、國防、交通、模具、電子通訊、醫療器械、娛樂工業、日用品、消費品、離散制造等行業的模型設計中。

一、便攜式節水清潔裝置簡介

便攜式節水清潔把儲水部分、增壓部分、噴水部分巧妙地組合而成，主要面向農村獨居老人，尤其是針對廚房未裝水龍頭且受條件限制無法安裝廚具清洗設備的獨居老人家庭，旨在助力清洗廚具，避免滋生細菌，保障廚具安全。工作時，腳踩充壓，提升儲水罐罐內壓力，通過噴頭噴射出具有一定壓力的水柱或水霧（可調節出水的面積和形狀），主要是面向廚房的碗、碟、鍋等不易清洗用具，提高清洗效率，節省清洗用水。缺水時，利用安裝在罐體兩側提手，將其移動至水井旁或戶外公共水龍頭處，擰開密封蓋加水即可，方便移動攜帶。也可不移動，原地直接擰開密封蓋，通過其他儲水裝置直接加水，加水擰緊密封蓋后即可繼續使用。

二、便攜式節水清潔裝置的設計

（一）總體設計

本設計主要由儲水、增壓、噴水三大部分組成。桶身為上、下兩層，中間有隔板，儲水、增壓兩部分分別位于桶的上、下兩層并由導氣管連接，噴水部分與儲水部分相連。總體結構如圖1所示。

圖1 清潔裝置總體結構

（二）具體設計

1.儲水部分

儲水部分位于桶身上層，上層底部打孔，以便導氣管通過，側壁打孔，與噴水裝置相連，主要功能為儲存清潔用水。

儲水部分建模時，先在基準面上畫出草圖，對草圖進行拉伸凸臺和拉伸切除指令得到桶身，再用拉伸切除指令得到側壁與底部的孔。對于提手部分，同樣是先畫草圖，然后對草圖進行旋轉，再對棱角進行倒角處理，得到其中一個提手。由于兩個提手是對稱分布的，故用鏡像指令即可得到另一個提手。頂蓋大小要與桶壁大小一致，以達到完美配合的目的，同樣是通過拉伸凸臺和拉伸切除指令得到頂蓋。儲水部分建模如圖2所示。

圖2 儲水部分模型

2.增壓部分

增壓部分主要由腳踩式氣泵和導氣管組成，位于桶身下層。導氣管與氣泵相連，通過隔板進入儲水部分，在出氣口處進行U型彎折，達到防倒灌的目的。側壁適當切除，確保腳踏板正常活動，主要功能為增加儲水部分內部氣壓，使水進入噴水部分。

對增壓部分建模時，要分別構建桶身下層、腳踩式氣泵和導氣管。構建桶身下層和腳踩式氣泵時用到拉伸凸臺和拉伸切除指令，構建導氣管用到掃描指令。增壓部分建模如圖3所示。

圖3 清潔裝置增壓模型

3.噴水部分

主要由閥門和噴頭組成，閥門與儲水部分側壁連接，噴頭可根據需求進行拆卸替換。對噴水部分進行建模時，要分別構建噴頭和閥門。構建噴頭時用到掃描、拉伸凸臺、倒角指令，對閥門建模時用到拉伸凸臺，倒角指令。噴水部分建模如圖4所示。

圖4 清潔裝置噴水部分

（三）渲染實物圖

最后，在SolidWorks軟件環境中完成對便攜式節水清潔裝置的三維數字化模型的渲染，如圖5所示。

圖5 渲染圖

三、便攜式節水清潔裝置的意義

在有些農村地區，用水還不是很方便，更別說在廚房安裝成套的清洗廚具的設備，尤其是農村獨居老人，往往保持著勤儉節約的生活習慣，常常會忽略廚房衛生問題，給身體健康帶來安全隱患。

本產品利用機械原理，把常用的“大水漫灌”式的清洗方式，轉換成“細水長流”式的清洗方式，在改變清洗方式的同時提高用水率，達到節水和清潔的雙目的。使農村獨居老人花費較小代價、占用較小空間，就達到安全清潔廚具、保障廚房用具安全的目的。

四、結語

該便攜式節水清潔裝置機械設計及外形設計借助于SolidWorks三維建模軟件。這款便攜式節水清潔裝置為解決農村缺水地區無法使用流動水而有損老人身體健康的問題提供了一種新的處理方式，使得用水更加便捷更加健康。但是目前對設備部件的詳細設計還不夠完善，存在氣壓不足、出水不夠持續等問題。故未來的研究方向是能夠提供穩定的氣壓，使得出水更加持續，進而為設備提供更加廣闊的應用前景。

相關鏈接

SolidWorks是達索系統（Dassault Systemes ）下的子公司，專門負責研發與銷售機械設計軟件的視窗產品，公司總部位于美國馬薩諸塞州。

達索公司是負責系統性的軟件供應，并為制造廠商提供具有Internet整合能力的支援服務。

該集團提供涵蓋整個產品生命周期的系統，包括設計、工程、制造和產品數據管理等各個領域中的最佳軟件系統，著名的CATIAV5就出自該公司之手，達索的CAD產品市場占有率居世界前列。

SolidWorks公司成立于1993年，由PTC公司的技術副總裁與CV公司的副總裁發起，總部位于馬薩諸塞州的康克爾郡（Concord,Massachusetts）內，當初的目標是希望在每一個工程師的桌面上提供一套具有生產力的實體模型設計系統。

從1995年推出第一套SolidWorks三維機械設計軟件至2010年已經擁有位于全球的辦事處，并經由300家經銷商在全球140個國家進行銷售與分銷該產品。1997年，Solidworks被法國達索（Dassault Systemes）公司收購，作為達索中端主流市場的主打品牌。