基于Solidworks的寵物喂食器設計與建模

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械結構進行了詳細設計，使用SolidWorks軟件，通過自上而下的建模方式對喂食器進行了設計與3D建模，簡述了其基本的設計思路及建模方法。

關鍵詞：寵物喂食器；3D建模；SolidWorks

1 緒論

物聯(lián)網(wǎng)技術是信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展的一項熱門技術， 所謂物聯(lián)網(wǎng)就是通過各種信息傳感設備， 實時采集各種儀器或設備的信息，與互聯(lián)網(wǎng)結合形成的一個信息網(wǎng)絡。[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)代社會工作節(jié)奏的加快，寵物主人需要較長時間離開寵物的情況也越來越多。利用物聯(lián)網(wǎng)技術的智能寵物喂食器，可以很大程度上解決寵物主人的后顧之憂。

2 設計過程

2.1智能喂食器的需求設計

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)控和遠程對話功能，可以在一定程度上避免寵物的孤獨和事故的發(fā)生。

傳統(tǒng)喂食器只能定時喂養(yǎng)寵物，而且功能單一，不能再滿足大眾的需要。本文所設計的智能喂食器不僅可以定時喂食，還可通過手機客戶端遠程喂養(yǎng)寵物。在喂食時，還可遠程和寵物對話，或提前錄制好語音在喂養(yǎng)寵物時播放。同時，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智能喂食器結構設計

圖1中，1電動機，2齒輪，1 3齒輪，2 4上食物通道，5下食物通道。電動機通過微機單元控制可正轉(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，當圓孔轉(zhuǎn)到食物通道時食物下落，位于下方食槽的壓力傳感器檢測到食物重量，當重量達到一定值時，微機發(fā)出停止信號，電動機逆轉(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建模設計

SolidWorks是一個專注于三維設計、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)新性極大提高了機械設計的效率和質(zhì)量。[2]經(jīng)過綜合考慮，在此次3D建模中采用solidworks作為設計軟件。

3.1智能喂食器二維圖設計

考慮喂食器的基本功能之后，結合普通家庭的需要，初步確定喂食器的尺寸為：240 mm×220 mm×240 mm。所設計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，零件的關系和尺寸是在同一個裝配體中，因此和其他零部件實體是相關聯(lián)的?？梢酝ㄟ^在裝配體中建模功能，選擇非當前零部件的外部實體來關聯(lián)這些特征，通過這種方法來對喂食器進行建模。[3]

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

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

設計時上下距離相差10mm，這種“頭小身子大”的設計可以保證質(zhì)心維持在一個較低的平面內(nèi)。同時合理的曲線過度，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，所以需要設計食物儲存空間、食物通道和頂部的蓋子。

在上視基準面上建立如下圖形，為了考慮食物能在重力的作用下下滑，取消了圓角設計，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)，之后對草圖進行旋轉(zhuǎn)切除，得到的圖形如下。

然后在底部進行拉伸切除，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。

由于整個繪制過程是在裝配體中進行，都以：外殼上部分作為參考尺寸，在以后的設計中通過只修改最上面的尺寸，后面的部分也會自動修改、如果需要對某些零件進行局部微調(diào)，只需要刪除在位配合，取消尺寸關聯(lián)即可。

4 總結

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

參考文獻：

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

[2]張忠將. SolidWorks2014機械設計完全實例教程[M].北京：機械工業(yè)出版社，2015.

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

項目基金：國家級大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練計劃（項目編號： 201711654002）——基于互聯(lián)網(wǎng)的遠程智能寵物喂食器

作者簡介：張超（1996 ），男，汽車服務工程專業(yè)。

*通訊作者：高?。?996 ），男，助教，主要從事機電液一體化研究。