楊敏++胡宇++楊銘全

[摘要]文章針對人們在日常生活使用拖把時由于拖把不能擰干造成不便以及拖把不可拆卸導(dǎo)致零件使用壽命短的問題提出了一種解決方案。文章先通過結(jié)構(gòu)分析，論證了新型擰干拖把的可拆卸更換的特性，然后進(jìn)行了定量的設(shè)計計算論證拖把擰干過程以及各結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系。

[關(guān)鍵詞]SolidWorks；拖把；光滑螺桿；簡單方便

[DOI]1013939/jcnkizgsc201704200

1作品的創(chuàng)意來源

隨著生活水平的提高，我們對生活用品提出了更高的要求。當(dāng)前社會上大多數(shù)學(xué)校醫(yī)院等公共場合都還在使用木桿式拖把，這種拖把不能擰干。而新式拖把雖然能夠?qū)崿F(xiàn)擰干，但是零件不能拆卸更換，當(dāng)某一零件壞了之后，整個拖把只能當(dāng)垃圾扔掉，零件使用壽命短。

針對上述問題，我們團(tuán)隊提出一種新型可拆卸擰干拖把。該裝置可擰干，使用方便，便于攜帶，零件利用率高。

2總體結(jié)構(gòu)以及可拆裝性分析

可拆卸擰干拖把是一種能夠手動擰干，并實現(xiàn)可拆卸實現(xiàn)零件更換的拖把。它主要由拖把頭和拖把桿兩部分組成。拖把頭和拖把桿通過拖把下桿與連接蓋之間的螺紋連接到一起。如圖1所示。

拖把桿部主要由頭柄、拖把上桿、扶手、拖把下桿、連接掛桿、手柄等組成。頭柄和拖把上桿通過螺紋進(jìn)行連接。拖把上桿的尾部內(nèi)外都有螺紋，外螺紋與扶手連接，內(nèi)螺紋與拖把下桿連接。拖把下桿上有通孔，手柄和拖把下桿通過螺栓連接。手柄與連接掛桿也通過螺栓與手柄連接。拖把上桿上各零件連接都采用了螺紋連接，能隨時進(jìn)行拆卸更換。

拖把頭部主要由連接蓋、拖把頭蓋、膠合板、拖把頭、合頁、光滑螺桿、擺桿、連接掛桿等組成。光滑螺桿中間是光滑的，尾部有螺紋。擺桿與光滑螺桿的光滑部分鉸接，用于轉(zhuǎn)動，螺紋部分與外面的螺母連接，用于緊固。這樣連接既方便拆卸，又不影響運動。同理擺桿與連接蓋、合頁與連接蓋之間也用光滑螺桿進(jìn)行連接。合葉與連接掛桿之間用螺栓連接，便于拆卸。拖把頭與拖把蓋一方面用膠合板進(jìn)行膠接，另一方面通過拖把頭上面的圓柱卡與拖把蓋上面的圓柱孔進(jìn)行過盈連接。連接可靠且便于拆卸。

3擰干原理、定量分析及曲柄滑塊機構(gòu)桿長設(shè)計

31擰干原理及其定量分析

拖把下桿、手柄、連接掛桿以及合頁構(gòu)成一個對心曲柄滑塊機構(gòu)。當(dāng)人用手向上轉(zhuǎn)動手柄時，連接掛桿帶動合頁向上運動。此時合頁對拖把頭蓋有個向上的拉力，擺桿對拖把頭蓋有一個向下的推力。因拖把頭蓋、膠合板以及拖把頭是緊密連接的，拖把頭蓋與合頁之間是鉸接的，故在擺桿和連接掛桿的作用下拖把頭蓋會折疊壓縮拖把頭。

拖把未進(jìn)行擰干時的初始狀態(tài)如圖2所示，圖2為物理模型圖，拖把完全擰干時的狀態(tài)如圖3所示，AB表示拖把頭，CM與DN為擺桿，GH為合頁。OG為拖把頭中心到合頁邊緣連接孔的距離。當(dāng)拖把完全擰干時，A與B重合，GH、MN垂直于OA。令CM=DN=a，CG=HD=b，拖把從初始狀態(tài)到完全擰干，豎直方向的位移SCM=CM=a，SCG=CG=b，故G點相對于M點在豎直方向的位移為a+b，因M點固定在拖把蓋上面，合頁沒有轉(zhuǎn)動。G點與O點始終保持在同一水平面內(nèi)沒有相對位移，M、N為拖把蓋上的點，所以M、N始終保持靜止。故SO=SOM=SGM=a+b。故點O的位移為a+b。

32曲柄滑塊機構(gòu)桿長設(shè)計

本作品采用的是對心曲柄滑塊機構(gòu)，并且曲柄與水平面（拖把桿）的初始角為30°，完全擰干狀態(tài)時曲柄與水平面（拖把桿）的夾角為150°。初始狀態(tài)和完全擰干狀態(tài)的機構(gòu)運動簡圖分別如圖4和圖5所示，令A(yù)B=x，BC=y，AC的初始長度為定值m。

聯(lián)立解得

x=（a+b）3y=（a+b）3+（a+b）m+m2

4結(jié)論

通過對新型可拆卸擰干拖把機的設(shè)計、建模、SolidWorks三維運動仿真分析，證明新型可拆卸擰干拖把是可行的。該裝置進(jìn)行設(shè)計后能改變傳統(tǒng)拖把不能擰干的缺點，解決新型拖把由于不可拆卸更換造成零件浪費的弊端，將會給人們?nèi)粘Ｉ顜肀憷?。具有很好的使用和推廣價值。

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