基于catia 环境的校园清雪车设计设想＊

孙凤霞，王仁杰

（黑龙江农业工程职业学院，黑龙江 哈尔滨 150000）

北方冬天时间较长，降雪量大，道路积雪堆积相对较多。如果不及时清除积雪，将严重影响交通安全，给人们的生活带来不便。在学校、工厂等道路狭小场所，使用大型清雪机器多有不便，大多还是依靠人工除雪。学校有意识地组织学生去参加力所能及的公益劳动，让学生亲身体会到了劳动的艰辛和劳动创造世界的真理。学校这一想法出发点是好的，作为课程思政将劳动引入教学，符合国家教育培养要求，如果能够结合使用智能设备，相信更能激发学生的劳动兴趣和学习热情。

学生在劳动的过程中，产生了设计一款小型清雪车的设想。小型清雪车的设计及应用有很重要的实用价值，便于储藏，便于操作和使用，更对国民经济的发展起到推动作用。经过师生讨论，初步完成了校园清雪车设想。国内用三维软件做设计的汽车厂商有吉利、奇瑞、东风集团、一汽通用、上海通用、日产、桂林大宇等；国外众多汽车和飞机领域也都用三维软件，汽车有福特、通用等[1]。结合汽车行业三维软件使用现状，选取caita 三维设计软件进行设计。

1 结构功能

考虑校园道路有弯曲小路，为适应更多路况，雪车应满足小型化、高速度、多功能的要求，以提高使用率。初步设计清雪车整体尺寸为：长2 000 mm、宽120 mm、高1 560 mm。螺旋集雪器主要应用于转子式清雪车[2]和多功能清雪车上，用于清除积雪。螺旋的主要参数包括螺旋外径、带宽、螺距、螺旋角、螺旋长度等，参数的选择直接关系到清雪车的清雪效率及路面积雪的除净度[3]。本文设计其中螺旋蜗杆长1 400 mm。主要组成部件有除雪系统、太阳能板、自卸箱、底盘车架系统、垂直式螺旋集雪器。清雪车整体渲染效果如图1 所示。

图1 太阳能清雪车整体效果图

校园内人流大、人员较密集，所以积雪很容易被踩实，清雪车不仅能清除刚降落的新鲜积雪，更需要清理被压实的积雪。因此，在功能上，要求可实现对“浮雪、积雪、冰雪”三种状态雪的清理，实现一车多功能；可满足除雪工作人员更高层次的需求，提升清雪工作效率，达到设计使生活更美好的目的[3]。

学生为了使清雪车更有操作感，采用遥控设计。在工作过程中，积雪通过除雪铲被采集，经由蜗杆绞起，被绞入后部积雪箱。除雪车的工作方向需要人来控制完成。

2 研究路线

以学生为主进行信息采集和整理，并进行尺寸测量和建模，结合现有设备及部件的尺寸进行部件尺寸预设定，并进行部件设计。初步设计完成后，根据各部件间的匹配修改相关参数，使相连部件尺寸合理，避免出现干涉等不符合现实要求的情况。进行合理设计之后，对组装所有部件进行尺寸微调，并反复进行优化设计，最后进行仿真分析，最终完成整体装配模型。最后利用keyshot 对其进行渲染，并进行仿真设计，具体步骤如图2 所示。

图2 模型建立研究路线

3 设计亮点

环境污染等问题日益严重，2019 年，全国机动车四项污染物排放总量初步核算为1 603.8 万t，其中，颗粒物（PM）排放量为7.4 万t（数据来源：每日经济新闻）。新能源汽车在中国发展多年，技术已非常成熟，比如吉利、比亚迪、小鹏等新能源汽车。为倡导国家节能环保政策，本文设计的清雪车动力源为太阳能，将太阳能转化为电能。

前桥是转向桥，前桥转向系统设计成轮距可变，适应不同转弯路段，轮距进行伸长和缩短，减小转弯半径，保证车辆在校园狭窄弯曲道路能正常行驶。

自卸箱与电动门用滑道连接，减小体积、卸雪方便、美观。自卸箱在电机带动下通过齿轮降速原理实现360°自转，以保证最大装载量。

清雪铲与架子通过齿轮齿条连接，使铲子可以上下移动，铲雪时使铲子紧贴地面，不铲雪或有障碍物时使铲子离开地面一定高度，增强清雪车的道路通过性。清雪铲是可以更换的，因为它使用率较高，长期工作会损坏，所以设计时，需考虑便于拆装。清雪车主要设计展示如图3 所示。

图3 主要设计展示

4 总结

劳动教育避免我们形成好逸恶劳的坏习惯，帮助我们树立正确的人生观、价值观，培养了我们的竞争意识和开拓进取的精神，本文中的清雪车设想就是学生在劳动过程中想到的。大型除雪设备体积较大，对于学校、小区等面积较小的地方无法进行清雪，而人工清雪费时费力[3]，学生在catia环境下进行了小型清雪车主要部件设计，通过软件设计，节省时间和耗材，并且更直观，数据测量和修改较容易，仿真数据获得相对真实，是目前较好的设计手段。整个设想在实现的过程中，对学生进行了思考能力和动手能力的培养，该设想的所有资料可用于今后的理论教学，便于后期的继续完善。

该清雪车主要使用于校园、小区、小型广场和步行街等不便使用大型清雪设备，而人工清理又费时的积雪场地。