交通路锥叠放机构设计与仿真(4)
及限制卡板的自由度。
1.4 设计软件简介
本次设计采用三文设计软件 SolidWorks，SolidWorks 软件是世界上第一个基于
Windows 开发的三文 CAD 系统。使用了直观式设计技术、Windows OLE 技术、拥有先
进的 parasolid 内核以及良好的与第三方软件的集成技术，使 SolidWorks 成为全球
装机量最大、最好用的软件。目前全球发放的 SolidWorks 软件使用许可约28万，涉
及航空航天、食品、机车、机械、交通、模具、国防、电子通讯、娱乐工业、医疗器
械、日用品/消费品、离散制造等广泛分布在全球 100 多个国家的约3万1千家企业。
功能强大、易学易用和技术创新是 SolidWorks 的三大特点，这使得 SolidWorks 成
为主流的、领先的三文 CAD解决方案。
2 功能介绍 2.1 卡板箱的组成
图 2.1 卡板箱完成图
图 2.2 卡板-导轨-丝杠-电机单元 A 下箱体B 下箱体
C 上盖 D连接角钢
图 2.3卡板箱其他组成部分
图 2.4 卡板-导轨-丝杠-电机单元的详细组成
一个完整的卡板箱如图 2.1 所示，完整的卡板箱由四个相同的卡板-导轨-丝杠-
电机单元（图 2.2）、一对下箱体（图 2.3A）、一对上箱体（图 2.3B）、一对盖板（图
2.3C）以及一对连接角钢（图 2.3D）由各种不同的螺纹连接件连接而成。其中卡板-
导轨-丝杠-电机单元的详细组成结构如图 2.4 所示，每个卡板-导轨-丝杠-电机单元
包含一个伺服电机、一组滚珠丝杠传动副、一个卡板、两组导轨滑块组件、一个联轴
器组件、两个轴承座、四个角接触球轴承、两个轴承压板、两个调整垫片、四个密封
圈、四个隔圈、两个圆螺母、两个紧定螺钉、一个螺母座以及若干螺纹连接件组成。
伺服电机提供动力驱动滚珠丝杠转动，伺服电机与滚珠丝杠之间通过联轴器连接，滚
珠丝杠将电机转子的回转运动转化为直线运动，滚珠丝杠螺母通过螺母座与卡板连接
使卡板能够直线运动，卡板还与两组导轨滑块组件连接，导轨滑块组件用于承受卡板
的载荷以及限制卡板的自由度。
四个卡板-导轨-丝杠-电机单元分上下两层相对放置，两层卡板的用途并不一样，
共同作用来完成收锥以及放锥的任务。卡板箱与路锥收放箱安装后其效果如图 2.5所
示。
图 2.5 卡板箱安装到路锥收放箱上
2.2 收锥过程说明
在收锥开始之前，下层卡板伸出上层卡板收回（图 2.6）。在收锥全过程中只需要
用到下层卡板，无需使用上层卡板。每一轮收锥要将五个路锥叠放在下层卡板上。在
开始收锥之前卡板箱以及收放箱各个部分的位置如图 2.7所示。
图 2.6 收锥开始前卡板的位置
图 2.7 收锥开始前的卡板箱及收放箱
图 2.8 托锥器放下并插入路锥
收锥开始，托锥器被放下并被插入路锥内部（图 2.8），以便后面将路锥直立。
图 2.9 路锥直立完成
托锥器插入路锥后，路锥直立机构开始工作将路锥直立起来（图 2.9）。
图 2.10 路锥被抬升下层卡板收回
路锥被直立起来后，路锥抬升机构开始工作将路锥向上抬升，在路锥上升的过程
中下层卡板收回卡板箱中，当路锥到达卡板箱时下层卡板完全收回，使路锥下底面最
终能够到达下层卡板的上表面处（图 2.10）。
图 2.11 下层卡板伸出路锥抬升机构返回
当路锥抬升机构将路锥抬升到指定高度后，下层卡板开始重新伸出，下层卡板伸