雨傘甩干裝置的探討

【摘要】雨傘甩干裝置主要用在超市、商場、酒店等門口，在下雨天方便顧客快速把雨傘甩干。本課題主要是對雨傘甩干裝置的結構進行設計及初探，考慮到成本、結構等問題，設計出了一套簡易的甩干裝置。該裝置的設計包括了：傳動部件的設計、過濾部件的設計、導流部件的設計，以及整體結構和外觀的設計。該設計基本滿足了雨傘甩干的要求，達到了簡潔、方便的設計理念。

【關鍵詞】雨傘；快干；結構設計

1.背景意義

當遇到下雨天，人們都會攜帶一把雨傘逛街、乘車或者進辦公室等各種場所，這樣濕淋淋的雨傘會帶來很多不方便，每當這個時候，超市、商場門口就會有個服務員專門發(fā)放塑料袋，方便我們把雨傘裝起來帶進去，這樣浪費人力而且很不環(huán)保。那么有沒有一種簡單的裝置可以快速把雨傘甩干呢？帶著這個疑問我想到了洗衣機，它主要是通過高速運轉下做勻速圓周運動利用離心原理將衣物上的水分甩干脫離，其實雨傘上吸附的水比濕透的衣物上的水要容易干的多，利用類似洗衣機的離心原理，發(fā)明了一種雨傘甩干裝置，放在商場或者酒店門口，給人們提供方便。

國內目前有類似功能的裝置。有已經申請專利的帶甩干機的雨傘，這種雨傘，電池內芯傘把的尾端有尾蓋，上部設有開關按鈕，并連接在傘桿上，其頂部裝有小型電動機，內部有電源線與下端的電池及開關按鈕接通，小型電動機的傳動部分與傘支架連接，在電動作用下，可將傘支架上的水份甩干。這種帶甩干機的雨傘，其特征是：電池內芯傘把的下端有尾蓋，上部有開關按鈕，頂端連接的傘桿上端設有小型電動機，并連接在傘支架上。這種實現雨傘甩干裝置的優(yōu)點是比較方便，跟雨傘連接在一起，但雨傘設計成本較高，不適合推廣使用。本文探討的是一種獨立的甩干裝置，適用于不同型號、不同樣式的雨傘，它采用純機械的方式來驅動設備，既節(jié)約了成本又實現了結構布局的簡單化。

2.設計思路

本次設計的雨傘甩干裝置主要目的是能夠通過這一簡易裝置來實現濕雨傘脫水變干。這一設備的主要核心組成部分是主箱體內的一套簡易的手動一級增速裝置，它通過人工轉動手柄帶動轉動軸轉動，在各齒輪的嚙合下使得整個增速器能夠很輕松實現較高的轉速，由于它本身不需要像洗衣機一樣要求較高的轉速，所以初步設計階段考慮采用一級增速器；另外過濾裝置過濾網可以盛裝雨傘，在高速運轉的情況下做離心運動，依附在雨傘上的水滴就會被甩出脫離雨傘；雨水沿著過濾網內壁經過出水路徑再流入儲水盒，暫時存放排出的水，待水滿后取出倒掉。這是整個裝置的重要三大組成部分。本次設計來源于日常生活，也可以看作是一種創(chuàng)新設計，要求裝置結構簡單，經濟適用，便于加工推廣使用。

3.結構設計

3.1過濾網的設計

對于過濾網的制作材料，塑料材質無疑是最佳的選擇，這樣的過濾網重量較輕，也不易發(fā)生腐爛生銹的現象，而且成本很低，對于轉速不是很高的環(huán)境能滿足設計的要求。設計結構的合理性，要考慮到諸多的因素：（1）對于不同樣式的雨傘能否很好的容納其放入與取出；（2）在運動的過程中，采用什么樣的方式對內部的物品進行遮蓋，讓其甩出的水不至于到處亂飛；（3）過濾網上的孔洞的數量以及排列方式安排是否合理，能否達到最佳的過濾效果；（4）要考慮過濾網的外觀設計，其外觀尺寸大小、空間容量大小及形狀影響到整個裝置的布局；（5）也是很重要的一點，設計的產品能不能比較方便的開模，加工，在節(jié)約成本上也是很重要的一環(huán)。為了排出的雨水能順利流出過濾網進入儲水盒，過濾網內壁采用間斷的掏空的結構，底部留出一個水槽以便于水流入儲水盒。過濾網的底座下面是棘輪槽，方便裝配的時候和棘輪結合在一起。

3.2儲水盒的設計

儲水盒主要是方便盛裝排出的雨水，這里要結合過濾網的外觀尺寸的大小及主箱體增速器的外觀尺寸來設計儲水盒的形狀及尺寸大小，儲水盒的容量沒必要過大，但是儲水盒的進水口路徑和出水孔路徑要設計合理，以便于雨水順暢的排除，同時儲水盒的取、放要能很輕松的完成。

3.3箱體外觀的設計

整個裝置的外觀如圖1所示。箱體的外觀設計同樣要結合儲水盒、過濾網以及主箱體增速器的尺寸大小進行設計。箱體的外觀設計根據不同類型的雨傘甩干裝置設計的外形不一樣，本課題主要研究的是手動型，所以其外觀要簡單些，主要是在主箱體增速器的一側安裝一個驅動手柄，手柄可以簡單地進行拆卸。增速器的箱體和雨傘甩干裝置的整個箱體是連成一體，也可簡單拆卸。這樣設計挪動方便。

圖1 雨傘甩干機整體結構圖

3.4傳動裝置的設計

圖2 傳動部分示意圖

本人設計的雨傘甩干裝置的核心部件就是一套手動的一級增速裝置，如圖1.4所示：手柄連接低速軸，軸上嵌入一個齒數為72的大圓柱直齒輪1，與此嚙合的是齒數為24的小圓柱齒輪2，根據齒數比與轉速比成反比的關系，很容易得出齒輪2的轉速是齒輪1的三倍，假設手搖的轉速為3r/s，那么高速軸上就能得到9r/s較高的轉速。當圓錐齒輪3得到高速軸傳遞過來的力后，根據圓錐齒輪傳動是用來傳遞兩相交軸之間的運動和動力的特點，通過齒輪4就得到了一個垂直傳動的力矩，驅動軸就可驅動雨傘甩干裝置的過濾桶轉動，從而實現了機械傳動。

對于機械傳動裝置在設計完成后，都要對其低速軸和齒輪進行疲勞強度等一些參數的校核，但該套裝置是手動傳力，轉速不會太高，通過對該材料強度的分析和實驗，得出了完全可以滿足需要的結論。

4.后期改進

本論文屬于一個創(chuàng)新設計，現在處于初步設計階段，后期還可以從以下幾個方面進行優(yōu)化改進：

（1）本次主要考慮的是手動型雨水甩干裝置，雖然比較節(jié)能環(huán)保，成本低廉，但是要投入生產，用到生活中不太切合實際。在后期設計中主要考慮自動型結構的設計，實現自動化操作。自動型驅動需要設計一個開關控制系統(tǒng)，這個電力系統(tǒng)通過單片機的工作原理來控制小型電力驅動裝置的啟動與停止。該裝置的核心部分工作原理和手動型驅動是一樣的，區(qū)別在于他們的驅動形式不一樣，手動型驅動是靠人力轉動手柄來驅動運轉該裝置，自動型驅動是靠電力控制系統(tǒng)驅動裝置得電后驅動該裝置的。自動型裝置有一個控制面板，該控制面板上有控制啟動、停止的開關按鈕，還可以安裝一個顯示屏，顯示時間、轉速、定時等等。

（2）當人員流動量比較大時，雨傘甩干裝置放在超市、商場門口必須要實現一個快速的功能，可以考慮對過濾網進行改造，在過濾網的周圍安裝一套加熱裝置可以提升雨傘甩干裝置的速度，更有效率、快速的實現雨傘甩干?？梢栽谶^濾網的周圍環(huán)繞幾圈電阻熱偶或者電阻絲加熱裝置，來實現高溫蒸發(fā)部分水分。這個溫度既要起到蒸發(fā)作用同時不能損壞雨傘的面料，不過這種方案會增大該裝置的制造成本和加工難度，不能很廣泛使用。

（3）雨傘跟衣服不一樣，上面有很多金屬材料，如果雨傘放置不當，在高速旋轉下就可能會損壞雨傘，在過濾網的結構上應加以改進，可以把過濾網分成幾個小格，恰好能放一把雨傘進去，較好的固定，還可以提高效率，可以同時幾把雨傘一起甩干。另外由于雨傘的外觀有多種，在過濾網的設計上應該考慮不同尺寸的雨傘都能使用。在儲水盒的設計上可以更加優(yōu)化，人們需要隨時傾倒和清洗，浪費人力且不美觀，可以考慮直接將出水口連接地下通道，節(jié)省空間和材料。

（4）本次設計的是一級增速器，為了更省力，節(jié)省能源，可以改為二級增速器。

【參考文獻】

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