一種半自動(dòng)杯子清潔器的設(shè)計(jì)

韓校粉 安樹 孫立明

摘 ?要：為了解決現(xiàn)有杯子污漬多，清潔起來費(fèi)時(shí)費(fèi)力的問題，設(shè)計(jì)了一種半自動(dòng)杯子清潔器，主要由刷頭調(diào)節(jié)裝置、手持部分、自適應(yīng)杯蓋和控制盒裝置四部分組成，能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)和手動(dòng)兩種清洗模式，工作時(shí)，能夠根據(jù)杯子口徑大小自動(dòng)固定杯子，根據(jù)杯徑的大小自動(dòng)調(diào)節(jié)刷頭的擴(kuò)張程度，通過升降運(yùn)動(dòng)和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)以清洗杯子的不同部位，操作方便，省時(shí)省力。

關(guān)鍵詞：杯子清潔器;自動(dòng);手動(dòng);自適應(yīng)

中圖分類號：TS972.2 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：2095-2945（2019）28-0039-02

Abstract： In order to solve the problem that the existing cup has many stains and it takes time and effort to clean， a semi-automatic cup cleaner is designed， which is mainly composed of a brush head adjusting device， a hand-held part， an adaptive cup cover and a control box device， it can realize automatic cleaning mode and Manual cleaning mode， when working， it can automatically fix the cup according to the size of the cup， automatically adjust the degree of expansion of the brush according to the size of the cup diameter， and clean the different parts of the cup by lifting movement and rotating motion， which is convenient to operate， saves time and effort.

Keywords： cup cleaner; automatic; manual; adaptive

引言

隨著人們生活水平的提高，生活節(jié)奏的加快，人們越來越注重享受清潔的生活。水杯，是我們?nèi)粘Ｉ钪薪?jīng)常使用而且清潔程度要求很高的物品，杯子污漬的清洗令人煩惱。現(xiàn)如今，我國關(guān)于刷杯子方面的產(chǎn)品，大多數(shù)結(jié)構(gòu)都是直桿前端有刷頭，清洗時(shí)將刷子伸進(jìn)杯子內(nèi)，手動(dòng)旋轉(zhuǎn)，清洗內(nèi)杯壁，操作費(fèi)力，清潔效果不太理想。還有一部分是利用一個(gè)簡單的四桿機(jī)構(gòu)，伸進(jìn)杯后拉動(dòng)連桿張開接觸杯壁，然后再用手旋轉(zhuǎn)洗刷杯子，費(fèi)時(shí)費(fèi)力。理想的杯子清潔器應(yīng)該具有自動(dòng)清潔的功能，在一定程度上能適應(yīng)各種不同形狀的杯子，因此，提出一種杯子清潔器的設(shè)計(jì)，主要適用于圓柱狀或類圓柱狀的，口徑大概是40mm～70mm，高度150mm～250mm的各種杯子，可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)或手動(dòng)清洗。

1 方案設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)原理

1.1 整體結(jié)構(gòu)

計(jì)了一種半自動(dòng)杯子清潔器，可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)或手動(dòng)清洗杯內(nèi)污漬，解決目前清洗杯內(nèi)污漬費(fèi)時(shí)費(fèi)力的問題，整體機(jī)構(gòu)如圖1所示，半自動(dòng)杯子清潔器主要由刷頭調(diào)節(jié)裝置、手持部分、自適應(yīng)杯蓋和控制盒裝置四部分組成。

1.2 刷頭調(diào)節(jié)裝置

刷頭調(diào)節(jié)裝置具體結(jié)構(gòu)如圖2所示。它由兩組對稱分布的六桿機(jī)構(gòu)組成，中間的圓筒相當(dāng)于是機(jī)架，該六桿機(jī)構(gòu)由一個(gè)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)和一個(gè)平行四邊形機(jī)構(gòu)串聯(lián)組成，在平行四邊形的連桿上設(shè)計(jì)有固定孔，可以通過螺紋連接固定各種各樣的刷頭，平行四邊形機(jī)構(gòu)是一種特殊的雙曲柄機(jī)構(gòu)，在運(yùn)動(dòng)時(shí)，兩個(gè)曲柄的轉(zhuǎn)速和方向始終相同，連桿做的是平行移動(dòng)。根據(jù)平行四邊形的這一運(yùn)動(dòng)特征，設(shè)計(jì)了一個(gè)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，用于控制平行四邊形機(jī)構(gòu)的伸縮程度。調(diào)節(jié)時(shí)，上下移動(dòng)滑塊位置，通過連桿帶動(dòng)平行四邊形中的曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)，從而達(dá)到調(diào)整平行四邊形的伸展程度，適應(yīng)各種直徑杯壁的目的。

1.3 手持部分

手持部分主體為一圓柱形空心圓筒狀，內(nèi)置開關(guān)、電池、電機(jī)裝置及齒條，電機(jī)提供動(dòng)力，帶動(dòng)刷頭調(diào)節(jié)裝置實(shí)現(xiàn)圓周轉(zhuǎn)動(dòng);齒輪齒條的傳動(dòng)主要是利用電機(jī)減速后帶動(dòng)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，齒輪位置固定，齒條可以隨著刷體上下移動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)清洗杯內(nèi)不同高度污漬的目的。為了保證齒條能夠?qū)崿F(xiàn)上下運(yùn)動(dòng)，使用了單刀雙置開關(guān)來控制電機(jī)的正反轉(zhuǎn)，電機(jī)輸出的轉(zhuǎn)動(dòng)方向改變，就會(huì)帶動(dòng)齒輪的運(yùn)動(dòng)方向改變，齒條就能達(dá)到換向的目的。

1.4 自適應(yīng)杯蓋

自適應(yīng)杯蓋主體為圓錐形，采用的是橡膠材質(zhì)，具有一定的韌性和密封性，自適應(yīng)杯蓋與控制盒連在一起，手持部分可從自適應(yīng)杯蓋及控制盒的中間孔槽穿過，使用時(shí)，圓錐臺(tái)面在力的作用下，緊貼杯口，杯口直徑不同，與其接觸的圓錐臺(tái)面半徑就不同，這種設(shè)計(jì)，可以保證刷頭調(diào)節(jié)裝置的中心線始終與杯子軸線重合，達(dá)到密封對中的目的，在清潔杯子時(shí)，使杯子的受力均勻，震動(dòng)小，穩(wěn)定性好。

1.5 控制盒

控制盒內(nèi)布置有減速電機(jī)、電池盒、轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)裝置、電源開關(guān)等。減速電機(jī)軸上連有齒輪，通過齒輪齒條嚙合實(shí)現(xiàn)刷頭的升降;轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)裝置通過改變電路中電阻的大小，調(diào)節(jié)電壓，控制升降的速度;單刀雙擲開關(guān)控制齒條升降的方向?？刂坪信c自適應(yīng)杯蓋是連接在一起的。

1.6 實(shí)現(xiàn)原理

半自動(dòng)清潔器的技術(shù)方案可概括為：采用兩個(gè)電機(jī)，一電機(jī)通過軸套帶動(dòng)連桿機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)圓周旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng);另一電機(jī)帶動(dòng)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，通過齒輪齒條機(jī)構(gòu)，帶動(dòng)連桿機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)升降運(yùn)動(dòng)，單刀雙擲開關(guān)控制升降方向，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)裝置控制升降速度;兩運(yùn)動(dòng)疊加實(shí)現(xiàn)刷頭的旋轉(zhuǎn)升降運(yùn)動(dòng)。采用由平行四邊形和曲柄滑塊機(jī)構(gòu)組成的六桿機(jī)構(gòu)來適應(yīng)不同直徑的杯壁;采用橡膠材質(zhì)的圓錐形自適應(yīng)杯蓋以達(dá)到密封對中的目的。

2 創(chuàng)新點(diǎn)

設(shè)計(jì)的半自動(dòng)杯子清潔器主要包括了三個(gè)創(chuàng)新點(diǎn)。首先，設(shè)計(jì)中采用曲柄滑塊機(jī)構(gòu)和平行四邊形機(jī)構(gòu)組成的六桿機(jī)構(gòu)，配以清潔不同污漬的刷頭，可以適應(yīng)不同直徑的杯壁，保證了機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)靈活性和多用性。其次，電機(jī)帶動(dòng)刷頭調(diào)節(jié)裝置高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，由于存在離心力，平行四邊形機(jī)構(gòu)會(huì)根據(jù)杯壁的大小調(diào)整伸展程度，使刷頭能夠自適應(yīng)地貼近杯壁，同時(shí)又因?yàn)樗⒚哂幸欢ǖ娜彳浂?，在其與杯壁摩擦?xí)r不至于卡死，在一定程度上屬于過載保護(hù)。最后，圓錐形自適應(yīng)杯蓋及控制盒可以從清潔器中分離出來，此時(shí)可以手動(dòng)控制刷頭調(diào)節(jié)裝置沿杯子軸線方向上的運(yùn)動(dòng)，使用靈活。

3 實(shí)際應(yīng)用效果

設(shè)計(jì)的這種半自動(dòng)杯子清潔器，恰好解決了生活中清潔杯子的小難題，對于小口徑的杯子，先把多桿機(jī)構(gòu)收縮，將刷頭從杯口伸進(jìn)去后再舒張開，從而洗刷杯子;而碰到刷不到的杯口或者杯底時(shí)，可以去掉自適應(yīng)杯蓋和控制盒，單獨(dú)手握操作洗刷，如圖3所示，所以該清潔器可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)或手動(dòng)清洗杯子，清洗效果好，操作方便，省時(shí)省力。

4 結(jié)束語

設(shè)計(jì)的這種半自動(dòng)杯子清潔器，合理將連桿機(jī)構(gòu)、齒輪機(jī)構(gòu)進(jìn)行組合，能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)或手動(dòng)清洗杯子兩種模式，經(jīng)實(shí)踐檢驗(yàn)，效果良好，具有很大的市場推廣價(jià)值。

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