多功能自動洗鞋機的設(shè)計

蘭雅梅 張嵐嵐 張婷婷

（上海海洋大學 工程學院，上海201306）

鞋子作為生活的必需品在給我們帶來舒適的同時，還要注意鞋子的清潔，特別是隨著生活節(jié)奏的加快，人們希望既能保持鞋子干凈的又能節(jié)省時間。在生活中，我們經(jīng)常遇到這種情況，刷淺色的鞋子尤其是小白鞋，處理不好很容易泛黃。而傳統(tǒng)的洗鞋機是將鞋子直接放入洗鞋桶內(nèi)，這樣在清洗時容易造成鞋子的損壞?？紤]以上情況，本設(shè)計增加了鞋子的固定裝置。文獻[1-3]中都設(shè)計了不同的鞋子固定裝置，從而來減少鞋子的變形。市面上的洗鞋機是將鞋子直接放到洗鞋機內(nèi)筒，依靠中間毛刷和筒壁毛刷來清洗鞋子，沒有考慮到鞋子內(nèi)部的清洗，因此，本設(shè)計增加了鞋子內(nèi)部清洗裝置。

1 主要結(jié)構(gòu)和原理

1.1 整體結(jié)構(gòu)

多功能自動洗鞋機由機殼、內(nèi)筒、中間主軸、圓錐齒輪、電動機等部分組成。整機動力采用單向異步電動機，使用交流電。整體的結(jié)構(gòu)簡圖如圖1 所示。

圖1 洗鞋機結(jié)構(gòu)簡圖

具體的工作過程是：先將需要清洗的鞋子套過鞋撐，放置在固定裝置中；倒入洗滌劑后，選擇清洗時間，隨后電動機工作，帶動中間主軸和大齒輪旋轉(zhuǎn)，與大齒輪相嚙合的小齒輪旋轉(zhuǎn)使內(nèi)部清洗裝置運動，從而清洗鞋子內(nèi)部；圓筒與中間主軸呈圓環(huán)形狀，靜止不動，在其外表面布滿螺旋形狀的毛刷，能夠清洗鞋子底面；鞋子固定在底面圓環(huán)上，主軸旋轉(zhuǎn)時帶動連接桿運動，使得底面圓環(huán)與主軸共同旋轉(zhuǎn)；在洗鞋機內(nèi)筒壁面布滿毛刷，在圓環(huán)旋轉(zhuǎn)時能夠清洗鞋子外表面。清洗結(jié)束后，打開排水開關(guān)進行排水，然后甩干鞋子，進行殺菌、除臭，最后烘干鞋子?？傮w的流程如圖2 所示。

1.2 清洗裝置

圖2 總體流程

如圖3 所示，為多功能洗鞋機的內(nèi)部清洗裝置。傳動部分為相交軸齒輪傳動，中間桿頂部為圓錐齒輪，多根連軸能夠和大齒輪凹槽緊密嚙合，當大齒輪旋轉(zhuǎn)時能夠帶動所有連軸一起運動，從而實現(xiàn)整體的旋轉(zhuǎn)。通過軸承座將軸固定在圓盤上。連軸末端為曲軸，曲軸上連接著鞋撐。鞋撐的形狀類似U 型，其上布滿了毛刷，考慮到鞋子前部相對于后部較窄，因此設(shè)計毛刷上部短下部長。內(nèi)部清洗裝置如圖3 所示。

如圖4 所示，鞋子固定在底面圓環(huán)的固定裝置上，當主軸帶動圓盤旋轉(zhuǎn)時，圓盤上的連接桿能夠同時帶動底面圓環(huán)，從而使鞋子隨主軸一起旋轉(zhuǎn)。洗鞋機中部的圓筒，與主軸有一定距離，靜止不動，其上有螺旋形狀的毛刷，能夠清洗鞋子底面。洗鞋機內(nèi)筒壁上布滿了毛刷，能夠在鞋子旋轉(zhuǎn)時清洗鞋子外表面。本次設(shè)計的螺旋毛刷和筒壁毛刷均采用市面上洗鞋機通用的特制尼龍毛刷。

圖4 洗鞋機結(jié)構(gòu)三維圖

1.3 固定裝置

鞋子的固定主要依靠鞋撐和固定架。固定架的形狀類似于圓形柵欄，在圓盤旋轉(zhuǎn)過程中能夠使鞋子相對固定在某一位置上，從而達到清洗的目的。頂部為三分之二圓環(huán)，便于將鞋子放在斜撐中。由于是在充滿水的環(huán)境下運作，鞋撐和固定架的材料需要采用防銹耐用材料，此處采用的是塑料PVC 材料[4]。結(jié)構(gòu)如圖5 所示。

圖5 固定裝置

1.4 殺菌除臭裝置

除了對鞋子進行清洗，殺菌除臭也是很有必要。本設(shè)計采用紫外線燈對鞋子進行殺菌消毒，將紫外線燈安裝在洗鞋機頂蓋，對鞋子進行消毒。采用除臭劑對鞋子進行除臭，將其安裝在洗鞋機內(nèi)部的頂部。

2 多功能洗鞋機的控制

控制系統(tǒng)以PLC 控制器為主體，來實現(xiàn)各種功能。多功能洗鞋機具有多種模式，人們可以根據(jù)需求進行選擇。在洗鞋機LED 顯示屏上，可以顯示運行時間以及洗鞋機內(nèi)部溫度，當溫度超過限定值時，洗鞋機會自動斷電并蜂鳴報警。其基本的控制過程如圖6 所示。

圖6 控制流程圖

洗鞋機的模式主要有兩種，如表1 所示。模式一為默認選項。對于不臟的鞋子用戶可以選擇模式二，只對鞋子進行消毒。在默認情況下，自動洗鞋機的運行時間為15 分鐘，用戶可根據(jù)自身情況進行定時。為了讓用戶有更好的體驗，設(shè)計了簡單的控制軟件。在放入鞋子后，用戶不必一直待在洗鞋機旁邊，當鞋子清洗結(jié)束后，軟件會發(fā)出提醒。

表1 基本模式

3 結(jié)論

本文設(shè)計了多功能自動洗鞋機，能夠?qū)崿F(xiàn)鞋子的清洗、殺菌、除臭等功能。相比于市面上通用的洗鞋機，該洗鞋機增加了鞋子的固定裝置和內(nèi)部清洗裝置，能夠減少鞋子的變形也能全面的清洗鞋子。多功能自動洗鞋機的應用能夠方便人們的生活，提高生活質(zhì)量。本設(shè)計為自動洗鞋機的改進和發(fā)展提供了一個思路。