多功能自動洗鞋機的設計

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，特別是隨著生活節奏的加快，人們希望既能保持鞋子干凈的又能節省時間。在生活中，我們經常遇到這種情況，刷淺色的鞋子尤其是小白鞋，處理不好很容易泛黃。而傳統的洗鞋機是將鞋子直接放入洗鞋桶內，這樣在清洗時容易造成鞋子的損壞。考慮以上情況，本設計增加了鞋子的固定裝置。文獻[1-3]中都設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，沒有考慮到鞋子內部的清洗，因此，本設計增加了鞋子內部清洗裝置。

1 主要結構和原理

1.1 整體結構

多功能自動洗鞋機由機殼、內筒、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。整體的結構簡圖如圖1 所示。

圖1 洗鞋機結構簡圖

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，與大齒輪相嚙合的小齒輪旋轉使內部清洗裝置運動，從而清洗鞋子內部；圓筒與中間主軸呈圓環形狀，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上，主軸旋轉時帶動連接桿運動，使得底面圓環與主軸共同旋轉；在洗鞋機內筒壁面布滿毛刷，在圓環旋轉時能夠清洗鞋子外表面。清洗結束后，打開排水開關進行排水，然后甩干鞋子，進行殺菌、除臭，最后烘干鞋子。總體的流程如圖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，當大齒輪旋轉時能夠帶動所有連軸一起運動，從而實現整體的旋轉。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，因此設計毛刷上部短下部長。內部清洗裝置如圖3 所示。

如圖4 所示，鞋子固定在底面圓環的固定裝置上，當主軸帶動圓盤旋轉時，圓盤上的連接桿能夠同時帶動底面圓環，從而使鞋子隨主軸一起旋轉。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。洗鞋機內筒壁上布滿了毛刷，能夠在鞋子旋轉時清洗鞋子外表面。本次設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 洗鞋機結構三維圖

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，便于將鞋子放在斜撐中。由于是在充滿水的環境下運作，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]。結構如圖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部的頂部。

2 多功能洗鞋機的控制

控制系統以PLC 控制器為主體，來實現各種功能。多功能洗鞋機具有多種模式，人們可以根據需求進行選擇。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，用戶可根據自身情況進行定時。為了讓用戶有更好的體驗，設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，當鞋子清洗結束后，軟件會發出提醒。

表1 基本模式

3 結論

本文設計了多功能自動洗鞋機，能夠實現鞋子的清洗、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，提高生活質量。本設計為自動洗鞋機的改進和發展提供了一個思路。