夾持式小型洗鞋機的設計

李占彪 王濤 陳鵬東 宋瑋 段綱 王海明

摘 要：新疆南部沙塵天氣比較常見，鞋子容易變臟，需要經常洗刷。針對現有洗鞋機存在的耗時、耗水、鞋子損傷較大等問題，設計一種夾持式的小型洗鞋機。該機器具有夾持和清洗兩大功能。采用伸縮鞋模機構+插拔式鞋架夾持鞋子，通過齒輪機構實現對滾式毛刷機構的反向、差速轉動。清洗分為兩步進行，第一步采用高壓水泵，通過管路噴射高壓水流進行清洗，去除鞋子表面大顆粒污物。第二步，啟動電機后，動力通過齒輪機構驅動毛刷旋轉，轉向相反、轉速不同的一組毛刷分別對鞋子兩側面進行洗刷，球銷副機構可以保證鞋子在不同的轉向下進行往復擺動，實現無死角、全方位清洗。由于鞋子固定放置，避免鞋子直接碰撞產生的損傷，利于延長使用壽命。

關鍵詞：伸縮鞋模機構;球銷副機構;對滾式毛刷機構;洗鞋機

Abstract： People′s shoes are easy to get dirty due to the common sandstorms in southern Xinjiang，washing shoes has become an essential thing.A small clamp-on washing machine has been designed due to the current washing machine is time water and consuming and shoe-damaging.The machine has two functions of clamping and cleaning，shoes are clamped onto a retractable shoe mold of a plug in shoe rack，combining the use of gear mechanism，reverse differential rotation of roller brush mechanism can be achieved.Cleaning is divided into two steps，firstly，high pressure water flow is ejected through water pipes and pumps to remove large particles of dirt from the shoes，roller brush mechanism is driven to rotate by gear mechanism which driven by a motor，two sides of the shoes are washed by a group of brushes with opposite turning direction and different rotating speed，shoes swing back and forth in different directions through the ball-pin pair mechanism，no dead corner and omni-directional cleaning can be realized finally.Damage caused by direct impact of shoes will be avoided due to shoes are fixed which is washing machine

Key words：retractable shoe mold;ball-pin pair mechanism;roller brush mechanism;washing machine

鞋子作為生活必需品，對它的清洗是一件必不可少的事情。隨著生活水平的提高，我們不僅注重鞋子的觀感和舒適度，也關心鞋子潔凈度。隨著城市生活節奏加快，而人工洗鞋費時、費力、勞動強度大，人工模式已經適應不了人們的需求。雖然已有少量洗鞋機面世，相比傳統的人工清洗方式，洗鞋機均存在各種不足之處。銷售的洗鞋機多數是在現有的洗衣機的基礎上改造而成的。主要是通過浸泡+渦輪離心旋轉方式來進行洗滌，浸泡、碰撞、擠壓之后鞋子更容易發生變形、開膠、斷面等問題，且耗時、耗水、耗清洗劑[1-3]，影響鞋子的使用壽命和穿著舒適感。

為此，我們設計了一款新型的洗鞋機，采用伸縮式鞋模機構+對滾式毛刷機構+高壓清洗裝置進行全方位清洗，避免鞋之間子的直接碰撞、變形小，能夠有效緩解洗鞋機在洗鞋過程中對鞋子造成的損傷，實現高質量洗鞋，整個過程耗時、耗水、耗清洗劑較少。

1 整體結構設計和工作過程

1.1 整體結構設計

1.機架 2.水泵 3.內毛刷 4.伸縮式鞋模+球銷副 5.洗鞋蓋 6.機架蓋 7.鞋模支架 8.內刷支撐 9.洗鞋座 10.大小齒輪 11.小帶輪 12.主軸 13.電動機 14.后蓋 15.外毛刷 16.高壓水管 17.軸承 18.大帶輪 19.機架底蓋

如圖1所示，該小型洗鞋機主要由對滾式毛刷3、15、伸縮鞋模+球銷副4、高壓清洗管路16組成，電機13驅動帶傳動機構11和定軸輪系10轉動，與大小齒輪同軸相連的是均勻分布是三組內、外毛刷3、15，每組毛刷之間安裝有鞋子夾持機構，改夾持機構由伸縮鞋模+球銷副4+鞋模支架7+內刷支撐8+洗鞋座9四部分組成，三組夾持機構120°均勻分布，噴水裝置主要由一臺微型增壓水泵2和管路16及可調節式噴嘴組成，實現預清洗功能。

1.2 工作過程

該機器工作過程主要分為具有夾持和清洗兩大步驟。首先拉出鞋模支撐7，分別將每只鞋子嵌入伸縮鞋模4，然后將鞋支撐7插入洗鞋座9，即可實現整個鞋架在洗鞋桶內部的固定。啟動電動機13驅動帶傳動機構11，再傳遞給同軸相連的定軸輪系10的大齒輪，大齒輪帶動同軸相連的波輪轉動，波輪上面固定三個內毛刷3，從而實現內毛刷的轉動，與大齒輪同步嚙合的為三個小齒輪，小齒輪帶動與他們同軸相連的三個外毛刷作轉動。同步啟動噴水裝置，水泵2通過管路16實現清洗功能。

2 關鍵機構設計

該夾持裝置包括伸縮鞋模4、定軸輪系10、內外毛刷3和洗鞋座2組成。其中，定軸輪系10由一個大齒輪和三個小齒輪組成，由于大小齒輪尺寸不同，因此使得三組內外毛刷3的轉速不同、轉向相反;伸縮模4由彈簧式鞋撐和固定在支撐架5上的球銷副組成，通過設計幾組不同年齡段和性別的彈簧式鞋撐，即可實現成年男性、女性及兒童的鞋子支撐;內外毛刷的轉速差有利于球銷副的定向擺動，再結合變頻器調節電機轉速和轉向，又可以方便實現球銷副的反向運動。洗鞋座2保證了在清洗過程中鞋架的穩定，鞋子之間不會產生直接碰撞、也不會擠壓變形，很大程度上減少了對鞋子的損傷。固定在球銷副上的鞋子與內外毛刷反復的變速、變向的摩擦接觸，再結合高壓噴射的洗滌液的清洗作用，最終實現鞋子的全方位、無死角清洗。

3 結語

本文設計了一種夾持式小型洗鞋機，伸縮式鞋模利于不同人群的鞋子夾持，球銷副機構可實現鞋子的定向擺動、對滾式毛刷+高壓水流清洗對鞋子的作用力小，洗刷過程比較柔和，結合變頻電機的變向、變速特性，間接實現了鞋子的反復變向擺動，鞋子與毛刷的摩擦力具有調節性，利于實現鞋子外圍（不包括鞋子內部的清洗）全方位、無死角的清洗，避免了離心渦輪式洗鞋機中鞋子離心碰撞對鞋子造成的斷底、開膠、變向等損傷，在一定程度上延長鞋子的使用壽命，具有一定的市場應用和推廣價值。

參考文獻：

[1]謝嘉誠，安小雪，梁逸波，等.一種新型自動布鞋洗鞋機的設計與制作[J].科技視界，2018（8）：262-263.

[2]胡進文.基于靜態微沖擊技術的洗鞋機清洗原理研究[J].科技風，2019（21）：11.

[3]趙在超.旋流靜態微泡浮選柱沖洗水系統的設計改造及應用[J].內燃機與配件，2017（23）：3-4.

基金項目：本文為塔里木大學大學生創新創業訓練計劃《夾持式小型洗鞋機的設計》（202010757030）、“胡楊精神”引領下的“五位一體”課程育人模式——以《機械原理》為例（280001108）項目研究成果