伸缩拖把设计说明书

《伸缩拖把》
设计说明书
功能介绍：可以方便改变拖把拖进面积的拖把，在拖大块区域地面时拖地部分呈长条形的，而在拖小块区域如凳子底下区域时，可方便地将拖把的宽度缩小，以适用于在较小区域拖地工作。

由于这一拖把能够根据拖地面积的大小灵活的改变拖把的宽度，我们称之为“伸缩拖把”。

一、设计背景
在日常卫生打扫和保洁过程中，我们往往需要使用到拖把。

目前市场上，常见的拖把种类大致可分为两大类：一类是拖地部分是较大面积的长条型拖把（如图1所示），这类拖把适用于在宽大区域进行拖洗工作，工作效率较高，但在小区域上就显得比较笨重；另一类是拖地部分是球形的球型拖把（如图2所示），这类拖把适用于在较小区域进行擦洗工作，灵活性强，但在大区域内就显得工作效率太低了。

图1 图2
在日常生活中，拖地区域往往同时由大块区域和小块区域构成，如教室走廊等属于大块区域，而座椅下面则属于小块区域。

长条型拖把在座椅下面就难以进入，球型拖把在大块区域上显现的工作效率较低。

为此，我们设想了一种可以方便改变拖把拖进面积的拖把，在拖大块区域地面时拖地部分呈长条形的，而在拖小块区域如凳子底下区域时，可方便地将拖把的宽度缩小，以适用于在较小区域拖地工作。

由于这一拖把能够根据拖地面积的大小灵活的改变拖把的宽度，我们称之为“伸缩拖把”。

二、设计方案
方案主要解决的问题为：如何使上部扭转力促使下部四边形有效面积发生变化？主要通过电动机驱动或手动驱动两种方式来完成上述过程。

考虑到社会效益和经济效益，我们选择了用手动驱动的形式来完成上述过程
1、拖把设计
针对上述的需要，把拖把设计成与现有的拖把的形状基本相同。

变形拖把由两部分组
成：一是拖把柄，二是拖地部分。

拖地部分的设计重点是使机构能方便地改变其宽度；拖把柄除了提供工作者的握持外，应增加拖把变形所需的操纵功能。

拖地部分设计
平行四边形：
图3
优点：a 、变形比例为3：1，大大的提高了变形的范围；
b 、四边形机构加工简易，适合大批量加工，有利于推广市场。

所以，选用平行四边形的结构较为合适。

在设计变形拖把时，应尽量不增加拖把上的复杂机构，而且手杆的形状为杆状，符合人们的使用习惯。

拖把柄的设计：
外杆和心轴直接插入平行四边形的交点处（如图4所
示）。

内杆通过销与下方的平行四边
形的联杆机构连接。

外杆也通过支
座与上方的平行四边形联杆机构连
接。

外杆起到支撑作用，心轴产生
扭转力。

联杆机构在心轴的带动下
改变形状，使拖地部分形状得以改变， 图四 从
而改变了拖把的清洁面积。

然而它是直接插入拖地部分的联杆机构，导致外杆和心轴不
能倾斜，只能竖直拖地，显然不符合现实需要。

通过圆环来解决外杆
和心轴的同时倾斜的问题（如图5所示），并对原有的性能进一步改进，提高拖把的综合性能。

图5 图五
三、变形拖把的原理设计
1、结构组成
如图5为变形拖把的结构简图：变形拖把由两部分组成：一是拖把柄，二是拖地部分。

拖把柄由外杆和心轴组成，拖地部分由平面联杆机构和抹布构成。

心轴起到支撑的作用；拖地部分为四边形结，扭转外杆，带到四边形伸缩，进一步使拖地部分的四边形有效面积发生变化。

2、平面联杆机构的伸缩原理
扭转外杆，带动外杆上的两个转动副。

在两个转动副上连接了两个带圆环的联杆机构。

两个联杆机构发生相对移动，促发了四边形的有效面积发生变化。

（1）运动副的设计：
运动副的设计的主要要求是：如何将拖把柄上的力偶转化为拖地部分的水平力。

这时，可以通过曲柄滑块完成将拖把柄上的力偶转化为拖地部分的水平力的要求。

（如图6）
图6
（2）带槽圆环的设计：
进一步将运动副上的水平力传递到改变四边形的形状的力。

并且设计成圆环，实现了运动副、外杆和心轴同时倾斜。

带槽圆环可以成功地将其与四边形结点用铆钉铆住，以此将其所承受的力转加到带槽圆环上，从而进一步转化为水平方向上的力，提高力的利用率。

（3）带环的圆柱销的设计：
用带环的圆柱销与转动副的槽相连，并让圆柱销的底部圆环与带槽圆环共同串联在长销上，形成铰链。

使得圆柱销既不会滑出槽又能很好的将水平力传递到带槽圆环上，并更好的在连杆上转动。

（4）外杆和心轴的设计：
将外杆分成两段，下端部分与运动副相连接，心轴通过下端部分，用圆环使二者保持相对的间隔。

在下端部分旋转时，不带动心轴旋转，而是带动运动副进行旋转。

上段的外杆通过凸台于心轴连接，在下端外杆发生旋转时，起到支撑作用。

四、应用及意义
本作品紧紧围绕节俭环保这个主题进行设计制作。

市场上只有几种特定的拖把，现有拖把都只能在固定的区域内进行清洁工作。

本作品根据现有的拖把的诸多不便进行改进，克服了现有拖把功能单一的缺点，融入了方便、简单、快捷、高效等元素。

我们成功研制出可以自由改变拖把清洁区域的变形拖把，对拖把柄施加扭转力，使拖动部分的形状可以自由、方便地进行改变，在大区域工作时可将拖把的擦洗有效面积变宽，在小区域工作时可将拖把的擦地有效面积变窄。

本作品具有以下特点：结构简单、操作简便、灵活性强、清洁效率高、应用范围广。

能够达到减轻百姓的家务负担，缓减保洁工人工作压力、等效果。

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