家用自动洗鞋机设计说明书

第五届全国大学生机械创新设计大赛慧鱼组参赛作品

家用自动洗鞋机设计说明书

设计者：袁洋马路邓帅杜思超陈涛

设计单位：中原工学院

设计部门：机电学院

指导教师：付晓莉张伟杰

时间： 2012年2月

河南·郑州

目录

1.研制背景及意义 (1)

2.设计方案 (2)

3.运动、动力分析 (9)

4.工作原理及主要功能指标 (20)

5.控制设计 (22)

6.创新点 (26)

7.应用前景 (26)

参考文献 (27)

附录一作品实物照片 (28)

附录二装配关系图

附录二装配流程图

家用自动洗鞋机

设计者：袁洋马路邓帅杜思超陈涛

指导教师：付晓莉张伟杰

（中原工学院机电学院郑州450007）

摘要：以简便、实用、清洁，能解决洗鞋过程鞋子清洁除菌问题设备为研究对象，提出横向刷洗机构，竖向刷洗机构，鞋底刷洗机构，鞋内刷洗机构等四种刷洗机构，再结合空水、挤水机构，设计了一种家用洗鞋机，实验结果表明，设备工作稳定，性能可靠，功能实现效果良好。

关键词：洗鞋；家用洗鞋机；清洁

作品内容简介

本作品根据本届机械创新设计大赛的主旨要求而设计，属于“家庭清洁类机械”。本产品自动完成洗鞋全过程，包括清洗、空水、挤水、烘干杀菌等功能，结构简单，操作方便，清洗快捷，小型化，适合家用。自动洗鞋机采用鞋子静止，刷子相对鞋子运动的刷洗方式，清洗部分由横向刷洗机构、竖向刷洗机构、鞋底刷洗机构、鞋内刷洗机构等机构组成，对鞋子进行全方位的刷洗，刷洗简便、快捷，解决了现有洗鞋机清洁度不够、鞋底污物形成污水对鞋子造成二次污染等问题，并且降低洗鞋机工作过程中对鞋子造成损坏的可能性；空水功能使刷洗过程中鞋内的积水顺利流出；挤水机构解决了刷洗后，鞋体内残留积水难以挤出的问题，确保鞋体内无残留；烘干、杀菌功能使鞋子取出后即可使用，消除有害细菌，保证脚部健康。

联系人：付晓莉

联系电话1研制背景及意义

据世界卫生机构调查，全世界有%的人对鞋的卫生程度不在意，这是影响人体健康的主要因素，经常洗鞋可以预防脚气，防止细菌滋生，有效保护脚部健康。对鞋的清洗是重要的，是消费者所急需的。

通过调研和查阅资料我们发现，国内市场的洗鞋机较大型化，主要满足商业需求，价格昂贵，占用空间较大，不适于一般家庭使用。且普遍存在自动化程度不高、刷洗不干净、对鞋造成损伤等缺陷。目前市场上洗鞋机，多为滚筒式和波轮式两种，通过旋转摩擦达到清洗目的，此种刷洗方式，仅能对鞋子外部进行刷洗，且大量鞋底污泥溶于洗涤水中，对鞋内部较干净部分造成二次污染，同时旋转摩擦的刷洗方式还会对鞋体本身造成一定的损伤。人工手洗虽具有较高的灵活性，但耗费体力，且刷洗完成后，无法将鞋帮内水分完全挤出，导致洗涤剂残留，影响穿着舒适度及人体健康。

经过我们创新设计成员对所存在问题认真分析，我们认为应该考虑如下几点：

1）采用鞋子不动，刷子动的方式，解决鞋底污物形成污水对鞋子造成二次污染以及鞋体翻转损伤问题。

2）鞋子形状面多且不规则，为使刷洗快捷、到位，需要进行动作分解。

3）鞋子刷洗完成后需要进行空水和挤干，需要加入空水和挤水机构。

4）产品小型化，智能化，以适合家用。

此家用自动洗鞋机旨在解决鞋子清洗难题，以简便、实用、清洁为原则，设计过程中应结合实际，做到以人为本，结合慧鱼构件，对比论证，合理巧妙选用机构，在功能上突出自动化，智能化以及功能的集成化。

2 设计方案

家用自动洗鞋机由六大部分构成，分别是外侧清洗部分（鞋底刷洗机构、横向刷洗机构、竖向刷洗机构）、空水及内部刷洗机构、挤水机构、烘干杀菌部分、气动装置、智能控制部分以及一些辅助部件等。

撑鞋机构

撑鞋机构（图1）主要负责鞋的撑起固定。该机构由气动装置提供动力，分别由气缸1和气缸2将撑杆1和撑杆2撑起，达到固定鞋子的目的。

图1 撑鞋机构机构简图

外侧清洗部分

清洗部分，由横向刷洗机构、竖向刷洗机构和鞋底刷洗机构组成，对鞋子外侧进行全方位的刷洗，使刷洗简便、快捷。

图2 鞋子示意图

横向刷洗机构

横向刷洗机构（图3

洗做准备。

图3 横向刷洗机构机构简图

图4 横向刷洗机构三维零件建模示意图

竖向刷洗机构

竖向刷洗机构（图5）主要负责对鞋子两外侧面的刷洗。水平位移电机通过变速齿轮箱在齿条导轨上做往复移动，使刷子贴合鞋面，竖直刷洗电机带动刷子旋转，对鞋侧面进行刷洗，机构上部固接于水平移动架，带动竖向刷洗机构沿鞋体两外侧面进行从前到后的刷洗。工作完成后（鞋两侧面刷洗完成），竖向刷洗机构复位，为下一次刷洗做准备。

图5 竖向刷洗机构示意图

鞋底刷洗机构

鞋底刷洗机构（图6）主要负责对鞋底以及对鞋跟一部分竖向刷洗机构清洗不到的部分进行清洗。该机构固接于升降机构，由电机驱动，通过输出轴带动链轮1、2、3和一个大齿轮1进行运动，这一对主动链轮1、2、3通过链条带动从动链轮4、5、6运动，刷毛固定于链条上，从而形成一个大刷子对鞋底进行刷洗。大齿轮1带动从动齿轮2进行运动，使得横向固定刷子对鞋跟进行旋转刷洗。

图6 鞋底刷洗机构

2.3空水及内部刷洗机构

空水及内部刷洗机构（图7）主要负责使鞋子在进入工作位置后进行空水和内部刷洗等功能。由蜗杆带动齿轮，使机构旋转，图示位置即为洗鞋工作位置，蜗杆带动齿轮旋转180度，使鞋与水平面翻转一定角度，实现空水。内部刷洗，由电机驱动通过齿轮带动刷子旋转，对鞋内刷洗。

初始状态下，机构处于空水位置，程序运行，机构翻转180度，鞋子进入工作位置，电机启动，刷子对鞋内进行清洗，同时外测清洗部分启动，对鞋外侧进行刷洗。清洗完成，各刷洗机构刷子停止，复位。空水及内部刷洗机构再次翻转180度，鞋子回到空水位置，进行空水。空水完毕，机构复位，进行下一步骤，同时为下一次刷洗做准备。

图7 空水及内部刷洗机构