一种新型洗鞋机的研究分析
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摘 要：洗鞋是一种繁琐的家务劳动，日常生活中，采用人工刷洗的方式，不但劳累还费时。洗鞋机的出现代替了人工刷洗方式，方便了人们的生活。文章将介绍洗鞋机的发展历程，主要研究分析一种可实现刷洗、烘干、消毒集一体的新型多功能洗鞋机，详细分析了其六大组成系统及相关结构，并按工作步骤阐述该新型洗鞋机的工作原理。
关键词：洗鞋;洗鞋机;多功能
中图分类号：TS959.9 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2020）07-0038-02
Abstract： Shoe washing is a kind of tedious housework. In daily life， manual brushing is used， which is not only tiring but also time-consuming. The emergence of shoe washing machine replaces manual brushing and facilitates people's life. This paper will introduce the development course of the shoe washing machine， mainly study and analyze a new type of multi-function shoe washing machine which can realize the integration of brushing， drying and disinfection， and analyze its six components and related structures in detail. and the working principle of the new shoe washing machine is described according to the working steps.
Keywords： shoe washing; shoe washing machine; multi-function
前言
洗鞋机是2008年出现在市场上的一种家用电器，其外型跟洗衣机相似，但关键机构并不相同，主要特征是在内桶中的波轮轴和内桶内侧部分都装了毛刷，在机器运转时通过毛刷摩擦鞋子达到清洗效果，结构整体方便简约，大受市场欢迎。不过，由于其结构和工作机理的局限性，鞋子会存在“死区”难以被彻底清洁，无法达到良好的清洗效果。2010年在市场上开始出现投币洗鞋机，主要应用于学校、工厂、洗衣吧、社区等公共场所，为人们提供洗鞋服务。
本文研究设计的新型洗鞋机在不采用传统的浸泡式洗鞋方式下，能达到清洗彻底和快速洗鞋的效果，并能够对洗好的鞋做进一步的烘干消毒工作，满足人们的生活需求。
1 结构组成分析
通过不同类型洗鞋方案调研之后，本文给出了一种全新的自动洗鞋机类型。该新型洗鞋机主要由6个部分组成：夹持系统、刷子系统、喷淋系统、翻转系统、辅助系统、控制系统。利用Autodesk Inventor等相关软件，构建出该新型洗鞋机的三维模型并进行仿真分析。下文将从这六个部分进行详析（见图1）：
1.1 夹持系统
夹持系统用于对鞋样的夹持与固定。该系统采用了丝杆滑台机构，通过转动丝杆使两滑台沿预设滑轨相离或相向移动，达到带动滑台上的夹具牢固夹持鞋样的目的。同时为了避免对鞋样造成损伤，夹具与滑台之间采用若干弹簧元件固定连接，以达到柔性夹持的效果（见图2）。
1.2 刷子系统
刷子系统为主要的刷洗工具，共分为四类刷型，其中横刷和纵刷位于表面刷框架上，底刷和内刷分别位于鞋样上方和下方：
（1）横刷：单个横刷横置在表面刷框架上，由电机驱动自转，并复合表面刷框架的直线往复运动，以此达到刷洗鞋样上表面的目的。
（2）纵刷：四个纵刷固定在表面刷框架上，随着框架的直线往复运动摩擦鞋样两侧表面來刷洗鞋样。
（3）底刷：两只底刷安装在夹持平台鞋样下方，由电机驱动并配合齿轮传动带动底刷旋转刷洗鞋样底部。
（4）内刷：采用定块机构，当刷头向下运动接触鞋内部底端时，因轻度弯曲的角度和两侧弹簧伸缩作用，会顺势进入鞋内进行刷洗;同时，固结于杆上的刷头专用于清洗脚后跟内部位置。
1.3 喷淋系统
为了更好地契合该机器的工作特点，喷淋系统采用间歇式压力喷淋装置并安装在洗鞋机上方，其工作过程主要分为三个阶段：
（1）待鞋样夹持工作完成后对鞋样进行喷水润湿。
（2）刷洗工作进行期间对鞋样做间歇喷洒。
（3）刷洗工作完成后对鞋样进行最终冲刷清洗。
1.4 翻转系统
鞋子的刷洗工作完成后因鞋子内部残留了较多积水，故不可直接对湿润的鞋子进行烘干工作，因此需要设计一种翻转装置实现倒晾鞋子的功能。经过分析筛选后，翻转系统采用圆销外啮合槽轮机构，由电机驱动槽轮旋转带动夹持平台翻转180°从而使鞋样倒置，以达到倒去鞋内积水的目的。
1.5 辅助系统
辅助系统主要实现对清洗晾倒后的鞋子的烘干消毒，由烘干装置和消毒装置组成。
烘干装置采用了一种陶瓷电热元件——PTC：将PTC陶瓷发热元件作为热源，它具有升温快、热效率高、不发光、无明火、使用寿命长等优点，还具有双保险功能，使用起来安全可靠。同时利用湿度传感器实时控制烘干的时间。消毒装置则采用无臭氧型紫外线灯管。
烘干消毒装置固定在整个机器内部的上方。当所有清洗翻倒工作结束，表面刷框架和夹持平台回位至起点，之后夹持平台往复匀速运动使得鞋子可以得到充分的烘干和消毒。 1.6 控制系统
控制系统主要处理和协调洗鞋机各工作进程中不同工作步骤之间的配合，使洗鞋工作按人们预定的程序进行。控制系统以PLC控制器为主体，辅以各类自动控制仪表装置，通过编写调试相应的嵌入式系统程序文件，将不同机构的运动先后连贯，针对洗鞋机器各工作部分控制相应的电动机等执行元件相继工作，以实现洗鞋机对鞋子的刷洗、烘干、消毒等一系列功能。
2 工作步骤总结
该新型洗鞋机的具体工作步骤过程如下：
（1）将待洗鞋样放置在夹持平台上夹持牢固。
（2）喷淋装置对鞋样进行湿润工作。
（3）刷洗工作进行：
a.表面刷框架由电机驱动齿轮齿条机构做直线往复运动;
b.横刷由电机驱动自转并复合直线往复运动刷洗鞋样上表面;
c.纵刷由表面刷框架带动做直线往复运动摩擦刷洗鞋样两侧表面;
d.底刷由电机驱动齿轮机构旋转刷洗鞋样底部;
e.待鞋样外表面刷洗干净后，表面刷框架回位至起点位置，内刷机构开始工作刷洗鞋样内部（刷洗工作进行期间喷淋系统持续做间隙喷洒工作）。
（4）刷洗工作结束，喷淋装置加大喷水压力和喷水量，对鞋样进行最终冲刷清洗。
（5）槽轮翻转机构运行，驱动夹持平台翻转180度，以此倒去鞋内积水并晾置。
（6）翻倒晾置工作结束后，翻转机构运行使夹持平台回至原位，烘干消毒装置啟动，与此同时，夹持平台缓慢运动使得鞋样得到均匀充分的烘干消毒效果。
（7）烘干消毒过后的鞋样焕然一新，关闭电源后，取下鞋样即可。
3 结束语
洗鞋机体积较小，初次安装刷子之后可以保持机器长时间的使用。洗鞋行业目前是服务业中的一种朝阳产业，其市场前景广阔，而且与人们的日常生活息息相关，它市场风险性较小。
本文研究设计的新型洗鞋机器，能够更好地实现鞋的清洗、烘干、消毒功能，相对于市面上已有的洗鞋机，该机器功能较全面，清洗效果较显著，能够让洗鞋更加轻松、方便。
参考文献：
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