機械式家用擦鞋機設計分析

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摘要：如今有各種擦鞋機放置在一些公共場所，為公眾提供臨時性的鞋面清理服務，但這些產品大都存在結構復雜、成本高昂、維修困難、能源消耗大等問題，難以在普通家庭中普及。本文設計了一款機械式家用擦鞋機，僅使用齒輪組、滾輪組等機械結構，用簡單的踩踏操作就可以實現鞋面的清潔，結構簡單，成本低廉，使用安全，不消耗能源，為擦鞋機小型化、家用化提供了可能。

關鍵詞：家用清潔產品；擦鞋機；機械結構；齒輪傳動

隨著現代社會的發展，人們對居住環境的要求越來越高，市面上開始出現各種擦鞋機，使人們更加方便清理鞋。但是，市面上的擦鞋機幾乎都是靠電力驅動，能源消耗高，且結構復雜，產品體積大，造價成本高。本文探討了一款機械式家用擦鞋機，結構簡單，使用方便，且無須電力驅動。下面，對該設計進行簡單的結構分析以及設計分析。

1結構設計

該機械式家用擦鞋機內部結構主要由底座組、擦鞋板組、傳動裝置組、滾輪組四大部件構成。（1）底座組結構設計。如圖2所示，底座組由基底、支架、支座、底座掛鉤、底座凸臺組成。基底為一個矩形面板。四個支架對稱固定在基底兩側；兩個支座對稱固定在基底上，每個支座上端有一定位孔1；一個底座掛鉤與兩個底座凸臺固定于基底中間。（2）擦鞋板組結構設計。如圖1所示，擦鞋板由擦鞋板和踏板組成。擦鞋板與踏板均為長方體，擦鞋板尺寸小于踏板。擦鞋板上端面均勻分布若干方槽；下端面設置有兩個擦鞋板凸臺；兩個側面分別對稱設置有四個定位凸臺。踏板上均勻分布若干柵格；在踏板底部前端設置有一掛鉤；踏板兩側對稱設置有四個槽孔、兩個推桿止位槽以及兩個定位孔2。定位凸臺卡入槽孔，可將擦鞋板嵌套在踏板內，且擦鞋板的方槽與踏板的柵格錯位嵌合，同時，由于擦鞋板尺寸小于踏板，擦鞋板可在踏板內前后移動。（3）傳動裝置組結構設計。如圖2所示，齒輪組由主傳動軸、錐齒輪1、單向齒輪、齒條、錐齒輪2、滾輪軸組成。兩個主傳動軸上下兩端分別裝配錐齒輪1與單向齒輪，然后，裝于基座上。兩個齒條安放在基底的支座內側，其尾端與單向齒輪嚙合。兩個滾輪軸裝配有錐齒輪2，然后，安裝于支架上，且錐齒輪1與錐齒輪2嚙合。（4）滾輪組結構設計。如圖3所示，滾輪組是由若干個大小不同的擦鞋滾輪串聯安裝于滾輪軸上，擦鞋滾輪包裹有毛刷，大小尺寸可選、可自由組合。（5）各部件之間裝配關系。如圖2和圖3所示，將擦鞋板嵌合在踏板內，一根彈簧連接踏板的掛鉤與基底的底座掛鉤；推桿1連接擦鞋板的擦鞋板凸臺與基底的底座凸臺。兩個推桿2一端連接于擦鞋板的推桿止位槽，一端連接于齒條頂端。兩個錐齒輪2與若干個擦鞋滾輪同軸。外殼上端面有一個外殼踩踏口。

2工作原理

如圖4所示，使用該擦鞋器時，將腳從外殼踩踏口向下踩踏直至接觸到踏板，此時，大小不一的多個擦鞋滾輪包裹住鞋子；然后，繼續向下踩踏踏板，踏板向后下方運動由推桿2帶動齒條向前移動，齒條帶動齒輪組，齒輪組又帶動同軸的滾輪組轉動。當腳回縮時，彈簧回彈，踏板受到彈簧的回彈力向前上方運動帶動齒條向后移動，因單向齒輪只能單向旋轉，所以這個過程傳動裝置組不運動。腳踩踏和回縮過程循環，使滾輪持續運動，滾輪接觸鞋子，達到清潔目的。

3產品特點

該產品結構簡單，僅使用齒輪組、滾輪組等機械結構，用簡單的踩踏操作就可以實現鞋面的清潔，無須電力驅動，使用安全，不消耗能源，且成本低廉，僅使用標準的常用零件即可加工組裝。

4結語

市面上擦鞋機大多靠電力驅動，產品結構復雜，體積大、成本高，使人們更加便利的清潔鞋具是該產品的設計目標。該設計占用空間小，成本低廉，采用結構設計，操作簡便，為家庭用戶也能擁有小型家用擦鞋機提供了可能。

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作者：羅佳 陳豪 洪健友 李奕棟 王倩 單位：成都理工大學