一款多功能清洁机的创新设计*

姜亮良

(青岛理工大学, 山东 青岛 266033)

1 引 言

任何一种工具的设计或改进，都是为了将人们从繁重的体力劳动中解脱出来，该清洁机的设计也不例外。众所周知，在经济飞速发展的今天，为了在激烈的竞争中寻找立足之地，各个商家的小广告在城市的大街小巷随处可见，影响城市的整洁美观。随之而来的是小广告的去除问题，费时费力，给清洁工人带来了许多烦恼。

针对上述情形，笔者设计了一款多功能清洁机，其体积小、重量轻、操作简单、效率高，具有广阔的市场前景。同时也为更多更好的清洁机的研制做一些基础性的工作[1]。

2 清洁机的设计[2-7]

2.1 清洁机总体设计

该清洁机的总体设计框图如图1所示。清洁机的正常运转需驱动元件来驱动，也就是指电动机。为了尽量减小清洁机的体积和质量，故采用微型电动机。电动机的输出通过传动部分同时传递给执行装置和喷水装置，喷水装置将蓄水装置中的水喷到执行装置上，与执行装置共同完成清洁功能。

图1 清洁机总体设计框图

2.2 清洁机结构设计

多功能清洁机的结构设计是从紧凑、简易的特点出发，实现传动装置、执行装置和喷水装置的完美结合。清洁机的结构如图2所示，主要包括工作轴杆、传动齿轮和凸轮、微型电动机、活塞、进出水管、开关和电源。

图2 清洁机结构图1.工作轴杆 2.传动齿轮 3.电动机 4.电源 5.开关 6.单向阀 7.进水管 8.液压缸 9.活塞 10.弹簧 11.活塞杆 12.凸轮 13.出水管

微型电动机的选用是清洁机设计的关键。电动机选用要满足体积小、重量轻的特点，还要求能够实现其功能，所以选用的微型电动机的额定电压为12 V，转速为110 r/min。

工作轴杆由轴承支撑，具体工作时，根据工作场所的不同，其外部应配有相应的清洁介质，例如钢丝、海绵、毛毡等。设计轴杆的直径时，应根据实际工作载荷，并满足强度和刚度经验设计公式。

齿轮和凸轮的设计与制造对清洁机功能的实现也非常重要。为了减轻重量，清洁机的齿轮和凸轮的材料选用的是聚甲醛(POM)。塑料齿轮的结构设计可查阅相关文献[4]，在此不再赘述。凸轮的结构如图3所示，如此设计可增加喷射装置的喷水频率，从而起到更好的清除效果。

图3 凸轮结构图

2.3 清洁机工作原理

此清洁机原理简单易懂，其工作原理为：合上开关，接通电源，电动机进入工作状态。电动机的输出通过啮合的齿轮一方面传递给工作轴杆，使其旋转，完成主功能；另一方面传给凸轮，拉动活塞杆使活塞前移，从水箱中吸水，然后活塞在弹簧的作用下复位，将水注入出水管。在两者的相互配合下，共同完成清洁功能。

3 结 语

笔者设计的清洁机能有效去除张贴面积小、比较分散的户外小广告，在一定程度上降低了清洁工人的劳动强度、成本较低、便于推广。虽然本清洁机有许多优点，但是由于是初步设计，为了使清洁机更加完善，仍有许多工作有待后续进行。对于本清洁机，可以从以下方面进行改进：

(1) 研究多种能套在工作轴杆上的工作介质。因为不同材质的平面需用不同材质的工作介质才能

起到良好的清洁效果，所以研究多种工作介质可有效清除墙面上的小广告、玻璃上的灰尘、黑板上的粉笔字等，从而进一步实现清洁机的多功能。

(2) 研制一种绿色化学试剂。本清洁机工作时是用水将广告润湿，然后靠摩擦力将其去除。若是研制出一种能与粘贴剂相互反应的绿色化学试剂，将会更好地完成清洁机的功能。

(3) 研究多工作轴杆的清洁机。设计时，使各个轴杆工作时的运转方式不同；清洁时，根据需要进行轴杆间的切换，达到最佳清洁效果。

(4) 研究带有收集装置的清洁机。收集装置的作用是收集工作时的废水、废纸，实现废水的回收再利用，同时保护环境卫生。

(5) 研究可实现修补功能的清洁机。对于一些在摩擦力作用下易受损的墙面，具有修补功能的清洁机可在清除广告后对墙面进行修补，去除广告的同时又不失美观。

参考文献:

[1] 吴神丽，李宏穆，姚小轶.一种墙面清洁机的研究与设计[J].机械工程师，2008(11)：118-119.

[2] 孙 恒，陈作模，葛文杰，等.机械原理[M].北京：高等教育出版社，2006.

[3] 濮良贵，纪名刚.机械设计[M].北京：高等教育出版社，2006.

[4] 欧阳志喜，石照耀.塑料齿轮设计与制造[M].北京：化学工业出版社，2011.

[5] 王积伟，章宏甲，黄 谊.液压传动[M].北京：机械工业出版社，2007.

[6] 陈可万，温志渝，高 亮，等.一种新型玻窗清洁机器人的设计与实现[J].微型机与应用，2011,30(9)：21-22.

[7] 刘旭辉，金 沛.高楼外墙清洁机器人的功能与外形设计[J].河南机电高等专科学校学报，2010,18(6)：1-2.