鞋内鞋外一体式洗鞋机的研究

谭月森 王喜明 王世纪

摘 要：本文针对当前洗鞋机清洗问题存在费时、费力、洗刷不彻底、系统结构复杂等缺点，提出了一套适应学校大学生鞋内鞋外一体式清洗解决方案的机械创新结构，完成了洗鞋机的总体机械结构设计，得出机械系统运行各独创设计的零件化实体对应功能，解析了对应的结构流程。

关键词：鞋内鞋外一体式洗鞋机 机械系统 探讨

一、引言

人人都离不开清洗鞋，因而解决此类问题的洗鞋机具有广阔的市场潜力。随着现代人工作和生活节奏的加快，全自动洗鞋机取代传统的手工洗鞋应运而生。人工洗鞋是一件比较烦琐的事情，如果鞋子比较脏，只是稍微洗一下又洗不干净，但如果仔仔细细地洗又很费时间，还容易弄脏自己的手和衣物。如何让洗鞋变得既省时又省力，全自动家用洗鞋机就能解决这个问题。

二、总体分析方案

（一）技术路线研究

市面上通用的洗鞋机设计是基于洗衣机的工作原理之上的，利用在底部波轮中心加装毛刷来达到清洗鞋子表面的目的，但是还是无法对鞋子内部进行有效清洗，而且清洗、杀菌和烘干设备都是分离开的，这样就增加了人力成本。根据市面上出现的多种洗鞋机和洗鞋店，有人对鞋类清洗行业问题进行了研究，在洗鞋机功能、结构不理想的现状下，想要普及家用还有很大的进步空间。本项目提出了一种新型多功能全自动洗鞋机，利用小型洗衣机的原型，通过多方位毛刷安装设计，最大限度达到鞋子内外清洁的目的，并通过甩干、烘干装置、杀菌装置、除臭剂喷洒装置对鞋子进行烘干、杀菌、除臭，实现多功能一体的全自动洗鞋机，并因其体积小、造价低、功能全等优点能够广泛应用于家庭。

基于此种背景，本设备的研制将减轻人们洗鞋的劳动强度，保证鞋子快捷清洗，保证洗鞋的质量，提高洗鞋的效率，实现洗鞋的自动化操作水平。在现有洗鞋机的基础上，综合其优点，克服其缺点，对洗鞋机结构和功能进行了以下几点改进。

1.改变传统洗鞋机多种功能分离的状况，将多种功能集于一体，省时省力、体积小，便于使用;

2.基于传统洗鞋机进行创新设计，加工成本低，便于批量生产;

3.毛刷和固定鞋的装置用于各种大小、类型的鞋子清洗，让洗鞋更轻松、方便。

（二）工作流程

此洗鞋机可同时清洗鞋子内部和外部。其解决方案步骤是：首先主要通过行星齿轮的自转带动行星杆件自转，进而使杆件上的鞋子转动，然后鞋子外部和中央毛刷摩擦产生清洗鞋子外表面的目的;通过在行星杆件的上部安装毛刷和电机，从而达到清洗鞋子内部的目的;为使鞋子更好地固定在鞋架上，专门设计了一款配套的鞋夹，此鞋夹可同时夹住鞋子的鞋帮和鞋底;在行星毛刷上还设置有喷口，用于喷水，从内部对鞋子进行喷洗，同时可喷出消毒液，使鞋子更加卫生。半爪仿生的鞋夹使中轴毛刷和内刷能更加充分地对鞋帮及鞋内进行清洗，使鞋子洗刷更彻底，更干净;夹子毛刷选用适当的材料，在不伤鞋的同时起到清洗的作用;采用内槽离心旋转与烘干的方式能够更好地使鞋子干透。

本洗鞋机主要由机壳、内桶、中央底座、中央毛刷辊子、各种行星齿轮、电机、鞋子支架、电器元件、各部位毛刷和管道等组成。控制面板安装在盖板上，可通过触摸控制。中央毛刷辊子安装在中央底盘上方，并与电机相连，中央底盘固定在内桶上，中央底盘上均匀分布着六个鞋固定支架，可放置三双鞋同时清洗，鞋固定支架为半爪仿形，由于全仿形需要鞋模才能准确清洗各种类别的鞋子，半仿形更方便、实用。鞋支架分为鞋毛刷支架头部和鞋毛刷支架底部，两部分中间加工有结合槽，可以保证一定距离的滑移，通过中间放置弹簧保证整个鞋支架毛刷的弹性伸缩。鞋支架毛刷上下两部分内部中空，且加工有数个均匀分布的小孔。下面的电机带动六个行星齿轮，从而带动整个系统旋转，达到清洗鞋的目的。设置需要的清洗程序或者直接选择默认程序，盖上机盖。进水口开始进水，直到达到限位标识后，进水停止，电动机启动并开始工作。电动机带动中心轴在电路控制系统的作用下作正反方向的间断性定时旋转，带动腔体内的水在桶体内受到水平方向和竖直方向的作用力。在桶体这一个小空间内，不同方向的涡流作用力使得鞋子在桶体内强烈翻滚，鞋子与鞋子之间，鞋子与刷子之间存在反复的机械运动，间接地达到了类似于人手工刷鞋时的效果和目的。电路控制系统采用Arduino开发板，编写程序辅助洗鞋机进行定时工作、清洗、脱水、烘干等功能。桶体系统主要由盛装水的腔体结构、自动洗鞋机机盖、内部平衡环、四根位于中心位的毛刷辊子、传动装置（包括交流电动机、离合器、平衡块和皮带传动部分）。

三、结语

本文提出了鞋内鞋外一体式洗鞋机研制、设计的方案，研究了鞋内鞋外一体式洗鞋机制造工工艺及其模型，搭建了鞋内鞋外一体式洗鞋机的总体结构，解析了鞋内鞋外一体式洗鞋机性能的工作原理。

参考文献

[1]代国军，张志行，姚咏航，等.一種新型洗鞋机的研究分析[J].科技创新与应用，2020（07）：38—39.

[2]王娟.基于超声波原理的共享洗鞋机[J].电脑知识与技术，2020，16（06）：241—242.