机械式家用擦鞋机设计分析

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摘要：如今有各种擦鞋机放置在一些公共场所，为公众提供临时性的鞋面清理服务，但这些产品大都存在结构复杂、成本高昂、维修困难、能源消耗大等问题，难以在普通家庭中普及。本文设计了一款机械式家用擦鞋机，仅使用齿轮组、滚轮组等机械结构，用简单的踩踏操作就可以实现鞋面的清洁，结构简单，成本低廉，使用安全，不消耗能源，为擦鞋机小型化、家用化提供了可能。

关键词：家用清洁产品；擦鞋机；机械结构；齿轮传动

随着现代社会的发展，人们对居住环境的要求越来越高，市面上开始出现各种擦鞋机，使人们更加方便清理鞋。但是，市面上的擦鞋机几乎都是靠电力驱动，能源消耗高，且结构复杂，产品体积大，造价成本高。本文探讨了一款机械式家用擦鞋机，结构简单，使用方便，且无须电力驱动。下面，对该设计进行简单的结构分析以及设计分析。

1结构设计

该机械式家用擦鞋机内部结构主要由底座组、擦鞋板组、传动装置组、滚轮组四大部件构成。（1）底座组结构设计。如图2所示，底座组由基底、支架、支座、底座挂钩、底座凸台组成。基底为一个矩形面板。四个支架对称固定在基底两侧；两个支座对称固定在基底上，每个支座上端有一定位孔1；一个底座挂钩与两个底座凸台固定于基底中间。（2）擦鞋板组结构设计。如图1所示，擦鞋板由擦鞋板和踏板组成。擦鞋板与踏板均为长方体，擦鞋板尺寸小于踏板。擦鞋板上端面均匀分布若干方槽；下端面设置有两个擦鞋板凸台；两个侧面分别对称设置有四个定位凸台。踏板上均匀分布若干栅格；在踏板底部前端设置有一挂钩；踏板两侧对称设置有四个槽孔、两个推杆止位槽以及两个定位孔2。定位凸台卡入槽孔，可将擦鞋板嵌套在踏板内，且擦鞋板的方槽与踏板的栅格错位嵌合，同时，由于擦鞋板尺寸小于踏板，擦鞋板可在踏板内前后移动。（3）传动装置组结构设计。如图2所示，齿轮组由主传动轴、锥齿轮1、单向齿轮、齿条、锥齿轮2、滚轮轴组成。两个主传动轴上下两端分别装配锥齿轮1与单向齿轮，然后，装于基座上。两个齿条安放在基底的支座内侧，其尾端与单向齿轮啮合。两个滚轮轴装配有锥齿轮2，然后，安装于支架上，且锥齿轮1与锥齿轮2啮合。（4）滚轮组结构设计。如图3所示，滚轮组是由若干个大小不同的擦鞋滚轮串联安装于滚轮轴上，擦鞋滚轮包裹有毛刷，大小尺寸可选、可自由组合。（5）各部件之间装配关系。如图2和图3所示，将擦鞋板嵌合在踏板内，一根弹簧连接踏板的挂钩与基底的底座挂钩；推杆1连接擦鞋板的擦鞋板凸台与基底的底座凸台。两个推杆2一端连接于擦鞋板的推杆止位槽，一端连接于齿条顶端。两个锥齿轮2与若干个擦鞋滚轮同轴。外壳上端面有一个外壳踩踏口。

2工作原理

如图4所示，使用该擦鞋器时，将脚从外壳踩踏口向下踩踏直至接触到踏板，此时，大小不一的多个擦鞋滚轮包裹住鞋子；然后，继续向下踩踏踏板，踏板向后下方运动由推杆2带动齿条向前移动，齿条带动齿轮组，齿轮组又带动同轴的滚轮组转动。当脚回缩时，弹簧回弹，踏板受到弹簧的回弹力向前上方运动带动齿条向后移动，因单向齿轮只能单向旋转，所以这个过程传动装置组不运动。脚踩踏和回缩过程循环，使滚轮持续运动，滚轮接触鞋子，达到清洁目的。

3产品特点

该产品结构简单，仅使用齿轮组、滚轮组等机械结构，用简单的踩踏操作就可以实现鞋面的清洁，无须电力驱动，使用安全，不消耗能源，且成本低廉，仅使用标准的常用零件即可加工组装。

4结语

市面上擦鞋机大多靠电力驱动，产品结构复杂，体积大、成本高，使人们更加便利的清洁鞋具是该产品的设计目标。该设计占用空间小，成本低廉，采用结构设计，操作简便，为家庭用户也能拥有小型家用擦鞋机提供了可能。

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作者：罗佳 陈豪 洪健友 李奕栋 王倩 单位：成都理工大学