CN109984710B - 鞋底刷洗机毛刷正转洗刷计算方法 - Google Patents
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Abstract
本分案申请公开了一种鞋底刷洗机毛刷正转洗刷计算方法，属于刷洗领域，用于解决现有清洗机耗能的问题，技术要点是：鞋底刷洗机工作板所限定上下运动的距离在0～90mm范围内，且连线与水平方向夹角为80°，所述连接是起始位置内齿板与滑块的连接点与内齿圈回转中心的连线，运动到达点1’后垂直距离为90mm，点1到回转中心的距离为130mm，效果是：人直接站在产品的指定位置处，随着产品工作面的下降带动齿轮转动，经过一系列的齿轮传动，带动轮刷转动，就可以完成鞋底的清洁。
Description
本申请为申请号2017103319690、申请日2017-05-11、发明名称“鞋底刷洗机”的分案申请。
技术领域
本发明属于刷洗领域，涉及一种针对鞋底刷洗的装置。
背景技术
从本世纪开始，在原先的只满足于衣食住行的基础上，人们越来越注重更加幸福的生活，清洁一词逐渐的在人们的脑海里涌出，随着我国新式房屋的出现，大部分家庭中都是以大理石地板装饰，但大理石地板不耐脏的问题随之而来。在这种情况下，这种家庭急需一种尽可能避免将鞋底尘土带入房屋的设备。
目前，现有技术中的鞋底刷洗机，主要使用电动机旋转传动方式以对鞋底进行刷洗，会消耗电能，随着全球二氧化碳排放量逐年增加，为了响应21世纪的节能减排的号召，以无能源消耗为主题的无碳式鞋底清洁机显得尤为重要。全国范围内相当数量的大型商场，多以铝合金除尘地毯为主要鞋底除尘设备。除尘地毯的效果并不好，并且难清洗，使用周期短，几乎每半天就需要清洗一次，且清洗复杂，并且其能除尘的效果极低，商场内仍需要频繁打扫。
发明内容
为了提供一种无需使用电能鞋底刷洗机，以解决现有清洗机耗能的问题，本发明提出如下技术方案：
一种鞋底刷洗机，包括安装有毛刷的工作板；位于工作板下方并与该所述工作板的平行平板；所述工作板与平行平板垂直接触于立板，及位于平行平板下方并与该所述立板垂直连接的底板；所述平行平板与底部相对的一面上安装有轨道，其上具有沿轨道滑动的滑块，该滑块与半圆形的内齿板铰接，内齿板轴接于立板上，滑块滑动以推动内齿板沿连接点的切线方向在竖直方向运动；所述内齿板上开有扇形内齿圈，齿轮与该内齿圈啮合，齿轮连接水平传动轴，该水平传动轴上连接的主动锥齿轮与连接在竖直中心传动轴一端的从动锥齿轮形成锥齿轮传动，所述竖直中心传动轴的另一端贯穿平行平板及工作板，并与安装于工作板上的中央毛刷连接，该竖直中心传动轴为一个两段的可伸缩机构；在平行平板及工作板之间的部分竖直中心传动轴，其外周覆有皮带轮，且该竖直中心传动轴的边侧分布有转动轴，所述转动轴两端分别被限位于平行平板与工作板上的边侧毛刷之间，且转动轴外周覆有皮带轮，每侧转动轴外周的皮带轮与竖直中心传动轴外周的皮带轮由皮带套在一起。
进一步的，所述的转动轴分布于竖直中心传动轴的两侧，每侧各两个，每侧的两个转动轴与竖直中心传动轴通过外周覆有的皮带轮由皮带套在一起，且皮带呈封闭三角形。
更进一步的，所述的皮带呈封闭等边三角形。
进一步的，所述的工作板上安装的中央毛刷与边侧毛刷之间安装有支撑架，并且边侧毛刷与工作板边缘之间也安装有支撑架。
进一步的，竖直中心传动轴为一个两段的伸缩机构，包括下半轴与上半轴，两段轴之间由滑键连接，在下半轴的空腔内安装有弹簧，竖直向下的力消失使弹簧顶起上半轴将竖直中心传动轴回复为初始状态。
进一步的，所述的毛刷为轮刷。
进一步的，内齿板与立板轴接的位置位于半圆形直线边的中央位置。
有益效果：本发明是一种无碳鞋底刷洗机，以实现不耗费额外能源对鞋底清洗。借助于人的重力，在人向下踩压工作板的过程中，通过滑道、滑块、齿轮之间的配合，将竖直直线运动的力转化为曲线运动，并通过合成运动将直线运动距离放大，再经过传动轴的作用，将力传动到一个锥齿轮组上，将力平面化，带动连有轮刷的带轮转动。这样实现的效果就是，人直接站在产品的指定位置处，随着产品工作面的下降带动齿轮转动，经过一系列的齿轮传动，带动轮刷转动，就可以完成鞋底的清洁。在完成一次清理后在工作平台支撑轴的中间有一压缩弹簧可将工作平面弹起，等待下次工作的开始。从而实现无需提供电源也可以利用人的踩压力对鞋底清洗，节约了能源，并降低了清洗成本。
附图说明
图1为本发明鞋底刷洗机的结构示意图；
图2为本发明鞋底刷洗机的结构示意图；
图3为滑道、滑块及内齿板连接的局部示意图；
图4为齿轮传动的局部示意图；
图5为毛刷传动的示意图；
图6为工作板与平行平板分离示意图；
图7为竖直中心传动轴的结构示意图；
图8为滑块与半圆形的内齿板铰接连接点的运动分解示意图；
图9为滑块与半圆形的内齿板铰接连接点的运动分析图；
图10为鞋底刷洗机使用流程示意图。
其中：1.工作板，2.平行平板，3.立板，4.底板，5.轨道，6.滑块，7.内齿板，8.内齿圈，9.齿轮，10.主动锥齿轮，11.竖直中心传动轴，12.中央毛刷，13.皮带轮，14.转动轴，15.皮带，16.从动锥齿轮，17.边侧毛刷，18.支撑架。
具体实施方式
实施例：
本实施例公开了一种鞋底刷洗机，一种鞋底刷洗机，包括
安装有毛刷的工作板1；
位于工作板1下方并与该所述工作板1的平行平板2；
所述工作板1与平行平板2垂直接触于立板3，及
位于平行平板2下方并与该所述立板3垂直连接的底板4；
所述平行平板2具有位于四角的支架，以对工作板1支撑；
所述平行平板2与底部相对的一面上安装有轨道5，其上具有沿轨道5滑动的滑块6，该滑块6与半圆形的内齿板7铰接，内齿板7轴接于立板3上，滑块6滑动以推动内齿板7 沿连接点的切线方向在竖直方向运动；所述内齿板7上开有扇形内齿圈8，齿轮与该内齿圈 8啮合，齿轮9连接水平传动轴，该水平传动轴上连接的主动锥齿轮10与连接在竖直中心传动轴11一端的从动锥齿轮16形成锥齿轮传动，所述竖直中心传动轴11的另一端贯穿平行平板2及工作板1，并与安装于工作板1上的中央毛刷12连接，该竖直中心传动轴11为一个两段的可伸缩机构；在平行平板2及工作板1之间的部分竖直中心传动轴11，其外周覆有皮带轮13，且该竖直中心传动轴11的边侧分布有转动轴14，所述转动轴14两端分别被限位于平行平板2与工作板1上的边侧毛刷17之间，且转动轴14外周覆有皮带轮13，每侧转动轴14外周的皮带轮13与竖直中心传动轴11外周的皮带轮13由皮带15套在一起。
所述的转动轴14分布于竖直中心传动轴11的两侧，每侧各两个，每侧的两个转动轴 14与竖直中心传动轴11通过外周覆有的皮带轮13由皮带15套在一起，且皮带15呈封闭三角形。三角形皮带连接在传动过程中比较稳定，在一个实施例中，所述的皮带15呈封闭等边三角形，而等边三角形对称式的皮带连接方式，使得刷洗过程均匀。
所述的工作板1上安装的中央毛刷12与边侧毛刷17之间安装有支撑架18，并且边侧毛刷17与工作板1边缘之间也安装有支撑架18。竖直中心传动轴11为一个两段的伸缩机构，包括下半轴与上半轴，两段轴之间由滑键连接，在下半轴的空腔内安装有弹簧，竖直向下的力消失使弹簧顶起上半轴将竖直中心传动轴11回复为初始状态。在一个实施例中，所述的毛刷为轮刷。内齿板7与立板3轴接的位置位于半圆形直线边的中央位置。该种连接，使得滑块与内齿板的水平方向移动更为流畅。
所述鞋底刷洗机的刷洗方法为，在工作板底部有一滑道，滑块连接在传动下一级的内齿板的一端，当工作板向下运动时，推动内齿板上内齿圈沿连接点的切线方向向下运动，该部分的运动原理说明如下：
如图所示，O为齿圈的中心点，P为齿圈与与滑块的接触点，人踩压的重力G作用在P点，此时将重力G分解为在圆周方向上的径向力Fr和切向力Fv，径向力Fr指向圆心O，与速度V的方向垂直，并与由内齿圈与立板的连接轴产生的反作用力相抵消，因此只有切向力 Fv对P点的运动方向有影响。此时将Fv再分解为分别沿竖直方向的力F1和沿水平方向上的力F2，这两个力分别使P点进行竖直和水平运动，从而合成速度V。
经过上一级传动，内齿圈发生转动，带动与其啮合的齿轮发生转动，齿轮与其中心轴之间由键连接，因此在齿轮转动时也带动与其同轴的锥齿轮组发生转动，锥齿轮组将力的方向进行改变；经过锥齿轮组中的从动轮的输出，经过中心轴的传动将回转运动再次传递到平行平板，并经过皮带和皮带轮的联动作用，将单一的转动均匀的分散到工作板上的各个部位，再由与皮带轮的同轴的毛刷完成鞋底的清理工作。
在该实施例中，在踩压对鞋底进行刷洗后，还需要工作板等的复位，以使得进行下一次清洗，即达到循环使用的目的，因此在每次使用完成之后需要将产品自动恢复到初始状态，所以使用要一个回弹机构，此回弹机构安装在竖直中心传动轴中，因此竖直中心传动轴为一个两段的伸缩机构，在下半轴的空腔内安装有弹簧，在竖直向下的力消失时，弹簧就会将上半轴顶起使之回到初始状态，并且两段轴之间有滑键连接，既满足两轴之间的同步转动又满足两轴的相对滑动，结构如图4所示。
在一个实施例中，在毛刷周围分布四个支撑架以承担人的重量，使鞋底与毛刷之间产生足够的间隙以使毛刷更好的发生转动。
本实施例所述的鞋底刷洗机，其工作板所限定上下运动的距离在0～90mm范围内，且连线与水平方向夹角为80°，所述连接是起始位置内齿板与滑块的连接点(点1)与内齿圈回转中心(内齿板与立板的轴接位置)的连线，运动到达点1’(1’点为内齿板与滑块的连接点的极限运动位置)后垂直距离为90mm，点1到回转中心的距离为130mm，如图所示，由此计算可得
AD＝sin80°*130＝128mm
CD＝AD-AC＝38mm
O点为齿圈的运动中心，点A(点1)为内齿板与滑块的连接点的初始点，点B(1’)为内齿板与滑块的连接点的极限运动位置，直线AC为连接点1竖直方向运动的距离，∠X为连接点1绕点O运动的夹角。
由上可知，运动一次，内齿圈的运动角为63°，内齿圈的齿数Z1为160，齿轮的齿数Z2为12，因此当工作板向下运动90mm时，齿轮旋转的圈数
此后经过锥齿轮组加速，锥齿轮的传动比为1：4，因此，最后竖直中心传动轴每次工作转动的圈数
经由计算可得每次工作每个毛刷都可正转9圈，足以将鞋底的赃物洗刷干净。
本实施例中所述鞋底刷洗机，使用速度合成原理，将直线运动通过滑块与齿轮的配合转化为曲线运动，并在此过程中将直线运动放大，使机构在足够小的范围内能够带动更大的，更好的工作效率。并通过齿轮加速，将本来不够大的运动再次极大化，并通过皮带的传输，将一点的运动转化为多个点的运动，将机械效率成倍的提升。并通过使用齿轮及皮带配合使用，既能满足原有的工作过程，同时皮带的安全性又能保证作品在超负荷工作时可以自动停止毛刷的转动，以防止毛刷的损坏。
由此，可以知道，本实施例所述鞋底刷洗机具有以下好处：
1)自动化：只需要使用者踩在产品的工作品台上，随着平台的下降就可以完成鞋底的清洁
2)无碳：完全使用重力作为能源，在过程中没有能源消耗，没有有害气体排放。
3)安全：将设备嵌入地下，完全不会影响人们在地面上的行走
4)低成本：纯机械结构完成，添加大量的机械结构，加入大量 的机械专业知识，以低价的材料来完成高效的工作
以上所述，仅为本发明创造较佳的具体实施方式，但本发明创造的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明创造披露的技术范围内，根据本发明创造的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明创造的保护范围之内。
Claims (1)
1.一种鞋底刷洗机毛刷正转洗刷计算方法，其特征在于，鞋底刷洗机工作板所限定上
下运动的距离在0～90mm范围内，且连线与水平方向夹角为80°，AO是起始位置内齿板与滑块的连接点与内齿圈回转中心的连线，运动到达点1’后垂直距离为90mm，点1到回转中心的距离为130mm，由此计算可得
AD＝sin80°*130＝128mm
CD＝AD-AC＝38mm
∠X=80°-arcsin
=63°
O点为齿圈的运动中心，点A为内齿板与滑块的连接点的初始点，点B为内齿板与滑块的连接点的极限运动位置，直线AC为连接点1竖直方向运动的距离，∠X为连接点1绕点O运动的夹角，点C为穿过点A的竖直方向的直线和穿过点B水平方向的直线的交点，点D为穿过点O的水平直线与穿过点A的竖直方向的直线的交点；
运动一次，内齿圈的运动角为63°，内齿圈的齿数Z1为160，齿轮的齿数Z2为12，因此当工作板向下运动90mm时，齿轮旋转的圈数
N=
=
=2.33
此后经过锥齿轮组加速，锥齿轮的传动比为1：4，因此，最后竖直中心传动轴每次工作转动的圈数
N0=N*
=2.33*4=9.33
经由计算可得每次工作每个毛刷都可正转9圈，足以将鞋底的赃物洗刷干净；
点1：起始位置内齿板与滑块的连接点；1’点：为内齿板与滑块的连接点的极限运动位
置；点A：点1；点B：点1’，
所述鞋底刷洗机的结构如下：
安装有毛刷的工作板(1)；
位于工作板(1)下方并与所述工作板(1)平行的平行平板(2)；
所述工作板(1)与平行平板(2)垂直接触于立板(3)，及
位于平行平板(2)下方并与所述立板(3)垂直连接的底板(4)；
所述平行平板(2)与底部相对的一面上安装有轨道(5)，其上具有沿轨道(5)滑动的滑块(6)，该滑块(6)与半圆形的内齿板(7)铰接，内齿板(7)轴接于立板(3)上，滑块(6)滑动以推动内齿板(7)沿连接点的切线方向在竖直方向运动；所述内齿板(7)上开有扇形内齿圈(8)，齿轮与该内齿圈(8)啮合，齿轮(9)连接水平传动轴，该水平传动轴上连接的主动锥齿轮(10)与连接在竖直中心传动轴(11)一端的从动锥齿轮(16)形成锥齿轮传动，所述竖直中心传动轴(11)的另一端贯穿平行平板(2)及工作板(1)，并与安装于工作板(1)上的中央毛刷(12)连接，该竖直中心传动轴(11)为一个两段的可伸缩机构；在平行平板(2)及工作板(1)之间的部分竖直中心传动轴(11)，其外周覆有皮带轮(13)，且该竖直中心传动轴(11)的边侧分布有转动轴(14)，所述转动轴(14)两端分别被限位于平行平板(2)与工作板(1)上的边侧毛刷(17)之间，且转动轴(14)外周覆有皮带轮(13)，每侧转动轴(14)外周的皮带轮(13)与竖直中心传动轴(11)外周的皮带轮(13)由皮带(15)套在一起。
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