脚踩式甩干拖把的设计

南昌航空大学学士学位论文1脚踩式甩干拖把的设计1.前言自从中国加入世贸组织以后，我国机械制造行业面临着前所未有的机遇和挑战，机械产品在我们日常生活中无处不在，我们的生活几乎都离不开机械产品。在机械行业里技术工艺，是衡量一个企业是否具有先进性、市场竞争力以及能否不断领先于其他竞争者的重要指标和依据。随着我国家居市场的迅猛发展，与之相关的产品和产品的生产技术也成了业内企业关注的焦点，其中拖把市场就是其中一个。然而我们了解了国内外拖把的生产核心技术的研发动向、设备、技术运用以及未来趋势，对于提升和提高相关企业的产品技术规格和市场竞争力都有十分重要的作用。目前，我国市场上虽然出现了几类新式拖把，但是这些拖把的使用方法和老式的传统拖把相比较，基本没有什么差别。不论是新式还是老式的拖把，令使用者感觉不便的就是拖把洗净以后需要把水拧干，使用者要么需要用手拧干，这样一来劳动强度大，费时费力，并且容易弄脏双手，尤其是在冬天，这些拖把使用起来又冷又不卫生；也有使用者将洗净的拖把悬挂起来，让拖把自然脱水，这样便使得拖把长期时间处于很湿的状态，从而影响拖把的使用寿命。经专家在国内外市场是的研究结果表明：①市场上目前销售的拖把75%都是普通型木杆布拖把；②学校，医院等公共场所使用的拖把基本是普通型拖把；③市场上的拖把除水工具或多或少都有以下不足：要么使用的是专业除水工具，造价高，维修不便，更换零件不容易等。在准备了充足的资料以后进行了总体以及零部件的设计工作，总体的设计工作主要是甩干拖把的总体结构设计、结构组成设计、传动机构以及系统总体原理的设计。零部件的设计主要包含各零部件的二维图和三维图以及装配图。在此次设计中采用了一些简易通用的零部件，方便替换和使用，且降低了产品的成本。通过本次的设计，拖把甩干器能够满足加工需求，保证加工精度，且使用较为平稳、方便，工作可靠，结构简单，装卸方便，便于维修、调整，提高了工作效率。在设计的过程中，由于知识的缺乏和实践经验的不足，难免有些疏忽和错误，望老师能够批评指正。南昌航空大学学士学位论文22.国内拖把市场的分析由于科技的发展，人们对家居生活的质量需求也相应提高。其中居家的卫生清洁就是人们需要面对的其中一个问题，而人们在居家清洁生活中，拖把是最常用的一个工具，然而拖把的使用起来功能的好坏以及方不方便，都是人们非常关心的问题。目前在我国市场上，拖把的种类繁多，外观多样，价格也有高有低，其中拖把类型主要有：普通型布拖把、拧水拖把、胶棉拖把、蒸汽拖把以及目前使用最为流行的甩干拖把。然而，据有关数据（详细见下图2-1）表示仍然有75%的公共场所使用的是普通型布拖把，10%使用的是胶棉拖把，15%使用的是新型拖把。图2-1：拖把类型的使用百分比2.1拖把的种类以及特点经过市场分析，我国市场上现有的拖把类型主要有：（1）普通型布拖把（见图2-2）：最早抹布加长柄的拖把。制作简单，价格低廉，但使用功能单一，使用寿命短。工作头由抹布块变成了布条，现在主要变化有：①工作头的形状有开始的圆形发展为条形、平板型等。②工作头材料形状除布条外还出现了纱绳状。③工作头材料材质除棉质外还有超细纤维，胶棉条等。④工作头安装除固定式外还有可更换式。⑤工作杆出固定式外还有分节式，可调节长短的伸缩式。南昌航空大学学士学位论文3图2-2：普通型布拖把（2）拧水拖把（见图2-3）：工作杆是安装有扭转挤水装置，使用者在使用的时候可以不接触污水，使用方便，价格较低，但是使用寿命短，劳动强度较大，目前新型拧水拖把的特点：①不锈钢材质，长期使用不生锈。②采用擦拭汽车玻璃、眼镜的超细纤维布。③超强的去污能力、静电吸附能力、吸水能力④清洁头顶部被装上保护部，避免了工作杆头端对被清洁面的伤损。⑤回转筒下端安装了固定装置，避免了工作时，回转筒的窜动。⑥回转筒上端被安装了中心定位装置，避免了工作时的摆动。⑦工作杆上被安装了止回锁，避免了回转筒工作挤水时逆转。⑧伸缩杆设计，按身高调节长短。⑨旋转挤水不费力，无需辅助工具。⑩可以轻轻松松更换布头。图2-3：拧水拖把南昌航空大学学士学位论文4（3）胶棉拖把（见图2-4）：它最大的特点是在确保继承拧水拖把挤水自洁功能的同时，工作头材质的变化，采用的材料是聚乙烯醇胶棉，使用方便，价格较贵，需要经常更换胶棉。这种胶棉材料具有很强的吸水性，能够充分保证工作头的洗洁工作需要。主要变化是在围绕着挤水功能展开。图2-4：胶棉拖把（4）蒸汽拖把（见图2-5）：这种拖把的工作原理是通过电阻丝将水加热，产生压力和高温，直接通过高温高压蒸汽来消毒和除菌，清洁居家环境。但是这种拖把，使用时故障率较多，价格昂贵，使用不方便，拖地的范围受局限。图2-5：蒸汽拖把南昌航空大学学士学位论文5（5）新型甩干拖把（见图2-6）：甩干拖把是一种新型拖把，它采用了离心力的原理，通过人力来脱水，使用起来方便简单，而且有利于环保节能，并且克服了过去所有拖把的缺点，而且做到轻便易拿，清洗容易，双手完全不沾污，远离污渍和污水，连地面碎屑都轻松沾附，甩干拖把具有超强的吸水性，甩干拖把附赠的脱水桶，采用离心力原理，只要轻踩踏板，就能快速把水甩干。旋转拖把的拖把头是由特制的超细纤维做成，超强的吸水性能保证拖地不再有水渍。旋转拖把的优点：①甩干拖把的出现着实让众使用者节省了不少劳动强度。②甩干拖把首先区别于传统拖把之处就是能够旋转。通过旋转产生的离心力的原理，利用一点人力就使拖把像在洗衣机里甩干的效果一样。这种拖具使用方便，轻巧灵活，但是使用寿命有限制，最多能用6个月。要求规范的操作，寿命至少在半年以上。③和普通拖把比起来，甩干拖把具有更强的吸水性，只要旋转就可以把水甩光，受到很多人的喜爱。图2-6：新型甩干拖把2.2基于市场分析的问卷调查统计对于目前国内拖把市场的销售情况和使用情况，我们在网上进行了一次简单的问卷调查，问卷调查参与的一共72人。现在选取其中几个很具有代表性的问题进行分析。南昌航空大学学士学位论文61.您是否经常做清洁家务[单选题]选项小计比例A是4156.94%B否3143.06%本题有效填写人次722.您多久拖一次地[单选题]选项小计比例A每天一次1825%B两天一次1825%C一周一次2027.78%D一周以上34.17%E偶尔一次1318.06%本题有效填写人次723.每次清洁地面你需要多少时间[单选题]选项小计比例30分钟以内4866.67%30-60分钟1825%超过60分钟68.33%本题有效填写人次724.您是否觉得拖地很累[单选题]选项小计比例A是3244.44%B否1926.39%看情况而定2129.17%本题有效填写人次72南昌航空大学学士学位论文75.您最在意拖把哪方面[单选题]选项小计比例A价格68.33%B外形00%C使用舒适度6184.72%D创新功能56.94%本题有效填写人次726.您比较不满以下哪几种情况（多选）[多选题]选项小计比例A拖把手柄太粗糙3751.39%B弯腰太久很辛苦5475%C棉布难以拧干5373.61%D握柄易坏3751.39%本题有效填写人次727.以下哪些新式拖把具备的功能是您想要的（多选）[多选题]选项小计比例A省时省力，节能环保无污染4562.5%B多种样式棉头可随意更换4663.89%C可360度角落清洁5170.83%D具备吸尘功能4765.28%E可伸缩握柄3751.39%F可以充电持续使用1013.89%本题有效填写人次728.对下面两种拖把您更喜欢哪种[单选题]选项小计比例A使用功能单一的，价格便宜但需要手来除水2129.17%B具有多种使用功能，环保节能，省时5170.83%南昌航空大学学士学位论文8省力本题有效填写人次729.您现在家中所用拖把是[单选题]选项小计比例A甩干拖把2129.17%B普通塑料拖把2534.72%C甩干桶拖把68.33%D传统木拖把912.5%E蒸汽拖把22.78%F其他＿＿＿912.5%本题有效填写人次722.2.1调查结果：①从问卷表我们可以看出消费者大部分觉得平时拖地很累。②大量的人喜欢操作起来更舒适的拖把，而且耐用、节能环保、多功能的拖把。③多数消费者从实体店来购买拖把。④多数消费者会在半年内更换使用过的拖把。2.2.2存在的问题：①拖把的使用寿命不太长。②大多家庭目前仍然在使用着单调的普通型拖把。③拖把的做工，质量不太理想。2.2.3结论：经过分析可以知道，大部分人喜欢和需要一款，节能环保、使用方便、操作简单、功能齐全、可以更换的新型拖把，也就是目前市场上比较流行的新型甩干拖把。然而目前市场上甩干拖把主要有两种：手压式和脚踩式。且脚踩式使用起来更加方便，劳动强度也远低于手压式，故我们选择设计脚踩式甩干拖把，来满足人们的使用需求。南昌航空大学学士学位论文93.脚踩式甩干拖把的设计3.1脚踩式甩干桶的总体结构方案该拖把洗涤甩干器为脚踩式，其结构组成示意图见图3-1，主要由扶手1（含卡套），箱体2，甩水筒3，洗涤筒4，脚踏板5，传动机构6，排水管7，和滚轮8组成。图3-1：脚踩式甩干桶的总体结构简图3.2甩干桶的传动机构简图设计甩干桶的传动原理是通过人力脚踩踏板，通过和踏板连接成一体的棘轮机构，传动到一对锥齿轮，再通过齿轮传动和带轮传动来驱动甩干桶以及洗涤桶，传动结构示意图见图3-2。南昌航空大学学士学位论文10图3-2：传动机构简图其中1为棘轮；2，3为标准锥齿轮；4，5，6为标准直齿轮；Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ，Ⅳ为传动轴。3.3局部设计构思3.3.1拖把头和拖布头的设计为了方便拖布的更换和拆卸，可将拖把头部设计成含有卡钉的结构，拖布头采用橡胶圈材料，并在橡胶圈上制成相应的通孔，通过拖把头是的卡钉和橡胶圈上通孔的过盈配合来使得拖布头固定在拖把头上，这样有利于制造和更换（见图3-3和3-4）。图3-3：拖把头的实体图南昌航空大学学士学位论文11图3-4：拖布头的实体图3.3.2拖把杆的稳定卡套的设计扶手使用不锈钢管制成，前端固定卡套使用塑料制成。这种卡套的作用可以在拖把杆放入甩水筒3时，可以使得拖把杆基本保持在甩水筒的中心线上，这样可以有效地减少甩水筒在旋转时，拖把杆的左摇右晃，稳定拖把杆，提高除水效率。卡套的直径尺寸略大于拖把干的直径尺寸，且制作成环形口，由于材料的弹性变形，可以将拖把杆放入卡套（见图3-5和3-6）。南昌航空大学学士学位论文12图3-5：卡套和拖把杆的装配示意图图3-6：稳定卡套的俯视图3.3.3单向传动机构的设计由于脚踩式甩干拖把需要人为地输入连续的单向旋转运动，所以本设计采用棘轮机构。其中1为摇杆，摇杆和脚踏板连接在一起；2为棘爪，驱动棘轮旋转；3为棘轮；4为止动爪，防止棘轮反向旋转，以保证脚踩踏板时，可以输入连续的单向旋转；南昌航空大学学士学位论文135为弹簧片，用来保证止动爪4和棘轮3始终保持接触；6为弹簧，用来牵引摇杆回归预设位置，减少使用者多余的操作，减轻劳动强度（见图3-7）。图3-7：棘轮机构3.3.4甩干筒和洗涤筒的外形设计目前市场上销售的甩干拖把功能比较单一，只有甩干功能，故在设计时，可以再添加一个洗涤筒来增加甩干拖把的使用功能，使得设计的拖把具有甩干和洗涤的功能，即可以把脏的拖把通过类似于洗衣机的原理将其洗涤干净，又可以将干净但是湿的拖把头甩干，从而一举两得，减少人们的劳动强度，和手接触脏水的次数，进而保护使用者的双手。本设计中甩干筒和洗涤筒外形一样，都是在筒壁上，开类似于键槽的口子，使得水可以进出筒体，筒的外径尺寸略大于拖把头的外径尺寸，使得拖把可以自然地放入筒体（见图3-8和3-9）。南昌航空大学学士学位论文14图3-8：甩干筒的外形实体图a图3-9：甩干筒的外形实体图b南昌航空大学学士学位论文153.3.5甩干桶的外形实体设计甩干桶外形参考了市场上销售的常见甩干桶的外形设计，由于市场上目前销售的甩干拖把配套的甩干桶均使用的都是非常简易的齿轮传动，不仅使用寿命得不到保证，而且使用功能过于单一，故我们增加了一个稳定卡套和扶手以及一个洗涤筒，这样可以使得甩干桶使用和移动更加简易、方便。而且我们也增加了一个防护罩子，将甩