基于單向螺旋傳動的智能脫水裝置設(shè)計研究

江偉 涂家海 潘喜利

摘要：為解決雨傘上雨水破壞家庭環(huán)境設(shè)備等問題，結(jié)合螺旋傳動原理，研究了將螺旋傳動機構(gòu)設(shè)計為單向螺旋傳動機構(gòu)，利用單向螺旋傳動機構(gòu)和杠桿機構(gòu)實現(xiàn)了正向行程和反向行程，保持螺桿連續(xù)同向轉(zhuǎn)動，智能控制模塊實時監(jiān)控雨傘脫水?dāng)?shù)據(jù)，研制了一種基于單向螺旋傳動機構(gòu)的智能脫水裝置，適用于客廳、學(xué)生宿舍和酒店等各種場所。

關(guān)鍵詞：智能;脫水裝置;單向螺旋傳動機構(gòu);雨傘

中圖分類號：TH121;TK79 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-9416（2020）05-0008-01

0引言

下雨天使用雨傘后，雨傘的傘衣上會粘附有一定量的雨水。現(xiàn)代城市家庭大部分居住在廳室房屋內(nèi)，裝修豪華，地板常采用木質(zhì)或毛毯等材料。當(dāng)帶有雨水的雨傘進入屋內(nèi)，會導(dǎo)致地板損壞，破壞家庭環(huán)境設(shè)施，部分學(xué)者雨傘脫水和烘干裝置，存在結(jié)構(gòu)復(fù)雜等缺點，因此，本文研究設(shè)計了一種基于單向螺旋傳動機構(gòu)的智能脫水裝置。

1智能脫水裝置的設(shè)計目標(biāo)

為了防止粘附有雨水的雨傘破壞家庭環(huán)境，智能脫水裝置的主要設(shè)計目標(biāo)是設(shè)計一種對雨傘脫水的智能脫水器。它的主要功能為存儲多把雨傘并對雨傘進行智能脫水，操作使用方便。

根據(jù)智能脫水裝置的設(shè)計目標(biāo)，主要由存儲部分、脫水機構(gòu)部分、智能控制模塊和輔助結(jié)構(gòu)部分等組成，其中存儲部分的功能是用來存放雨傘;脫水機構(gòu)部分的功能是利用傳動機構(gòu)對雨傘進行脫水;智能控制模塊的功能是檢測雨傘的脫水情況并反饋給用戶;輔助結(jié)構(gòu)部分的功能主要包括對脫離的雨水進行存儲，對脫水機構(gòu)部分固定和輔助支撐等功能。

2智能脫水裝置的設(shè)計與實現(xiàn)

2.1智能脫水裝置的設(shè)計

智能脫水裝置的設(shè)計主要包含脫水傳動機構(gòu)設(shè)計、智能控制模塊和輔助結(jié)構(gòu)設(shè)計等三個方面，其設(shè)計過程如下。

2.1.1脫水傳動機構(gòu)設(shè)計

脫水傳動機構(gòu)設(shè)計使用UG NX9.O進行三維建模設(shè)計，智能脫水裝置主要由外箱體、儲水盒和雨水收集罩等主要零部件組成。

2.1.2智能控制模塊設(shè)計

智能控制模塊主要用于對雨傘的脫水情況進行監(jiān)控并反饋給用戶，其原理如圖1所示。重量檢測傳感器實時檢測雨傘的重量數(shù)據(jù)并將數(shù)據(jù)傳遞給單片機，單片機對數(shù)據(jù)進行分析與判斷雨傘的脫水情況，當(dāng)經(jīng)過一段時間的脫水，預(yù)算的重量數(shù)據(jù)沒有任何變化時即判斷脫水完成，通過顯示模塊反饋給用戶脫水完成。

2.1.3智能脫水裝置的輔助結(jié)構(gòu)設(shè)計

智能脫水裝置的輔助結(jié)構(gòu)主要包含支撐系統(tǒng)、排水儲水系統(tǒng)和復(fù)位機構(gòu)等零部件組成。支撐系統(tǒng)主要包含外箱體、內(nèi)支撐架和支座等零部件，用于對脫水傳動機構(gòu)起支撐和防護作用;排水儲水系統(tǒng)主要由排水管和儲水盒等零部件組成，用于對雨傘上的水進行收集和存儲;復(fù)位機構(gòu)主要包含擺桿、復(fù)位彈簧和腳踏板等組成，其中腳踏板用于為正向行程（螺旋傳動）提供運行動力，復(fù)位彈簧用于為反向行程（復(fù)位）提供復(fù)位動力。

2.2智能脫水裝置的工作原理

智能脫水裝置的正向行程（螺旋傳動）工作原理：當(dāng)用腳踩腳踏板時，腳踏板下移，擺桿繞支座擺動，推動螺母套上移，即傳動螺母端面齒和螺母套端面齒嚙合，傳動螺母和螺母套聯(lián)結(jié)為一個整體并上移;傳動螺母推動螺桿旋轉(zhuǎn)，螺桿帶動存放與脫水轉(zhuǎn)筒轉(zhuǎn)動，在離心力的作用下，存放在轉(zhuǎn)筒中的雨傘上的雨水與雨傘脫離，穿過轉(zhuǎn)筒壁上的孔，通過排水管流人儲水盒中。智能脫水裝置的反向行程（復(fù)位）工作原理：當(dāng)腳松開腳踏板時，在復(fù)位彈簧的作用下，腳踏板下移，擺桿反向擺動，拉動螺母套下移，即傳動螺母端面齒和螺母套端面齒分離，傳動螺母繞螺桿旋轉(zhuǎn)并下移，對螺桿運動不產(chǎn)生任何影響（螺桿繼續(xù)沿原轉(zhuǎn)動方向旋轉(zhuǎn)），直至復(fù)位彈簧復(fù)位。如此反復(fù)給螺桿提供驅(qū)動力。當(dāng)智能控制模塊的顯示模塊提示已脫水完成，即停止提供驅(qū)動力。

2.3智能脫水裝置主要零部件材料的選用

智能脫水裝置的主要零部件包含脫水傳動機構(gòu)、復(fù)位機構(gòu)和其它輔助結(jié)構(gòu)等三個部分，材料及相關(guān)參數(shù)選用如下。

2.3.1脫水傳動機構(gòu)材料及參數(shù)的選用

脫水傳動機構(gòu)主要由轉(zhuǎn)筒、螺桿、螺母套和傳動螺母等零部件組成。轉(zhuǎn)筒可選用不銹鋼材料或塑料等材料制成并在轉(zhuǎn)筒圓柱面和底面加工一定尺寸的數(shù)個孔。螺桿、螺母套和傳動螺母選用不帶自鎖性的梯形螺紋，螺距可選用較大的螺距，材料可選用不銹鋼、塑料或尼龍等常用材料，根據(jù)實際需要螺桿外徑尺寸可選用6mm～12mm。

2.3.2復(fù)位機構(gòu)材料及參數(shù)的選用

復(fù)位機構(gòu)主要由擺桿和復(fù)位彈簧等零部件組成。為了增加擺桿強度和剛度，擺桿常選用不銹鋼材料。復(fù)位彈簧主要采用拉簧為主，根據(jù)計算腳踏力，拉簧可選用參數(shù)：外徑為6mm～12mm、長度為30mm～100mm、線徑為1mm-3mm。

3結(jié)論

為解決雨傘上雨水破壞家庭環(huán)境設(shè)備等問題，本文研制了一種基于單向螺旋傳動的智能脫水裝置。智能脫水裝置可存放于客廳、學(xué)生宿舍和酒店等各種場所的入口，存放多把雨傘并對雨傘進行智能脫水，具有結(jié)構(gòu)簡單和操作靈活等特點，易于產(chǎn)品化，市場應(yīng)用前景良好。