自動(dòng)切皂機(jī)的設(shè)計(jì)

盧 彬 奚 霞 桑 晶

（南京機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院 機(jī)械工程系，南京 211300）

創(chuàng)新推動(dòng)著人類進(jìn)步和社會(huì)發(fā)展。從技術(shù)角度理解，創(chuàng)新有助于技術(shù)的突破。從工程應(yīng)用角度理解，創(chuàng)新是發(fā)現(xiàn)問(wèn)題和解決問(wèn)題的方法[1]?，F(xiàn)在酒店、旅館和浴室的商家會(huì)給顧客提供一次性肥皂或香皂，用來(lái)洗手、洗衣和洗澡。有時(shí)肥皂使用一次就被扔掉，既不環(huán)保又造成了資源浪費(fèi)。針對(duì)存在的問(wèn)題，筆者基于SoildWorks軟件創(chuàng)新設(shè)計(jì)了一款自動(dòng)切皂機(jī)。該切皂機(jī)可根據(jù)用戶實(shí)際需求用多少切多少，減少資源浪費(fèi)。

1 技術(shù)方案描述

基于SoildWorks軟件設(shè)計(jì)的自動(dòng)切皂機(jī)如圖1所示。

圖1 自動(dòng)切皂機(jī)

自動(dòng)切皂機(jī)包括盒體、盒體內(nèi)的切割機(jī)構(gòu)、滑盒、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)以及壓緊機(jī)構(gòu)。切割機(jī)構(gòu)包括盒體頂面凸出的按鈕、用于切割肥皂的刀片及撥片。傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括傳動(dòng)連接的齒輪裝置和皮帶。撥片位于齒輪裝置的一側(cè)。自動(dòng)切皂機(jī)工作時(shí)，撥片撥動(dòng)齒輪裝置帶動(dòng)皮帶轉(zhuǎn)動(dòng)?；性O(shè)于皮帶上。壓緊機(jī)構(gòu)位于齒輪裝置的軸向一端，并從軸向上壓緊齒輪裝置，以防止撥片復(fù)位時(shí)齒輪裝置反向轉(zhuǎn)動(dòng)。肥皂設(shè)于滑盒上，滑盒運(yùn)行方向的末端設(shè)有出口。

2 自動(dòng)切皂機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

如圖1所示，盒體包括上蓋和下蓋。下蓋和肥皂位置對(duì)應(yīng)處設(shè)有底板。底板可拆卸，放便肥皂的更換。上蓋的內(nèi)壁設(shè)有限位塊，以限制肥皂的滑行空間。下蓋的底部設(shè)有掛鉤。

圖1 切皂機(jī)盒體

如圖2所示，自動(dòng)切皂機(jī)的切割機(jī)構(gòu)包括橫梁和復(fù)位件。復(fù)位件彈性設(shè)于橫梁的底部，橫梁架設(shè)在皮帶的上方，按鈕設(shè)于橫梁的上部，刀片和撥片均懸置在橫梁上?；袨閁形架，通過(guò)螺釘與皮帶連接，位于肥皂遠(yuǎn)離出口的端部，便于推動(dòng)肥皂朝出口的方向移動(dòng)。

圖2 切皂機(jī)盒體除去上蓋后的角度

壓緊機(jī)構(gòu)包括壓緊軸、撥動(dòng)件、壓緊輪、彈性件和撥動(dòng)開(kāi)關(guān)。壓緊軸安裝在盒體上，與盒體接觸部位設(shè)有抵持塊。壓緊輪套設(shè)在壓緊軸上。彈性件套設(shè)于壓緊軸上，位于壓緊輪與抵持塊之間。撥動(dòng)件的一端與壓緊輪抵持，另一端與撥動(dòng)開(kāi)關(guān)連接。撥動(dòng)開(kāi)關(guān)位于盒體的背面，盒體的背面設(shè)有便于撥動(dòng)開(kāi)關(guān)滑行的槽口。撥動(dòng)開(kāi)關(guān)在所述槽口內(nèi)的滑行方向?yàn)檫h(yuǎn)離齒輪裝置的方向。彈性件自由伸展時(shí)會(huì)與壓緊輪之間、壓緊輪與齒輪裝置之間相互抵持。撥動(dòng)開(kāi)關(guān)撥動(dòng)后，彈性件受力壓縮，且壓緊輪與齒輪裝置不接觸。

如圖3所示，自動(dòng)切皂機(jī)傳動(dòng)結(jié)構(gòu)的齒輪裝置包括棘輪、主動(dòng)齒輪和從動(dòng)齒輪。撥片的撥動(dòng)端懸置于棘輪上棘爪的上方，棘輪和主動(dòng)齒輪套設(shè)在壓緊軸并同步轉(zhuǎn)動(dòng)，從動(dòng)齒輪與主動(dòng)齒輪嚙合。皮帶數(shù)量為2條，通過(guò)4個(gè)皮帶輪張緊。齒輪裝置設(shè)于其中1個(gè)皮帶輪的一側(cè)。該皮帶輪與齒輪裝置上的從動(dòng)齒輪同軸連接并同步轉(zhuǎn)動(dòng)。

圖3 切皂機(jī)除去盒體后的角度

3 自動(dòng)切皂機(jī)的工作過(guò)程

3.1 切割肥皂的過(guò)程

自動(dòng)切皂機(jī)通過(guò)掛鉤安裝在墻壁，出口朝下。顧客需要肥皂時(shí)，按下按鈕，復(fù)位件受力壓縮，撥片下行運(yùn)動(dòng)并撥動(dòng)棘輪轉(zhuǎn)動(dòng)，與棘輪同軸轉(zhuǎn)動(dòng)的主動(dòng)齒輪帶動(dòng)從動(dòng)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，從動(dòng)齒輪又帶動(dòng)同軸皮帶輪轉(zhuǎn)動(dòng)，皮帶受力轉(zhuǎn)動(dòng)并帶動(dòng)滑盒朝出口的方向移動(dòng)。通過(guò)皮帶轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)滑盒運(yùn)動(dòng)1 mm（撥片撥動(dòng)棘輪一次，棘輪轉(zhuǎn)動(dòng)30°，皮帶輪轉(zhuǎn)動(dòng)15°，皮帶輪分度圓直徑Φ6.5 mm，滑盒移動(dòng)1 mm），肥皂移動(dòng)到位。繼續(xù)按壓按鈕，橫梁繼續(xù)帶動(dòng)刀片下行運(yùn)動(dòng)，開(kāi)始切割肥皂。肥皂切割完成后，松開(kāi)按鈕，橫梁在復(fù)位件張力作用下開(kāi)始復(fù)位運(yùn)動(dòng)。當(dāng)撥片再次接觸到棘輪時(shí)，棘輪受到壓緊輪的壓力作用，使轉(zhuǎn)動(dòng)摩擦力增大，此時(shí)撥片無(wú)法帶動(dòng)棘輪逆向轉(zhuǎn)動(dòng)。撥片經(jīng)過(guò)棘輪處發(fā)生彈性形變，橫梁移動(dòng)到初始位置，完成一次切割肥皂[2]。

3.2 更換肥皂的過(guò)程

肥皂使用完后需要更換，此時(shí)需要將滑盒恢復(fù)到初始位置。撥片位于棘輪的正上方，且二者只要有微量間隙，棘輪均將無(wú)法逆向轉(zhuǎn)動(dòng)。此時(shí)要將按鈕按到合適位置，給予棘輪轉(zhuǎn)動(dòng)的自由空間，然后撥動(dòng)開(kāi)關(guān)朝遠(yuǎn)離棘輪的方向撥動(dòng)。彈性件受力壓縮，釋放對(duì)壓緊輪產(chǎn)生的壓力。壓緊輪不對(duì)棘輪壓緊，此時(shí)棘輪因沒(méi)有外界阻力作用可以自由轉(zhuǎn)動(dòng)，將滑盒撥動(dòng)到初始位置，安裝上肥皂即可[3-4]。

4 自動(dòng)切皂機(jī)的實(shí)施效果

（1）自動(dòng)切皂機(jī)通過(guò)按壓按鈕，使得撥片可以撥動(dòng)棘輪轉(zhuǎn)動(dòng)，并帶動(dòng)皮帶轉(zhuǎn)動(dòng)，皮帶將滑盒往出口方向帶動(dòng)，通過(guò)下壓按鈕，刀片下行運(yùn)動(dòng)切割肥皂并從出口處滑出，即可實(shí)現(xiàn)用多少切多少的目的。

（2）通過(guò)設(shè)置壓緊機(jī)構(gòu)可以防止切割機(jī)構(gòu)復(fù)位，撥片帶動(dòng)棘輪轉(zhuǎn)動(dòng)，使棘輪無(wú)法逆向轉(zhuǎn)動(dòng)，保證肥皂在用完前會(huì)一直往出口方向移動(dòng)，確保每次切割均能精準(zhǔn)切割肥皂。

（3）壓緊機(jī)構(gòu)方便更換添加肥皂。更換肥皂時(shí)，滑盒需恢復(fù)到初始位置，并按下按鈕使棘輪逆向轉(zhuǎn)動(dòng)，給予棘輪自由轉(zhuǎn)動(dòng)的空間，再撥動(dòng)開(kāi)關(guān)，使壓緊機(jī)構(gòu)上的壓緊輪與傳動(dòng)機(jī)構(gòu)上的棘輪分離。此時(shí)，整個(gè)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)上無(wú)外界阻力，可以使滑盒恢復(fù)到初始位置，裝上新肥皂即可重新使用[5]。

5 結(jié)語(yǔ)

該自動(dòng)切皂機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便且制作成本低，可根據(jù)用戶需求實(shí)現(xiàn)用多少切多少的目的，可以廣泛應(yīng)用于酒店、旅館和浴室，既方便又衛(wèi)生。