德州學院 王林祥 王志坤 楊淞淳

1 研究背景

隨時代進步，人們生活水平提高了許多，人們手中的錢有一定的積累，對于物質及精神方面享樂的要求越來越高。人們對衣著的清潔性也逐漸升高。普通的洗衣、做飯、刷鞋便早已不能滿足一個人的生活需求。隨著當今社會人們工作和生活節(jié)奏的加快，刷鞋機的快速、方便越來越受到廣大人們的喜愛，因此，自動刷鞋機的市場將會越來越大，越來越普及。生產一種能進入普通家庭的刷鞋機是很有必要的。

雖然現(xiàn)在已經有很多成品刷鞋機，但這種刷鞋機都是仿照洗衣機的外形和工作原理，采用滾動的方式。這種改進的刷鞋機對鞋子的外表及美觀都有很大破壞，而且容易使鞋子嚴重畸形，并且刷鞋時對鞋子的形狀、大小和材質也有較高的要求，這對鞋子的耐穿性及舒適度有很大破壞。而當我們用鞋刷刷鞋時無法實現(xiàn)對洗衣粉及水資源的充分利用，這樣就造成了很大的浪費。而且對于鞋子內部的一些頑固角落，我們并不能實現(xiàn)有效清理。洗刷過程中還容易對鞋子造成不必要的損害。

2 刷鞋機的設計

2.1 機械系統(tǒng)原理設計

這次我們設計的全自動刷鞋機是由內外桶組成基本框架。由多用電機提供動力并實現(xiàn)供水和排水，通過傳動裝置將電機提供的動力傳送到洗刷裝置，使刷子前后往復運動，通過運用變相繼電器實現(xiàn)對刷子運動方向的改動，通過對現(xiàn)有刷鞋機的了解我們總結了一定經驗，最終確定了固定鞋子、運動刷子的方案。并且采用了兩種不同的運動系統(tǒng)，一組實現(xiàn)對鞋子表面及鞋底的清潔，另一組實現(xiàn)對鞋子內側的清潔，外部系統(tǒng)采用前后往復運動，內部采用旋轉清潔方式。通過帶傳動實現(xiàn)一個電動機給兩組系統(tǒng)提供動力。

2.2 控制系統(tǒng)原理設計

該刷鞋機主要是運用PLC編程實現(xiàn)自動化定時控制，從注水、加洗衣液、洗刷、烘干到紫外線消毒，通過一次編程即可終身使用，也可以改變程序，只運用刷鞋機的部分功能，例如消毒、烘干等。

2.3 運行過程

刷鞋機的核心是PLC編程自動控制系統(tǒng)。通過改變程序實現(xiàn)系統(tǒng)的定點暫停、啟動。通過水位自動感應報警裝置來控制刷鞋機內水量，多退少補。水位、計時器、警報器產生信號并通過PLC將信號轉送到水閥、電機等,從而實現(xiàn)對刷鞋機水面高度、時間、速度的控制。PLC編輯完成按下啟動鍵，系統(tǒng)運行通過改變刷子速度控制洗刷強度。電機運作，抽水注入，當水位過線后PLC發(fā)出信號停止注水，注入洗衣液，刷子開始運動，實現(xiàn)對鞋子的反復清洗排水后系統(tǒng)自動檢測洗滌是否干凈，判斷是否需要二次清洗，電機正反轉交替最終實現(xiàn)無死角清洗。系統(tǒng)判定洗刷干凈后進行控水，烘干系統(tǒng)開始工作，紫外線消毒同時處理，實現(xiàn)對鞋子污物及細菌的全方位清潔。清洗過程結束，鞋子推出刷鞋機，十秒后機器自動關閉，避免對電力的浪費。該刷鞋機和現(xiàn)有刷鞋機最大的區(qū)別在于其自主化程度高、方便快捷，而且不會對鞋子造成損傷。

3 前景分析

隨著時代的發(fā)展和人們生活水平的提高，人們對于溫飽問題的重視程度降低，而對于更高水平的生活質量和服務質量要求越來越高，傳統(tǒng)的生活方式已滿足不了人們的需求。為了提高生活質量，人們樂于通過運用一些自動化器械來幫助自己完成一些必要的家庭工作。洗衣機、洗碗機、絞肉機等等，這些早已成為人們生活中不可或缺的一部分，然而這還遠遠滿足不了人們對生活的需求。人們逐漸的對于鞋子的清潔越來越重視，每天都希望鞋子干凈整潔，但是又不可能每天下班去刷鞋。所以一臺方便簡潔的自動刷鞋機就很容易被人接受。通過平時的問卷調查發(fā)現(xiàn)，周圍小區(qū)30%的人覺得有必要買一臺家用刷鞋機，40%認為浪費錢，最后僅有30%左右的人認為刷鞋機對于自己生活質量的提高沒用。雖然市場已有很多的刷鞋機產品，但多數(shù)人不能正確了解它們的便捷性，因此只要做好宣傳工作，本產品必定可以彌補市場的現(xiàn)狀。不僅讓便捷進入百姓家，還可以帶來可觀的利潤。

在如今快速生活節(jié)奏的壓迫下，人們對于自己生活中的一些麻煩都想用一些簡單的方式去解決，智能、高效率是他們對產品的最大要求，不僅可以節(jié)省他們的時間還可以有效地提高生活質量。

4 結語

這個產品采用了比較新穎的設計理念，運用的是PLC編程控制核心技術，解決了普通刷鞋機無法克服的問題，它實現(xiàn)了從手洗到全自動化的過渡，避免了傳統(tǒng)刷鞋機需要人力幫忙的現(xiàn)象，實現(xiàn)對鞋子的清洗烘干消毒的一體化，簡單、方便、省事，不僅實現(xiàn)對鞋子全面清洗，而且對鞋子進行了相對應的保護，過程更安全，為人們提供更好的服務，帶來了更多便捷與舒適。

[1]楊松華.機械原理[M].北京：北京大學出版社,2011.

[2]成大先.機械設計手冊[M].北京：化學工業(yè)出版社,2010.

[3]孫衛(wèi)青.機電一體化技術[M].北京：科學出版社,2012.