毕业设计论文
摘要：本发明全自动鞋底清洗机，包括机体、上盖，特点是机体内设有隔板，隔板之间设有毛刷辊、喷水管，机体内一端设有风机、一端设有电机；风机上接有出风管，电机上接有皮带轮；皮带轮与电机同轴，皮带轮通过皮带连接另一皮带轮，另一皮带轮与毛刷辊同轴。当人走进室内时，教踩在上盖上，通过毛刷辊、风机使鞋底擦拭干净、迅速干燥。本发明结构简单，使用方便，在行进间就将鞋底上的赃物擦拭干净，特别适用于宾馆、商场及家庭使用。
关键词：电机风机皮带轮
第一章绪论
1.1鞋底自动清洗机的概述
公共场所或家庭为了保持室内的清洁，在室内设置鞋底清洗设施，一般采用门垫，进门前将鞋底在其中擦去赃物后进入室内。随着人们生活水平的提高，家庭装璜越趋高档，为保持室内地面的洁净，进门多需换鞋，其缺点：需准备多拖鞋；拖鞋互穿，很不卫生；换鞋对来人是一种不礼貌的要求，同时也会造成空气不好的结果，针对现有技术的不足，提供了一种可使人在进门时就将鞋底上的赃物清洗干净的全自动鞋底清洗机。本设计以机械运动方案设计和零部件结构设计为重点，这样培养了解决实际问题的能力。本设计分为七个章节：第一章为绪论，包括鞋底清洗机的概述、组成和发展前景。第二章为设计方案，即工作原理。第三章为为动力设计，包括电机的选择和风机的选择。第四章为主要零部件的选择，包括皮带轮的设计计算，弹簧、电磁阀、毛刷辊的选择。第五章是鞋底自动清洗机的电路设计。第六章是鞋底自动清洗机的外形设计。最后一章即结论、致谢、参考文献。
1.2 国内外发展状况及课题的提出
人们为了室内清洁，进入室内时需换鞋，频繁拖擦地板。虽已换鞋，但脚臭污染空气，臭气熏人，脚气病等疾病也随之传播，特别是客人来往遇此情景更
是苦不堪言。如果有一种产品能彻底解除这些难题，而且要实用性极强，特别适用于各家庭、各行业办公室、科研室、食品生产、制药等场所，能为人们解除上述诸多困苦。目前只是我国城镇人口已达5.4亿多，约有1.5亿个家庭，加之各行业办公、科研、宾馆、制药等场所约2亿多须用量，但目前国内、外市场这种产品均是一片空白，它的市场前景及发展将是无穷尽的。它会产生巨大的经济和社会效益的，发展会迅猛的。针对市场这一需要，在指导老师的启示下，我们毕业设计的课题出来了，即设计这种供市场需要的产品——鞋底自动清洗机，人只要踩在这一机器上，它就能迅速清洗你的鞋底，并迅速使鞋底干燥，这就是该机器的功能。
第二章鞋底自动清洗机的设计方案
2.1鞋底自动清洗机方案的选择
为了设计鞋底自动清洗机，我们一开始提出了两种方案，并对此作出了比较。
方案一：鞋底清洗机械。如图2.1所示，是该机械的外形图及箱体内部分布平面图。图2.1.1所示，是该净鞋机部分部件装配实例示意图。它的原理是：在它的洗刷室内有潜水泵，有若干相间竖立固定在梁上构成的踏板吊挂在室内和若干相隔的刷条两端固于杆上形成的板刷搁在滚轴上，踏板自下而上插入刷条间隙，另有控制电机，潜水泵的自动联控装置，当脚踩踏板，踏板牵引联控装置的开关闭合，这时电机带动板刷沿踏片往复平移，水泵经喷水管向板刷喷水，片刻，与水泵串联的时间继电器开路，喷水停止，板刷继续干刷直至脚离踏板断电。使用该机省时、省力、又方便。
图2.1
图2.1.1
方案二：全自动鞋底清洗机。如图2.2所示，是该机械的结构示意图。它的原理很简单：当人走进室内时，脚踩在上盖上，通过毛刷辊、风机使鞋底擦拭干
净、迅速干燥。该机械结构简单，使用方便。
图2.2
综合以上两种方案考虑，我选择了第二种方案，不仅仅是因为它比第一种方案简单，更重要的是第二种方案实现了两种功能，即清洗和烘干，而前一种方案在烘干上就欠缺了。
2.2 鞋底自动清洗机的组成
该鞋底自动清洗机，包括机体、上盖，机体内设有隔板，隔板之间设有毛刷
辊、喷水管，喷水管接进水管，进水管上接有电磁阀；机体内一端设有风机、一端设有电动机，机体外部设有电源接口；风机上接有出风管，电动机上接有皮带轮；皮带轮与电动机同轴，皮带轮通过皮带连接另一皮带轮，皮带轮与毛刷辊同轴；上盖上设有开关、出风口、毛刷外漏口。
2.3 鞋底自动清洗机的工作原理
当人走进室内时，脚踩在上盖上，开关闭合，风机、电动机、电磁阀同时工作，电动机带动皮带轮转动，通过皮带轮带动毛刷辊转动，同时喷水管向毛刷辊喷水，保持毛刷辊清洁，致使清洗鞋底，风机通过出风管将风从风口吹出，可是鞋底迅速干燥，清洗完鞋底的污水从出水口排出。这样鞋底自动清洗机就实现了清洗和干燥的目的。
第三章鞋底自动清洗机的动力设计
3.1原动机类型及参数的选择
根据动力源的不同，常用原动机可分为四大类型，即电动机、内燃机、液压马达（缸）和气压马达（缸）等。由于电力供应的普遍性，且电动机具有结构简单、价格便宜、效率高、控制使用方便等优点，目前，大部分固定机械均优先选用电动机作为原动机。其中最常用的是Y系列全封闭自扇冷式笼型三相异步电动机,本系列电动机具有体积小、重量轻、运行可靠，结构坚固，外形美观等特点，起动性能好，具有效率高等特点，达到了节能效果。而且噪声低、寿命长、经久耐用。Y系列电动机适用于空气中不含易燃、易爆或腐蚀性气体的场所，例如金属切削、泵、风机、运输机、农业机机械等。因易于起动也适用于某些需要高起动转矩的机器。如压缩机等。它的电源电压为380V。对于电动机转速的选择，当执行构件的转速较高时，选用高转速电动机能缩短运动链，简化传动环节，提高传动效率，反之选转速低的。综合整个清洗机设计考虑，选择了型号为
Y802-4的电动机。查找《机械设计制图简明手册》可知如下表3-1：
根据选定的电动机型号后，就可以从手册中确定电动机的外形尺寸。
型号功率千瓦
（KW）
电流
（安）
转速
（转
每分）
效率
（%）
功率因数
（COSφ）
堵转
转矩
额定
堵转
电流
额定
最大
转矩
额定
转矩电流转矩4 0.75 2.1 1390 72.5 0.76 2.2 6.5 2.2
表3-1
3.2风机的选择
清洗完鞋底后，鞋底依然是湿的，如果这个时候踩在干净的地面上，地面就会被弄脏，针对这一现象，我们在清洗机上设置了一个风机，它的作用就是将湿的鞋底迅速吹干。风机----依靠输入的机械能，提高气体压力并排送气体的机械能，它是一种从动的流体机械。通过查《非标准机械设计手册》，选择了型号为N3.6，配用电动机为B35型，Y90S-4的风机，地脚螺栓为M8×220，Y电机的
L=543mm，电机质量为22Kg，风机的质量（不包括电机）为24Kg，风机的传动方式是电动机直联传动，其机械效率是1.00。
第四章鞋底自动清洗机的主要零部件设计
4.1 传动零件皮带轮的设计计算
本设计的机械传动装置我选择了皮带轮传动，它的优点有：皮带轮传动能缓和载荷冲击；皮带轮传动运行平稳、低噪音、低振动；皮带轮传动的结构简单，调整方便；皮带轮传动对于皮带轮的制造和安装精度不象啮合传动严格；皮带轮传动具有过载保护的功能；皮带轮传动的两轴中心距调节范围较大。皮带传动的缺点有：皮带轮传动有弹性滑动和打滑，传动效率较低和不能保持准确的传动比；皮带轮传动传递同样大的圆周力时，轮廓尺寸和轴上压力比啮合传动大；皮带轮传动皮带的寿命较短。皮带轮属于盘毂类零件，一般相对尺寸比较大，制造工艺上一般以铸造、锻造为主。一般尺寸较大的设计为用铸造的方法，材料一般都是铸铁（铸造性能较好），很少用铸钢（钢的铸造性能不佳）；一般尺寸较小的，可以设计为锻造，材料为钢。皮带轮各项指标及材质的选用是以能够达到使用要求的前提下上尽量减少原材料、工艺可行、成本最低的选择原则！皮带轮主要用于远距离传送动力的场合，例如小型柴油机动力的输出，农用车，拖拉机，汽车，矿山机械，机械加工设备，纺织机械，包装机械，车床，锻床，一些
小马力摩托车动力的传动，农业机械动力的传送，空压机，减速器，减速机，发电机，轧花机等等。
通过皮带轮的介绍，设计一电动机与皮带轮之间的普通V带传动。已知电动机额定功率P=0.75KW，转速n1=1390r/min,从动轴转速n2=400r/min,要求两轴间距离约为200mm。计算过程见表4-1所示。
序
号
计算项目计算内容计算结果
1 选择V带型号查表12-7，KA=1.1,Pc=KA×P=1.1
×0.75=0.825, 据Pc和n1由图12-9
选取
Y型
2 确定带轮基准直
径由表12-8及12-9确定dd1
dd2=idd1(1-ε)=25×(1-0.002)×
1390/400=85.13mm,查表12-9，取标
准值
dd1=25
dd2=90
3 确定中心距和带
的基准长度按题意ao=200mm, Ldo=2ao+π
(dd2+dd1)/2+(dd2-dd1)2/4ao=2×
200+π(90+25)/2+(90-25)2/4×
200=423mm, 由表12-2选取相近的
Ld,
a≈ao+(Ld-Ldo)/2=200+(400-423)/2≈
212mm, amax=a+0.03Ld=212+0.03
×400=224mm,
amin=a-0.015Ld=212-0.015×
400=206mm
Ld=400mm
a=212mm
4 验算小带轮包角α1=180?-57.3?×
(90-25)/212=162.43?因α1大于120?，故符合要求
5 确定V带根数根据带型，dd1、n1查表12-4得
p1=0.05kw, 根据带型,n1、i查表
12-5得?p1=0.01kw, 按α
1=162.43?查表12-6得Kα=0,951,
按Ld=400查表12-2得KL=0.96
z=pc/[p1]=pc/(p1+?p1)Kα
KL=0.825/(0.05+0.01)×0.0951×
0.96≈1.2
取Z=1
6 确定单根V带的
初拉力查表12-1，q=0.02Kg/m
F0=500Pc/Zv(2.5/Kα-1)+qv2=500
×0.825/7.54×(2.5/0.951-1)+0.02×
7.542=90.2N
F0=90.2N
7 计算带对轴的压
力FQ FQ≈2ZF0Sinα1/2=2×1×
7.1Sin162.43?/2=14.1N FQ=14.1N
带轮的结构和尺寸以大带轮为例确定其结构和尺寸，据设计手册查的大带轮为实心轮，轮槽尺寸及轮宽按表12-3计算，从而画出大带轮工作图
表4.1
V带型
号
bp hamin hfmin e fmin δmin ψY 5.3 1.6 4.7 8±0.3 6 5 36?
表4-1-1 三角带轮轮槽尺寸
图4-1-1轮槽尺寸图
4.2电磁阀的选择
为了使水能正常经喷水管喷到毛刷辊上，因此我们在进水管上接了一个电磁阀，选择了VCW系列2通流体阀，该阀启动压力低，关闭灵敏度高。密封性能好，进口方向任意。以下4-2表格即为该阀的一些参数。
2通流体阀直动式电磁阀(水用)
连接口径:1/8～3/4
中文PDF:VCW
英文PDF:VCW
类型直动式电磁阀品牌开灵
产品型号VX2203公称通径3（mm）
适用介质水\气\蒸汽压力范围0~1（Mpa）
适用温度-5~80（℃）主体材料铜材
表4.2
电磁阀的示意图如图所示
4.3 毛刷辊的选择
清洗鞋底的毛刷辊的我选择了材料为波纹尼龙丝，它刷毛密度大，经久耐用，其特点有三个：
1．杜邦Tactel尼龙使织物柔软舒适，并且其良好的吸湿性可以平衡空气和身体之间的湿度差，从而减轻了身体的压力，具有调整效果。
2．特别轻巧，极易保养。
3．可机洗，晾干时间比棉快三倍，只需微烫或免烫，不易变形，具有显著的抗皱能力。
4．由于具有卓越的回弹性，使它可经拉伸后恢复到原来的状态。
材料形状外径mm 长度 mm内径 mm
弹簧型10561025.4
尼龙丝与不锈
钢制
查表选择了外径为105mm，长度为610mm，内径为25.4mm的尼龙丝毛刷辊4.4轴承的选择
在毛刷辊的两边安装了轴承，它的作用是支承毛刷辊，保持毛刷辊轴的旋转精度，减少转轴与支承之间的摩擦和磨损。其中最常用的是深沟球轴承，它能承受径向载荷，转速较高，旋转精度也较高，在同精度的轴承中深沟球轴承的价格最低。基于轴承与轴的配合，我选择了型号为6005 GB/T276-94的深沟球轴承。在图4-4所示中，d=25mm, D=47mm, B=12mm。
图4-4
第五章鞋底自动清洗机内部分布设计该自动鞋底清洗机内部分成三部分，箱体最左边安放一个风机，风机距离箱体最前面146mm。中间是洗刷室，距离箱体外壁20mm的地方有两根毛刷辊，两根毛刷辊处于水平位置，距离底板200mm，毛刷辊与皮带轮同轴，毛刷辊轴上依靠轴承使其轴向固定，使其轴向固定可靠，我们在轴承的端部设置一轴套。两个毛刷辊之间的中心距是155mm。毛刷辊的底部有根进水管，水管上开有很多直径为10mm的喷水口，为了能控制进水管的流量，防止水泄露太多，所以在进水管上接有一流体电磁阀，也称节流阀。毛刷辊轴依靠两对轴承使其轴向固定。箱体中间的距离最前面的板294mm处安放两个出风管，出风管的宽度是12mm，为了防止喷水管里的水喷到风机上，我们在其中间设置一隔板，隔板的厚度为12mm，在箱体的后边，有一电动机，距离最前面的板为178mm，还设置两个皮带轮，它们的中心距按照设计规格为155mm，在右边的箱体里，距离箱体最后面20mm的地方，设置了一个出水管，是为了方便及时排放污水，出水管的直径也是20mm。为了使用安全，考虑到设计的合理和美观，我们在三部分之间均用厚度为12mm的板隔开。电动机和风机均通过4个六角螺钉固定在厚度为25mm 的底板上。
第六章鞋底自动清洗机的电路设计
鉴于鞋底自动清洗机的工作原理，简单设计了它的电路图，如图6-1所示，当人走进室内时，脚踩在上盖2上，开关12闭合，这时风机6、电动机7、电磁阀16工作，电动机带动皮带轮9转动，通过皮带轮11带动毛刷辊4转动，同时喷水管5向毛刷辊4喷水，保持毛刷辊4清洁，风机6通过出风管8将风从出风13吹出，可使鞋底迅速干燥，污水从出水口17排出（详见如图2-2所示）。
6-风机7-电动机12-开关16-电磁阀
图6-1 电路图
第七章毕业设计小结
历时两个月的毕业设计终于快到了尾声，从最初的选题，开题到计算、绘图直到完成设计。其间，查找资料，老师指导，与同学交流，反复修改图纸，每一个过程都是对自己能力的一次检验和充实。通过做毕业设计，让我学到了不少东西。理论知识的学习是基础，而且是必不可少的，通过实践对理论的理解更深刻。我认为，在对于鞋底清洗机设计上有许多来源于和运用于生活的。鞋底清洗机在生活中的应用可以说是无处不在。
我们学校的实践活动是较少的了，如果我们可以真正的自己动手的话，我认为对我们是很大的帮助的，这是对学专业课的要求和对学校的建议。科技在生活中无处不在，只是我们缺少发现和观察，不留意身边的事物，认为它们的存在理所当然。学为宗旨，不断地锻炼自己，提高自己的全面素质。
三年的大学生活,让我对电子理论知识有了一定的了解,但实践出真知,唯有把理论与实践相结合,才能更好地为社会服务，这次毕业设计提高了我的动手能力,同时也让我了解到了自己的不足,我会继续努力,完善自我,.对于学校的精心安排
和指导老师的用心辅导非常感谢。但是毕业设计也暴露出自己专业基础的很多不足之处。比如缺乏综合应用专业知识的能力，对材料的不了解；还有在绘制图纸的过程中对软件的熟悉度，等等。通过这样一次的经历我对自己所缺乏的与学到的都有了很深刻的了解。
虽然马上要毕业了，但是自己的求学之路还很长，以后更应该在工作中学习，努力使自己成为一个对社会有所贡献的人，为中国机械产业添上自己的微薄之力。