一种新型自动刷鞋机的设计

姜晓雨 李景春 吕晓萌

（沈阳航空航天大学，辽宁 沈阳 110000）

一种新型自动刷鞋机的设计

姜晓雨 李景春 吕晓萌

（沈阳航空航天大学，辽宁 沈阳 110000）

本文设计了一款自动刷鞋机，通过PLC控制，实现刷鞋机的完全智能控、利用带传动及凸轮机构传动，对鞋子内外表面进行反复刷洗，达到刷净的目的。该自动刷鞋机市场前景广阔，效率高，工作稳定，自动化程度高，安全可靠。

刷鞋机；PLC；自动控制；市场

本文是沈阳航空航天大学2014年度“大学生创新创业训练计划”立项项目的阶段性成果，项目编号为DCX142001

一、研究背景

随着人类社会的发展，生活的进步，精神及物质生活的丰富，时间越来越成为人们目前最宝贵的东西，同时也是人类生活中最重视的东西。与此同时，人们对物质生活的要求越来越高，对衣着的要求也越来越高。通过一个人的鞋子，便可以判断出一个人的生活质量，精神面貌及他的素质修养。然而随着现代人们工作和生活节奏的加快，刷鞋的便捷性越来越成为广大人们的生活需求。因此，解决这个问题的自动刷鞋机具有无限宽广的市场潜力。自动刷鞋机取代手工刷鞋的想法便由此产生。

目前市面上大多数的刷鞋机都是在现有洗衣机的基础上进行改造而成，这种方案对鞋子的内部损害严重，而且使鞋子变形严重且对鞋子的形状也有较高的要求，这也影响了鞋子的耐穿性及舒适性。同时，用洗衣机或者手工刷鞋时，我们只是将洗衣粉或洗衣液简单地涂在鞋刷上或者需要刷洗的部位上，当鞋子浸入水中时，洗衣粉或洗衣液便会迅速地溶解到水盆之中，既浪费了洗衣粉和洗衣液，又不能使其在需要刷洗的部分充分作用。而且，鞋子的内部我们用普通鞋刷很难刷到的，通常在刷洗当中会出现无法将内部完全刷到的方法。

二、刷鞋机的设计

（一）机械系统原理设计

此次设计的自动刷鞋机由外筒、内滚刷、外滚刷、多速电机、注水装置、支撑装置、传动装置、计时装置、带及带传动装置、报警装置等组成。将电机产生的动力传送至内筒及外筒，采用继电器的方式来控制水的注入及实现电机的正反转。为实现多方位刷鞋的功能，采用固定鞋子，毛刷往复运动的方法来模拟手动刷鞋的动作，从而可以对鞋子内部和外部进行完全彻底地清洗，本设计由两套走来着独立的机械系统组成。一是清洗鞋子内部，内滚刷采用带传动的方法，通过毛刷在鞋内的往复运动，实现内部的清洗；鞋子外部采用凸轮机构，电机通过凸轮与前后传动机构相连接，传动机构带动前后毛刷做往复运动，进行外表面的清洗。系统设计如图1所示。

（二）控制系统原理设计

系统主要由可编程控制器（PLC）、计时器、水位检测系统、注水系统、注液系统、排水系统、变频调速系统、报警系统及动力系统共同组成，利用计时器、变频传感器来实现电机的自动化控制。其工作方式如图2所示。

自动控制系统以可编程控制器为核心，接受启动及停止按钮、洗涤程度按钮、水位控制传感器、质量传感器、计时器等的信号输入，通过程序控制注水排水电磁阀、注液器、电机等执行机构，来实现刷鞋机的自动刷鞋控制。其工作流程如图3所示。当按下启动按钮，系统开始工作，当用户选择洗涤强度后，系统开始自动注水，当水位达到预定水位后，水位控制传感器输出反馈信号，可编程控制器收到反馈信号后控制注水系统停止注水，注液器开始注入洗衣液，当洗衣液减少量达到预定值后，重量传感器反馈信号，滚刷开始工作，电机正转，当达到时间t1后，电机反转，达到t2后，滚刷再次反转，如此循环，当达到T后，滚刷停止工作，排水系统启动，当达到最低水位时，停止排水，开始注水，进行二次刷洗，循环工作至预定次数后，洗涤工作完成，启动报警程序通知用户，当运行10s后结束全部过程并自动关机。

三、前景分析

随着经济社会的纵深发展和人们物质生活水平的不断提高，人们的购买力也自然而然地大大增长，鞋子作为人们每天生活必不可少的生活必需品，为我们带来舒适、温暖、美观的同时，我们对鞋子的清洁也提出了更高的要求，随之而来的还有对那一双双鞋子清洗问题的苦恼。通过网上资料显示，目前我国大多数人还处于中产阶级以下，其中约有30%左右为中产阶级，人口基数大，需求量大，还有客观数量的潜在客户。目前市面上擦鞋机、修鞋机随处可见，却尚未出现自动刷鞋机类似的产品，所以目前自动刷鞋机属于市场空缺状态，而本次所研究的自动刷鞋机很好地填补了市场空缺，所以企业的利润将相当可观。

通过近几日对社会上各类人群进行的关于日常生活中刷鞋存在的弊端与问题的社会调研，归纳总结的数据如图4所示。

通过图4统计数据我们可以发现，人们对于日常生活中刷鞋的烦恼35%集中在刷鞋“用时较长”方面。现代人生活节奏越来越快，尤其是正处于事业拼搏期的年轻人，更无法拿出长时间来处理这种日常清洁琐事上，这显然是传统手动刷鞋的一大重大弊端。其次便是刷鞋“不干净”、“干洗店价格高”等方面；而此次设计的自动刷鞋机有效地避开了传统人工刷鞋的弊端，对刷鞋的工作方式进行了创新型设计，完成刷鞋从手工刷鞋到自动刷鞋的跨越。

在社会的快节奏的工作状态中，自动刷鞋机将会因为它的自动、智能、高效为现代社会中的人们节约大量的个人时间，从而创造更多的社会价值。与此同时，自动刷鞋机的出现也代表了社会的进步，通过可编程控制器实现对工作方式的控制，也为将来的智能社会打下良好的基础。

结语

本设计采用了创新型的设计，通过PLC的控制，实现了完全自动化的刷鞋过程。它既可以对鞋子的内外表面进行全面彻底地清洗，还可以通过输入刷洗强度，实现对不同类型鞋子不同程度地清洗，具有高效性、适用性、经济性、实用性的特点，可适用在家庭、酒店、洗衣店等多种场合。通过此创新型设计，可是使人们放开双手，用自动刷鞋机代替传统刷鞋，实现创新型生活，为人们带来更多便捷与舒适。

［1］杨松华.机械原理［M］.北京：北京大学出版社，2011.

［2］成大先.机械设计手册［M］.北京：化学工业出版社，2010.

［3］张均.可编程控制原理及应用［M］.北京：中国铁道工业出版社，2007.

［4］孙卫青.机电一体化技术［M］.北京：科学出版社，2012.

［5］王文华.基于PLC控制的多方位自动刷鞋机［J］.轻工机械，2014（3）：77-79.

In order to fill gaps in the market of shoe machine， design an automatic machine， through the coordination of PLC，timer， water level sensors and quality sensor， to achieve full control of intelligent shoe machine. Using a belt drive and a cam mechanism， through hard and soft brush， all kinds of shoes inside and outside surfaces repeatedly brushing， to make the shoe clean. The automatic shoe brush machine market prospects， high efficiency， stable， high degree of automation， safe and reliable； market prospects， fully adapt to the rhythm of today's society， liberating the human's hands and reducing the trouble of washing shoe-s，truly intelligent production， convenient ， and promote smart social progress.

Shoe Machine；PLC：Automatic Control；Market

TH133.35

A

本文是沈阳航空航天大学2014年度“大学生创新创业训练计划”立项项目的阶段性成果，项目编号为DCX142001。