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自动切皂机的设计

2023-02-21

现代制造技术与装备 2023年1期
关键词:盒体棘轮皮带轮

卢 彬 奚 霞 桑 晶

(南京机电职业技术学院 机械工程系,南京 211300)

创新推动着人类进步和社会发展。从技术角度理解,创新有助于技术的突破。从工程应用角度理解,创新是发现问题和解决问题的方法[1]。现在酒店、旅馆和浴室的商家会给顾客提供一次性肥皂或香皂,用来洗手、洗衣和洗澡。有时肥皂使用一次就被扔掉,既不环保又造成了资源浪费。针对存在的问题,笔者基于SoildWorks软件创新设计了一款自动切皂机。该切皂机可根据用户实际需求用多少切多少,减少资源浪费。

1 技术方案描述

基于SoildWorks软件设计的自动切皂机如图1所示。

图1 自动切皂机

自动切皂机包括盒体、盒体内的切割机构、滑盒、传动机构以及压紧机构。切割机构包括盒体顶面凸出的按钮、用于切割肥皂的刀片及拨片。传动机构包括传动连接的齿轮装置和皮带。拨片位于齿轮装置的一侧。自动切皂机工作时,拨片拨动齿轮装置带动皮带转动。滑盒设于皮带上。压紧机构位于齿轮装置的轴向一端,并从轴向上压紧齿轮装置,以防止拨片复位时齿轮装置反向转动。肥皂设于滑盒上,滑盒运行方向的末端设有出口。

2 自动切皂机的结构设计

如图1所示,盒体包括上盖和下盖。下盖和肥皂位置对应处设有底板。底板可拆卸,放便肥皂的更换。上盖的内壁设有限位块,以限制肥皂的滑行空间。下盖的底部设有挂钩。

图1 切皂机盒体

如图2所示,自动切皂机的切割机构包括横梁和复位件。复位件弹性设于横梁的底部,横梁架设在皮带的上方,按钮设于横梁的上部,刀片和拨片均悬置在横梁上。滑盒为U形架,通过螺钉与皮带连接,位于肥皂远离出口的端部,便于推动肥皂朝出口的方向移动。

图2 切皂机盒体除去上盖后的角度

压紧机构包括压紧轴、拨动件、压紧轮、弹性件和拨动开关。压紧轴安装在盒体上,与盒体接触部位设有抵持块。压紧轮套设在压紧轴上。弹性件套设于压紧轴上,位于压紧轮与抵持块之间。拨动件的一端与压紧轮抵持,另一端与拨动开关连接。拨动开关位于盒体的背面,盒体的背面设有便于拨动开关滑行的槽口。拨动开关在所述槽口内的滑行方向为远离齿轮装置的方向。弹性件自由伸展时会与压紧轮之间、压紧轮与齿轮装置之间相互抵持。拨动开关拨动后,弹性件受力压缩,且压紧轮与齿轮装置不接触。

如图3所示,自动切皂机传动结构的齿轮装置包括棘轮、主动齿轮和从动齿轮。拨片的拨动端悬置于棘轮上棘爪的上方,棘轮和主动齿轮套设在压紧轴并同步转动,从动齿轮与主动齿轮啮合。皮带数量为2条,通过4个皮带轮张紧。齿轮装置设于其中1个皮带轮的一侧。该皮带轮与齿轮装置上的从动齿轮同轴连接并同步转动。

图3 切皂机除去盒体后的角度

3 自动切皂机的工作过程

3.1 切割肥皂的过程

自动切皂机通过挂钩安装在墙壁,出口朝下。顾客需要肥皂时,按下按钮,复位件受力压缩,拨片下行运动并拨动棘轮转动,与棘轮同轴转动的主动齿轮带动从动齿轮转动,从动齿轮又带动同轴皮带轮转动,皮带受力转动并带动滑盒朝出口的方向移动。通过皮带转动,带动滑盒运动1 mm(拨片拨动棘轮一次,棘轮转动30°,皮带轮转动15°,皮带轮分度圆直径Φ6.5 mm,滑盒移动1 mm),肥皂移动到位。继续按压按钮,横梁继续带动刀片下行运动,开始切割肥皂。肥皂切割完成后,松开按钮,横梁在复位件张力作用下开始复位运动。当拨片再次接触到棘轮时,棘轮受到压紧轮的压力作用,使转动摩擦力增大,此时拨片无法带动棘轮逆向转动。拨片经过棘轮处发生弹性形变,横梁移动到初始位置,完成一次切割肥皂[2]。

3.2 更换肥皂的过程

肥皂使用完后需要更换,此时需要将滑盒恢复到初始位置。拨片位于棘轮的正上方,且二者只要有微量间隙,棘轮均将无法逆向转动。此时要将按钮按到合适位置,给予棘轮转动的自由空间,然后拨动开关朝远离棘轮的方向拨动。弹性件受力压缩,释放对压紧轮产生的压力。压紧轮不对棘轮压紧,此时棘轮因没有外界阻力作用可以自由转动,将滑盒拨动到初始位置,安装上肥皂即可[3-4]。

4 自动切皂机的实施效果

(1)自动切皂机通过按压按钮,使得拨片可以拨动棘轮转动,并带动皮带转动,皮带将滑盒往出口方向带动,通过下压按钮,刀片下行运动切割肥皂并从出口处滑出,即可实现用多少切多少的目的。

(2)通过设置压紧机构可以防止切割机构复位,拨片带动棘轮转动,使棘轮无法逆向转动,保证肥皂在用完前会一直往出口方向移动,确保每次切割均能精准切割肥皂。

(3)压紧机构方便更换添加肥皂。更换肥皂时,滑盒需恢复到初始位置,并按下按钮使棘轮逆向转动,给予棘轮自由转动的空间,再拨动开关,使压紧机构上的压紧轮与传动机构上的棘轮分离。此时,整个传动机构上无外界阻力,可以使滑盒恢复到初始位置,装上新肥皂即可重新使用[5]。

5 结语

该自动切皂机结构简单、操作方便且制作成本低,可根据用户需求实现用多少切多少的目的,可以广泛应用于酒店、旅馆和浴室,既方便又卫生。

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