自动切皂机的设计

2023-02-21卢彬奚霞桑晶

现代制造技术与装备 2023年1期

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]。