自动擦鞋机的设计[单片机]（全套含CAD图纸）
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- 广东技术师范学院天河学院 本科毕业设计开题报告 题 目： 自 动 擦 鞋 机 系 别 ： 机 电 工 程 系 专 业 ： 机 械 设 计 制 造 及 其 自 动 化 姓 名 ： 学 号 ： 2010020143203 指导教师 ： 刘志刚 年 月 日 - 1 - 本科毕业 设计 开题报告 系 别 机电工程系 专业 机械设 计制造及其自动化 班级 本机制 101 姓名 学号 联系方式 题目 自动擦鞋机 的设计 一、 选题背景 全自动擦鞋机设计是一个实用课题。对皮革行业来讲，擦鞋机发展好坏起着举足轻重的作用。通过参考、对比目前市场上已经研发或投入使用的擦鞋机，我发现很多技术还有待改良更新。皮革机械没有专门的学术系统支持，从事这方面研究的人才也是屈指可数，在擦鞋机这一块更是寥寥无几。目前市场上擦鞋机多采用无变速机构的直流马达带动，通过简单的旋转运动达到擦鞋的目的。其原理简单，功能单一，无法真正实现自动化。本次设计通过运用机械原理和机械设计等知识，已经在理论上初步实现了擦鞋机的自动化。与以往擦鞋机的不同之处就在于不需要鞋去适应旋转马达，所有机构只有少数地方沿袭之前的风格。本次设计由老师全程指导，主要运动部分设计大多出自老师的指点。包括关键部分的侧面擦鞋机构、为适应不同鞋码的底面滑板机构、擦鞋采用的电动小马达、所有齿轮采用的轴承座和用角钢焊接的支架等。整个擦鞋系统机构简单，制造成本和难度都很低。 就实际意义来讲，擦鞋行业在中国并不算萧条。无论是城乡小镇、还是繁华都市，随处都可以看到那些擦鞋者的身影。他们中大多数还无法形成规模和影响力 ，相反现出表出的是争锋相对的排挤和竞争，所以这些擦鞋者的经济收益并不乐观。除此之外，还有一部分比较上规模的擦鞋商，比方说翰林擦鞋。翰林擦鞋有很多的连锁店，已经具有一定规模，一般情况下擦拭一双皮鞋的价格不会低于五元，当然具体还按鞋油的档次配合定价。事实上翰林擦鞋目前采用的依旧是人力擦鞋，或者采用市面上那种马达回转的擦鞋机。我个人觉得这种问题出现的主要原因就是擦鞋机的生产商没有投入太多精力与成本。本次设计的擦鞋机，我初步估计制造成本不会高于 300 块，不用到任何非机械原件，原理简单，操作容易。如果用在擦鞋店， 只需把鞋子上方加一个受载装置即可。平均每十分钟擦一双鞋，机器损耗的部分不会超过 5 毛钱。这样下来，一个擦鞋店在投入成本一样的情况下，生产效率可能要翻几倍， 二 、课题 设计 题的内容 自动擦鞋机它是控制器， 电机 ， 感应线，毛刷，油杯及外壳组成。 软硬毛刷 (布毛刷 ,塑料毛刷分布两侧 ,左右各两个 )； 红外线感应器（自动型使用；手动型，直接用电源开关即可）； 线路板 (即控制感应器 ,手 动开关 ,电机 ,及电源显示灯 )；外壳（目前市场上主要有木质及铁质外壳），- 2 - 油杯（它是由一个小弹簧，玻璃珠，及油嘴组合成套） , 将上述配件装配起来，即可。 自动擦鞋机应用：家庭、小型办公室或作为礼品 电源种类：交流 额定电压： 220V/50入功率： 45W 噪音： 52电机转数： 1400 转（ 50） 外形尺寸： 35.5 cm x 20 cm x 27 身重量： 6动：感应式 颜色：金色 银色 黑色 题的目的 擦鞋机， 又可以称 自动擦鞋机 ， 全自动擦鞋机，感应擦鞋机，电动擦鞋机，擦皮鞋机。随着社会的高速发展，生活水平的不断提高，人们对衣着外表的要求也越来越高。皮鞋光亮，既体现人的精神 面貌，又反映人的素质修养。人人都穿鞋，穿鞋就离不开擦拭。因此，解决此项服务的全自动擦鞋机具有广阔的市场潜力。随着现代人工作和生活节奏的加快，人们无暇把时间浪费在手握鞋刷两手油上，人工擦鞋既费时又费力。全自动擦鞋机取代传统的手工擦鞋便应运而生。 题的 意义 本自 动擦鞋机采用超宁静、耗电省的耐用马达，最适合刷鞋的马达转速及马达扭距力。擦鞋刷选用优质毛制成，柔软有弹性，不伤鞋面，让你轻松自如全面地抛亮鞋面，均匀透亮，洁净如新。擦鞋机采用特种间歇式免烧环电机，红外感应原理，首自创了伸脚既开，抽脚自停的全自动经典产品，满足了现代人活生的愉节奏，高品位的需求。 献综述 我国随着社会的高速发展，生活水平的不断提高，人们对衣着外表的要求也越来越高，现代人工作和生活节奏的加快，人们无暇把时间浪费在手握鞋刷两手油上，人工擦鞋既费时又费力。全自动擦鞋机取代传统的手工擦鞋便应 运而生。皮鞋光亮，既体现人的精神面貌，又反映人的素质修养。人人都穿鞋，穿鞋就离不开擦拭。因此，解决此项服务的全自动擦鞋机具有广阔的市场潜力。 擦鞋项目在中国乃至世界一直是盛久不衰的谋生项目 ,自从诞生了皮鞋就诞生了这个行业 ,，过去两把凳子、两把鞋刷、几盒鞋油和抹布即可随意地从事这种既简单又投资小见效快的小谋生项目！ 随着我国经济的发展，人民生活水平的提高，这种地摊式的擦鞋越来越不能全方位地满足消费者的需求了，他们只能在街头和巷尾经营，很难登大雅之堂，其它地方都是会被行政执法和城管和所禁止的，比如政府机关、商 业写字楼、商业街、高尚住宅等有秩序的公共场所是不允许经营的。 - 3 - 因应这一市场需求，深圳市思科铭科技有限公司自行研制了获得国家实用型新技术专利产品 不仅功能齐全，可多方位擦拭皮鞋（自动喷油在鞋面）；而且外形美观、实用大方；擦鞋机的上方还配有灯箱做为广告载体，灯箱可选用多种方式承载广告，包括单一画面的灯片式，动感画面方式，感应式的魔镜，以及可放置录像，图片等电脑广告。灯箱广告位可以出租给其它需要做广告宣传的人士，因此也可以产生广告位出租产生的经济收益。 只要是人流量大的地方都是我们 产品能够契入的终端市场，比如大型商场及超市、高尚住宅区、政府机关、商业写字楼、知名企业、电信及联通营业部、科研院校、正规医院、豪华宾馆、大型酒店、房地产营销部、休闲会所、 机场等等。 三 、 课题研究现状 外研究现状 国外 自动擦鞋机以为客户创造价值的理念，强大的品牌扩张能力 ,拥有自己独特的技术与独创品牌 ,被广大消费者迅速接受，向顾客提供优质稳定的产品和服务，努力帮助客户解决生产过程中存在的工艺难题，用心的去感受他人的需要，提升客户价值、帮助客户成功。 近年来， 国外 自动擦鞋机擦鞋巾鞋油之所以能取得这 么好的成就是来自于能够准确把握当地市场需求的多变化，既能根据消费需求研发、生产出针对性的各种鞋油产品，又能依靠不断的创新创造消费着需求，从而成为国内鞋油的引领者。特别是其推出的水性液体鞋油、一次性擦鞋纸相继推出了特高光鞋油、擦鞋巾鞋油、膏状鞋油、海绵鞋油等颠覆性的产品，受到消费者的青睐，真正实现了高速增长，澳达牌擦鞋巾鞋油用现代先进的环保工艺，取代传统的操作模式既方便又快捷，真正实现了低能耗、无污染，完全符合国家提倡的创建高新科技企业及环保要求，澳达模式的出现，改写了街头擦鞋业的历史，划时代的把擦鞋这项古老 的职业引入室内，创造了一个全新的产业，开启了皮革护理行业的新时代。 根据市场需求，目前几乎所有人都喜欢买皮鞋穿，然而皮鞋穿久了就会直接影响到个人形象问题，可是话说穿皮鞋的讲究真是有很多的学问，单从分类来说就有许多保养皮鞋的小技巧，比如： 1、鞋不穿时应放通风处，切忌阳光下曝晒，否则鞋易变形。 2、皮鞋切忌浸入水中，如果浸入水中过量水份会出现盐霜，并且影响皮革的延伸性与抗强度，而且再穿时会有发硬的感觉，鞋易变形。 3、皮鞋不要与他人交叉着穿，不然会有明显的变形，因为人的脚型是有差的 ，鞋穿着一定时间后会与穿着人的脚趋于一致。 4、皮鞋收藏时要用不着鞋油滋润革面，鞋腔内放入定型纸与干燥剂，放于通风处。 5、如要皮鞋乌黑发亮，打完鞋油后，洒上一些水，再用柔软的布擦拭。 6、擦皮鞋时，- 4 - 如果加涂一层蜡，然后用布或旧丝袜，鞋子会光亮如镜。 7、如果发现皮鞋上有小裂痕，只要涂上少量蛋青，即可弥合，再涂上鞋油，皮鞋就会光洁如新。 8、如果鞋油用完了，可用冷霜代替，这样不仅把脏的地方擦干净，皮面也会更加光这泽柔软。 展望未来，我们深信自动擦鞋机 将有越来越大的发展 前景。 内研究现状 擦鞋行业在中国并不算萧条。无论是城乡小镇、还是繁华都市，随处都可以看到那些擦鞋者的身影。他们中大多数还无法形成规模和影响力，相反现出表出的是争锋相对的排挤和竞争，所以这些擦鞋者的经济收益并不乐观。除此之外，还有一部分比较上规模的擦鞋商，比方说翰林擦鞋。翰林擦鞋有很多的连锁店，已经具有一定规模，一般情况下擦拭一双皮鞋的价格不会低于五元，当然具体还按鞋油的档次配合定价。事实上翰林擦鞋目前采用的依旧是人力擦鞋，或者采用市面上那种马达回转的擦鞋机。我个人觉得这种问题出现的主要原因就是 擦鞋机的生产商没有投入太多精力与成本。本次设计的擦鞋机，我初步估计制造成本不会高于 300 块，不用到任何非机械原件，原理简单，操作容易。如果用在擦鞋店，只需把鞋子上方加一个受载装置即可。平均每十分钟擦一双鞋，机器损耗的部分不会超过 5 毛钱。 四 、 课题设计方案 计方案 选型与分析 方案一：采用各类数字电路来组成擦鞋机的控制系统，对外围红外信号进行处理。本方案电路复杂，灵活性不高，效率低，不利于擦鞋机智能化的扩展，对各路信号处理比较困难。 方案二：采用 片机来作为整机的控制单元。红外线探头采用市面上通用的发射管以及接收管组成简易的遮挡式红外发射与接收电路，将感应到的红外信号通过三极管的工作状态转化为数字信号送到单片机系统处理。此系统比较灵活，采用软件方法来解决复杂的硬件电路部分，使系统硬件简洁化，各类功能易于实现，能很好地满足题目的要求。 基于单片机的自动擦鞋机主要由输入、控制系统和输出三部分组成。输入部分主要包括电源电路和红外发射与接收电路；控制系统部分主要有单片机和外围电路（上电自动复位电路、时钟电路、显示电路）组成，该部分是整个系统电路的核心；输 出部分由驱动电路组成。基于单片机的自动擦鞋机主要通过红外发射与接收电路检测信号，运用单片机的运算和处理能力来实现擦鞋机的转动，并通过显示电路显示其工作状态。 - 5 - 方案三： 擦鞋机的动力系统采用简单的 列直流电机，整个机体若不包括广告部分高不过 30 公分，体积小。减速部分支架用角钢焊接，其余部分用薄铁皮包裹即可，重量在 30速部分齿轮为开式传动，对灰尘油污都不敏感。 比较以上 三 种方案的优缺点， 方案一与二主要靠单片机控制，可只能擦除上表面的灰尘，无法擦除侧面和底面的灰尘， 方案 三 简洁、灵活、可扩展性好，能达到题目的设计要求，因此采用方案 三 来实现。 案的确定 擦鞋机的动力系统采用简单的 列直流电机，整个机体若不包括广告部分高不过 30公分，体 积小。减速部分支架用角钢焊接，其余部分用薄铁皮包裹即可，重量在 30内。减速部分齿轮为开式传动，对灰尘油污都不敏感。再者擦鞋机本身属于小负载低功率机构，对所选材质强度韧度要求不高。所以本次设计并不是纯理想构思，而是确实有实现的可能。 这次设计运用到了大量的曾经所学的机械相关知识。包括曲柄滑块机构，齿轮系传动，凸轮设计、齿面接触疲劳强度校核，轴系部分脉动循环许用弯曲应力计算，以及各种键、轴承、弹性垫片等零部件的选用原则等等。 案的特点及创新 采用简单的 列直流电机 ,高不过 30 公分，体积小 , 重量在 30内。 为 了解决入室换鞋的问题，市场上出现一种擦鞋用具 ，就是 放置在门口地板上 的可以用来擦 拭 鞋底的方形辅垫，但 是 这种 铺 垫 不仅 容易重复污染鞋底， 而 且 擦拭鞋底时 比较费力 ，并且铺垫还不便于清洗 。 普通的 用于宾馆、商店等场所的 电动 擦鞋机，主要由壳体、电动机、机械传动部分和 鞋面 擦鞋刷组成，但是它一般仅 仅 用于 对 皮鞋上表面的擦拭， 当需 要清洁鞋底 时 就相当 麻烦，如脱鞋或翻转脚底。所以难以很好的解决 入室换鞋的问题。 该擦鞋机鞋底刷的设计可使人们不需要 脱鞋，只要把脚踏在其挡脚护栏上，接通电源，就能清洁鞋底，从而达到入室 不用换鞋的目的。 鞋底 擦鞋刷的侧面设有踏脚用的挡脚护栏。擦鞋刷的杆部要低于挡脚护栏的外侧，而刷毛- 6 - 部分则要高出，以保证鞋踏在挡脚护栏上时，即不会防碍擦鞋刷杆部的运动，又可以使刷毛起到清洁鞋底的作用。 鞋底擦鞋刷 设 计 成鞋刷朝上方作用的平置式 刷轮 ， 当人们需要 使用时只要 将脚踏在 挡脚护栏上， 就 可 以 完成清洁鞋底的目的。 擦鞋刷的下部设置 一个 贮灰槽， 可以方便地 收集、清扫 清洁鞋底后留下的 灰尘， 从而达到环保的目的 。 这个 贮灰槽可 以设计 成能 够 装卸的活动件 ，这样贮灰槽就能够方便的清洁和更换 。 鞋底 擦鞋刷 的 机械传动的部分， 设计成 装有 刷毛的皮带轮。 在 踏脚用的挡脚护栏 的设计上 ，为 了 方便 人们的 操作 以及对踏脚用的 挡脚护栏 的清洁 ， 将挡脚护栏 设计 成能 够 装卸的活动件 ，这样既可以方便人们更换 挡脚护栏 ，又能达到环保的目的。 将 机械传动部分和擦鞋刷之间 的连接方式设计 成能 够 装卸的连接方式， 可以方便人们 替换擦鞋刷，擦鞋刷的杆部和刷毛之间 也设计 成能 够 装卸的连接方式。 这样人们就能够方便的更换所需要更换的零件，从而大大的提高了该擦鞋机的通用性。 本 鞋底擦鞋刷的 优点在于： （ 1） 适用性广，如宾馆、居室、电梯口等 对地板清洁度要求高的 场所均可 以 安放。 （ 2） 该鞋底擦鞋 刷 使用方便，只 需要 将脚踏在脚护栏上， 就 可 以 达到清洁鞋底的目的。 为 了 方便操作 而设计了 鞋油储量显示装置，该装置可由推动头控制的另一推动元件驱动其工作，显示鞋油储量，显示装置有小型照明装置清晰显示。 压板带有与腔体内壁相配台的导向凸缘，保证压板平稳前进，为加强压板平稳性。推动头可设置多个，与压板同时接触。 贮油腔的 出油口 为 多条缝， 出油口 为多列排列。出油口直接与刷体毛触面接触，向毛触面供油，再由毛触面将鞋油涂敷予鞋面。 综上所述， 本 鞋油供油装置 采用棘轮加压机构，在加油间隙能对腔体保持恒定压力使每次加油动作均能可靠 地注出鞋油，其注出量由棘轮转过的齿数较准确地控制采用条排孔状出油口保证鞋油较均匀地注出，巧妙利用细缝或小孔中鞋油干结对脏内鞋油的自动隔离作用、有效地防止因鞋油大量干结而无法使用。带有小型照明装置的鞋油储量显示装置使其操作十分直观。 五 、预期 结果 通过上网查阅资料、翻阅相关书籍，在市场对 自动擦鞋机 进行了详细的市场调查，来研究 自动擦鞋机 的工作原理及结构并对自动擦鞋机的发展趋势进行了考查探究。最终我组选择牧田自动擦鞋机为例，将其拆分进行自动擦鞋机的内部结构分析、计算及三维结构设计，运动分析，各零件的连接分析与设 计。另外运用三维建模软件做出了三维模型，在不同角度和部位做了爆炸图以便更好的分析其内- 7 - 部结构、连接方式和运作方式，运用 行了典型零件的三视图绘制。最后对其外形进行了构思创意设计。 不仅让我的设计思维得到了锻炼，难能可贵的是不知不觉中已经将大学四年的知识巩固了一遍。即将走上社会，所谓“临阵磨枪，不亮也光”，这次设计给我带来的裨益是不言而喻的。可惜的是之前磨砺的太少，几乎都没有独立去完成过有关机械设计方面的任务，这次设计也算是可以弥补大学四年的遗憾了。 六、 设计主要步骤 （介绍主要设计过程及 设计说 明书 提纲） 第 1 章 绪论 . 2 言 . 3 动擦鞋机 研究现状 . 3 动擦鞋机 发展趋势 . 3 第 2 章 资料查询与市场调研 . 4 料查询 . 4 动擦鞋机的市场调研 . 5 第 3 章 总体方案设计 . 7 动擦鞋机工作原理分析与说明 . 7 动擦鞋机的总体结构设计 . 10 型机构设计 . 11 流电动机 . 11 间齿轮结构 . 13 面刷轮的原理设计 . 底刷的原理设计 . 油装置的 原理设计 . 第 4 章 自动擦鞋机 结构设计 第 4 章 自动擦 鞋机 结构设计 .
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