畢業(yè)設計（論文）-自動擦鞋機的設計

PAGE57PAGE1XX大學畢業(yè)設計(論文)自動擦鞋機設計所在學院專業(yè)班級姓名學號指導老師年月日 PAGEII摘要本擦鞋機是采用紅外線發(fā)射、接收、集成電路控制的新一代電器產品，設計合理、操作簡便。伸腳既開，抽腳延時15秒關閉，全自動工作。您要做的就是把腳伸進擦鞋機，其他的事情全部由它來完成。本設計應用單片機設計一個自動擦鞋機?；趩纹瑱C的自動擦鞋機的硬件構成包括變壓器、穩(wěn)壓集成模塊7805、紅外發(fā)射與接收管、AT89C51芯片、L293D芯片等組成的電源電路、紅外發(fā)射與接收電路、單片機系統控制電路、電機驅動電路和顯示電路。單片機系統控制電路用來控制整個系統的正常運行，是整個系統的核心。該系統主要通過紅外發(fā)射與接收電路檢測信號，運用單片機的運算和處理能力來實現擦鞋機的轉動，并通過顯示電路顯示其工作狀態(tài)。關鍵詞：擦鞋機；自動投幣機；滾動廣告；單片機AbstractTheshoepolisheristheuseofanewgenerationofelectricalproducts,integratedcircuit,receivingtheinfraredemissioncontrol,reasonabledesign,easyoperation.Thefootisopen,oilfoot15seconddelayshutdown,automaticwork.Allyouhavetodoisputmyfootshoepolisher,otherthingsaredonebyit.Thedesignandapplicationofsinglechipmicrocomputertodesignanautomaticshoemachine.Basedonsingle-chipmicrocomputerautomaticshoemachinehardwareincludingvoltagetransformer,theintegratedmodule7805,infraredemittingandreceivingtube,AT89C51chip,L293Dchipandothercomponentsofthepowercircuit,infraredemittingandreceivingcircuit,SCMsystemcontrolcircuit,motordrivecircuitanddisplaycircuit.Thenormaloperationofthecircuitisusedtocontrolthewholesystemcontrolledbysinglechipmicrocomputersystem,isthecoreofthewholesystem.Thesystemmainlythroughinfraredemittingandreceivingcircuittestingsignals,theuseofsingle-chipcomputingandprocessingpowertorealizeshoemachinerotation,andthroughthedisplaycircuitshowsitsworkingstate.Keywords:shoecleaningmachine;automaticcoinmachinerollingadvertisement;singlechipmicrocomputer;目錄摘要 IIAbstract III1緒論 11.1課題研究意義 11.2國外研究現狀 21.3國內研究現狀 32自動擦鞋機的總體方案設計 52.1方案一 52.2方案二 52.3方案三 52.4方案的確定 52.5方案的特點 62.6本課題的設計 73 投幣機部分結構設計 83.1結構方案原理說明 83.2設計要求 163.2初步確定設計尺寸 163.3電機功率計算 163.4選擇翻轉軸的材料 173.5初算軸徑 183.6結構設計 183.7校核軸和軸承 183.8軸承壽命校核 213.9鍵的設計與校核 214滾動廣告機構設計 224.1整體概述說明 224.2齒輪模數選擇 254.3齒輪結構設計 254.4傳動軸的直徑估算 274.5確定各軸轉速 274.6傳動軸直徑的估算：確定各軸最小直徑 274.7鍵的選擇 284.8傳動軸的校核 294.9鍵的校核 294.10齒輪校驗 304.11軸承的校核 324.12軸組件設計 335擦鞋機構設計 355.1擦鞋主要結構原理 355.2電機的選擇 365.3刷輪軸的設計 365.4刷毛的設計 375.5供油裝置的結構設計 37第6章自動擦鞋機電路設計 386.1概述 386.2電源電路設計 386.3紅外發(fā)射與接收電路 406.4紅外發(fā)射與接收電路的工作原理 416.5電機驅動電路 426.6電源電路的調試 43結論 45致謝 46參考文獻 471緒論1.1課題研究意義擦鞋機，又可以稱自動擦鞋機，全自動擦鞋機，感應擦鞋機，電動擦鞋機，擦皮鞋機。隨著社會的高速發(fā)展，生活水平的不斷提高，人們對衣著外表的要求也越來越高。皮鞋光亮，既體現人的精神面貌，又反映人的素質修養(yǎng)。人人都穿鞋，穿鞋就離不開擦拭。因此，解決此項服務的全自動擦鞋機具有廣闊的市場潛力。隨著現代人工作和生活節(jié)奏的加快，人們無暇把時間浪費在手握鞋刷兩手油上，人工擦鞋既費時又費力。全自動擦鞋機取代傳統的手工擦鞋便應運而生。我國隨著社會的高速發(fā)展，生活水平的不斷提高，人們對衣著外表的要求也越來越高，現代人工作和生活節(jié)奏的加快，人們無暇把時間浪費在手握鞋刷兩手油上，人工擦鞋既費時又費力。全自動擦鞋機取代傳統的手工擦鞋便應運而生。皮鞋光亮，既體現人的精神面貌，又反映人的素質修養(yǎng)。人人都穿鞋，穿鞋就離不開擦拭。因此，解決此項服務的全自動擦鞋機具有廣闊的市場潛力。擦鞋項目在中國乃至世界一直是盛久不衰的謀生項目,自從誕生了皮鞋就誕生了這個行業(yè),，過去兩把凳子、兩把鞋刷、幾盒鞋油和抹布即可隨意地從事這種既簡單又投資小見效快的小謀生項目！

隨著我國經濟的發(fā)展，人民生活水平的提高，這種地攤式的擦鞋越來越不能全方位地滿足消費者的需求了，他們只能在街頭和巷尾經營，很難登大雅之堂，其它地方都是會被行政執(zhí)法和城管和所禁止的，比如政府機關、商業(yè)寫字樓、商業(yè)街、高尚住宅等有秩序的公共場所是不允許經營的。

因應這一市場需求，深圳市思科銘科技有限公司自行研制了獲得國家實用型新技術專利產品思科銘微電腦擦鞋機，它不僅功能齊全，可多方位擦拭皮鞋（自動噴油在鞋面）；而且外形美觀、實用大方；擦鞋機的上方還配有燈箱做為廣告載體，燈箱可選用多種方式承載廣告，包括單一畫面的燈片式，動感畫面方式，感應式的魔鏡，以及可放置錄像，圖片等電腦廣告。燈箱廣告位可以出租給其它需要做廣告宣傳的人士，因此也可以產生廣告位出租產生的經濟收益。

只要是人流量大的地方都是我們產品能夠契入的終端市場，比如大型商場及超市、高尚住宅區(qū)、政府機關、商業(yè)寫字樓、知名企業(yè)、電信及聯通營業(yè)部、科研院校、正規(guī)醫(yī)院、豪華賓館、大型酒店、房地產營銷部、休閑會所、

機場等等。1.2國外研究現狀國外自動擦鞋機以為客戶創(chuàng)造價值的理念，強大的品牌擴張能力,擁有自己獨特的技術與獨創(chuàng)品牌,被廣大消費者迅速接受，向顧客提供優(yōu)質穩(wěn)定的產品和服務，努力幫助客戶解決生產過程中存在的工藝難題，用心的去感受他人的需要，提升客戶價值、幫助客戶成功。

近年來，國外自動擦鞋機擦鞋巾鞋油之所以能取得這么好的成就是來自于能夠準確把握當地市場需求的多變化，既能根據消費需求研發(fā)、生產出針對性的各種鞋油產品，又能依靠不斷的創(chuàng)新創(chuàng)造消費著需求，從而成為國內鞋油的引領者。特別是其推出的水性液體鞋油、一次性擦鞋紙相繼推出了特高光鞋油、擦鞋巾鞋油、膏狀鞋油、海綿鞋油等顛覆性的產品，受到消費者的青睞，真正實現了高速增長，澳達牌擦鞋巾鞋油用現代先進的環(huán)保工藝，取代傳統的操作模式既方便又快捷，真正實現了低能耗、無污染，完全符合國家提倡的創(chuàng)建高新科技企業(yè)及環(huán)保要求，澳達模式的出現，改寫了街頭擦鞋業(yè)的歷史，劃時代的把擦鞋這項古老的職業(yè)引入室內，創(chuàng)造了一個全新的產業(yè)，開啟了皮革護理行業(yè)的新時代。

根據市場需求，目前幾乎所有人都喜歡買皮鞋穿，然而皮鞋穿久了就會直接影響到個人形象問題，可是話說穿皮鞋的講究真是有很多的學問，單從分類來說就有許多保養(yǎng)皮鞋的小技巧，比如：

1、鞋不穿時應放通風處，切忌陽光下曝曬，否則鞋易變形。

2、皮鞋切忌浸入水中，如果浸入水中過量水份會出現鹽霜，并且影響皮革的延伸性與抗強度，而且再穿時會有發(fā)硬的感覺，鞋易變形。

3、皮鞋不要與他人交叉著穿，不然會有明顯的變形，因為人的腳型是有差的，鞋穿著一定時間后會與穿著人的腳趨于一致。

4、皮鞋收藏時要用不著鞋油滋潤革面，鞋腔內放入定型紙與干燥劑，放于通風處。

5、如要皮鞋烏黑發(fā)亮，打完鞋油后，灑上一些水，再用柔軟的布擦拭。

6、擦皮鞋時，如果加涂一層蠟，然后用布或舊絲襪，鞋子會光亮如鏡。

7、如果發(fā)現皮鞋上有小裂痕，只要涂上少量蛋青，即可彌合，再涂上鞋油，皮鞋就會光潔如新。

8、如果鞋油用完了，可用冷霜代替，這樣不僅把臟的地方擦干凈，皮面也會更加光這澤柔軟。

展望未來，我們深信自動擦鞋機將有越來越大的發(fā)展前景。1.3國內研究現狀擦鞋行業(yè)在中國并不算蕭條。無論是城鄉(xiāng)小鎮(zhèn)、還是繁華都市，隨處都可以看到那些擦鞋者的身影。他們中大多數還無法形成規(guī)模和影響力，相反現出表出的是爭鋒相對的排擠和競爭，所以這些擦鞋者的經濟收益并不樂觀。除此之外，還有一部分比較上規(guī)模的擦鞋商，比方說‘翰林擦鞋’。翰林擦鞋有很多的連鎖店，已經具有一定規(guī)模，一般情況下擦拭一雙皮鞋的價格不會低于五元，當然具體還按鞋油的檔次配合定價。事實上翰林擦鞋目前采用的依舊是人力擦鞋，或者采用市面上那種馬達回轉的擦鞋機。我個人覺得這種問題出現的主要原因就是擦鞋機的生產商沒有投入太多精力與成本。本次設計的擦鞋機，我初步估計制造成本不會高于300塊，不用到任何非機械原件，原理簡單，操作容易。如果用在擦鞋店，只需把鞋子上方加一個受載裝置即可。平均每十分鐘擦一雙鞋，機器損耗的部分不會超過5毛錢。我國隨著社會的高速發(fā)展，生活水平的不斷提高，人們對衣著外表的要求也越來越高，現代人工作和生活節(jié)奏的加快，人們無暇把時間浪費在手握鞋刷兩手油上，人工擦鞋既費時又費力。全自動擦鞋機取代傳統的手工擦鞋便應運而生。皮鞋光亮，既體現人的精神面貌，又反映人的素質修養(yǎng)。人人都穿鞋，穿鞋就離不開擦拭。因此，解決此項服務的全自動擦鞋機具有廣闊的市場潛力。擦鞋項目在中國乃至世界一直是盛久不衰的謀生項目,自從誕生了皮鞋就誕生了這個行業(yè),，過去兩把凳子、兩把鞋刷、幾盒鞋油和抹布即可隨意地從事這種既簡單又投資小見效快的小謀生項目！

隨著我國經濟的發(fā)展，人民生活水平的提高，這種地攤式的擦鞋越來越不能全方位地滿足消費者的需求了，他們只能在街頭和巷尾經營，很難登大雅之堂，其它地方都是會被行政執(zhí)法和城管和所禁止的，比如政府機關、商業(yè)寫字樓、商業(yè)街、高尚住宅等有秩序的公共場所是不允許經營的。

因應這一市場需求，深圳市思科銘科技有限公司自行研制了獲得國家實用型新技術專利產品思科銘微電腦擦鞋機，它不僅功能齊全，可多方位擦拭皮鞋（自動噴油在鞋面）；而且外形美觀、實用大方；擦鞋機的上方還配有燈箱做為廣告載體，燈箱可選用多種方式承載廣告，包括單一畫面的燈片式，動感畫面方式，感應式的魔鏡，以及可放置錄像，圖片等電腦廣告。燈箱廣告位可以出租給其它需要做廣告宣傳的人士，因此也可以產生廣告位出租產生的經濟收益。

只要是人流量大的地方都是我們產品能夠契入的終端市場，比如大型商場及超市、高尚住宅區(qū)、政府機關、商業(yè)寫字樓、知名企業(yè)、電信及聯通營業(yè)部、科研院校、正規(guī)醫(yī)院、豪華賓館、大型酒店、房地產營銷部、休閑會所、

機場等等。2自動擦鞋機的總體方案設計2.1方案一采用各類數字電路來組成擦鞋機的控制系統，對外圍紅外信號進行處理。本方案電路復雜，靈活性不高，效率低，不利于擦鞋機智能化的擴展，對各路信號處理比較困難。

2.2方案二采用AT89C2051單片機來作為整機的控制單元。紅外線探頭采用市面上通用的發(fā)射管以及接收管組成簡易的遮擋式紅外發(fā)射與接收電路，將感應到的紅外信號通過三極管的工作狀態(tài)轉化為數字信號送到單片機系統處理。此系統比較靈活，采用軟件方法來解決復雜的硬件電路部分，使系統硬件簡潔化，各類功能易于實現，能很好地滿足題目的要求。

基于單片機的自動擦鞋機主要由輸入、控制系統和輸出三部分組成。輸入部分主要包括電源電路和紅外發(fā)射與接收電路；控制系統部分主要有單片機和外圍電路（上電自動復位電路、時鐘電路、顯示電路）組成，該部分是整個系統電路的核心；輸出部分由驅動電路組成?；趩纹瑱C的自動擦鞋機主要通過紅外發(fā)射與接收電路檢測信號，運用單片機的運算和處理能力來實現擦鞋機的轉動，并通過顯示電路顯示其工作狀態(tài)。2.3方案三擦鞋機的動力系統采用簡單的XTD系列直流電機，整個機體若不包括廣告部分高不過30公分，體積小。減速部分支架用角鋼焊接，其余部分用薄鐵皮包裹即可，重量在30kg以內。減速部分齒輪為開式傳動，對灰塵油污都不敏感。比較以上三種方案的優(yōu)缺點，方案一與二主要靠單片機控制，可只能擦除上表面的灰塵，無法擦除側面和底面的灰塵，方案三簡潔、靈活、可擴展性好，能達到題目的設計要求，因此采用方案三來實現。2.4方案的確定擦鞋機的動力系統采用簡單的XTD系列直流電機，整個機體若不包括廣告部分高不過30公分，體積小。減速部分支架用角鋼焊接，其余部分用薄鐵皮包裹即可，重量在30kg以內。減速部分齒輪為開式傳動，對灰塵油污都不敏感。再者擦鞋機本身屬于小負載低功率機構，對所選材質強度韌度要求不高。所以本次設計并不是純理想構思，而是確實有實現的可能。

這次設計運用到了大量的曾經所學的機械相關知識。包括曲柄滑塊機構，齒輪系傳動，凸輪設計、齒面接觸疲勞強度校核，軸系部分脈動循環(huán)許用彎曲應力計算，以及各種鍵、軸承、彈性墊片等零部件的選用原則等等。2.5方案的特點采用簡單的XTD系列直流電機,高不過30公分，體積小,重量在30kg以內。為了解決入室換鞋的問題，市場上出現一種擦鞋用具，就是放置在門口地板上的可以用來擦拭鞋底的方形輔墊，但是這種鋪墊不僅容易重復污染鞋底，而且擦拭鞋底時比較費力，并且鋪墊還不便于清洗。普通的用于賓館、商店等場所的電動擦鞋機，主要由殼體、電動機、機械傳動部分和鞋面擦鞋刷組成，但是它一般僅僅用于對皮鞋上表面的擦拭，當需要清潔鞋底時就相當麻煩，如脫鞋或翻轉腳底。所以難以很好的解決入室換鞋的問題。該擦鞋機鞋底刷的設計可使人們不需要脫鞋，只要把腳踏在其擋腳護欄上，接通電源，就能清潔鞋底，從而達到入室不用換鞋的目的。鞋底擦鞋刷的側面設有踏腳用的擋腳護欄。擦鞋刷的桿部要低于擋腳護欄的外側，而刷毛部分則要高出，以保證鞋踏在擋腳護欄上時，即不會防礙擦鞋刷桿部的運動，又可以使刷毛起到清潔鞋底的作用。鞋底擦鞋刷設計成鞋刷朝上方作用的平置式刷輪，當人們需要使用時只要將腳踏在擋腳護欄上，就可以完成清潔鞋底的目的。擦鞋刷的下部設置一個貯灰槽，可以方便地收集、清掃清潔鞋底后留下的灰塵，從而達到環(huán)保的目的。這個貯灰槽可以設計成能夠裝卸的活動件，這樣貯灰槽就能夠方便的清潔和更換。鞋底擦鞋刷的機械傳動的部分，設計成裝有刷毛的皮帶輪。在踏腳用的擋腳護欄的設計上，為了方便人們的操作以及對踏腳用的擋腳護欄的清潔，將擋腳護欄設計成能夠裝卸的活動件，這樣既可以方便人們更換擋腳護欄，又能達到環(huán)保的目的。將機械傳動部分和擦鞋刷之間的連接方式設計成能夠裝卸的連接方式，可以方便人們替換擦鞋刷，擦鞋刷的桿部和刷毛之間也設計成能夠裝卸的連接方式。這樣人們就能夠方便的更換所需要更換的零件，從而大大的提高了該擦鞋機的通用性。本鞋底擦鞋刷的優(yōu)點在于：（1）適用性廣，如賓館、居室、電梯口等對地板清潔度要求高的場所均可以安放。（2）該鞋底擦鞋刷使用方便，只需要將腳踏在腳護欄上，就可以達到清潔鞋底的目的。為了方便操作而設計了鞋油儲量顯示裝置，該裝置可由推動頭控制的另一推動元件驅動其工作，顯示鞋油儲量，顯示裝置有小型照明裝置清晰顯示。壓板帶有與腔體內壁相配臺的導向凸緣，保證壓板平穩(wěn)前進，為加強壓板平穩(wěn)性。推動頭可設置多個，與壓板同時接觸。貯油腔的出油口為多條縫，出油口為多列排列。出油口直接與刷體毛觸面接觸，向毛觸面供油，再由毛觸面將鞋油涂敷予鞋面。綜上所述，本鞋油供油裝置采用棘輪加壓機構，在加油間隙能對腔體保持恒定壓力使每次加油動作均能可靠地注出鞋油，其注出量由棘輪轉過的齒數較準確地控制．采用條排孔狀出油口保證鞋油較均勻地注出，巧妙利用細縫或小孔中鞋油干結對臟內鞋油的自動隔離作用、有效地防止因鞋油大量干結而無法使用。帶有小型照明裝置的鞋油儲量顯示裝置使其操作十分直觀。2.6本課題的設計本課題綜合市場上的產品，擬投幣功能、廣告滾動滾動、自動擦鞋上油功能綜合一起的一體機。投幣機部分結構設計3.1結構方案原理說明現有的投幣機，大都由儲幣箱和帶有投幣口的投幣室組成。投幣室位于儲幣箱的上方且四周安裝有透明的觀察窗。在投幣室與儲幣箱之間設有用于傾倒錢幣的下幣通道。在儲幣箱內斜設有一用于接收硬幣的磁吸式插板。乘客自動將錢幣從投幣口處投入先落入設于投幣室內的插板上。當司售人員從觀察窗內看到投幣室內堆滿錢幣后，則可人為或通過控制按鈕啟動插板開關，使原來處于橫置的插板向下旋轉成垂直狀，并使其上堆積的錢幣通過連接通道落入儲幣箱中。然而，使用這種投幣機，當開啟插板開關使已投入的硬幣下落時，則會露出投幣室與儲幣箱之間的下幣通道的入口。通過這個通道入口足可以使人手指伸進去，將已投入的錢幣夾出，甚至還可直接將已落入儲幣箱內的錢幣取出。因此，這種投幣機的錢幣安全性顯然無法確保。本設計要解決的技術問題是為了克服現有的投幣機無法確保已投錢幣安全性的缺陷，提供一種通過帶有一特制的錢幣自鎖機構，能有效保證已投錢幣安全性的投幣機。本設計是通過下述技術方案來解決上述技術問題的：一種投幣機，其包括帶有一觀察窗和一投幣口的一投幣室，以及位于該投幣室下方的一儲幣箱，該投幣室與儲幣箱間設有一下幣通道，其特點在于，該投幣室至少包括一外箱，一套設于該外箱內并與該外箱轉動相配的單向自鎖式旋轉機構，用于該單向自鎖式旋轉機構轉動中，在該外箱內形成一封閉通道，鎖住已投入的錢幣。較佳地，該外箱為一中空腔體，該腔體由兩外箱橫向“C”形側壁和一外箱縱向左側壁及一外箱縱向右側壁圍成，其中，該外箱橫向“C”形側壁為同一圓上形狀對稱且相對的兩圓弧。較佳地，上述的單向自鎖式旋轉機構至少包括：一翻板及一翻板軸；該翻板與翻板軸為一體式固接，該翻板軸與該外箱轉動連接；該翻板由一中空的四棱柱及四片扇葉組成，其中，每一扇葉分別與該四棱柱的一棱邊固接，該扇葉的長度與該棱邊長度相等，相鄰的兩扇葉間夾90度角；該四棱柱的橫截面為正方形，位于該正方形對角線上的兩扇葉間的長度略小于該兩外箱橫向“C”形側壁所圍成的同心圓的直徑；一與該外箱縱向右側壁固接、并帶動該翻板軸旋轉的驅動機構；一與該外箱縱向左側壁固接、并用于控制該翻板單向旋轉的導向機構。較佳地，上述的驅動機構至少包括：一帶有一電機心軸的驅動電機，該電機心軸與該翻板軸固接；一電機支架組件，用于將該驅動電機固設于該外箱縱向右側壁上，該電機支架組件至少由兩連接板，兩電機法蘭片及多個橡膠柱組成；其中，兩電機法蘭片分別穿設于電機心軸的頂端和末端，該橡膠柱與電機法蘭片等間距相卡套，該兩電機連接板分別與該橡膠柱的兩端卡接，并固設于兩電機法蘭片之間。較佳地，該橡膠柱為三個，該電機法蘭片、電機連接板設有與電機心軸同心的連接孔，還設有與各橡膠柱相配的卡孔或固定孔，該橡膠柱的兩端分別設有相應的內孔和外卡槽。較佳地，上述的導向機構至少包括：一固設于該外箱縱向左側壁上的一U型支架；一通過一扭簧活動設于該U型支架內的擋板，該擋板截面為U型，其底面與該翻板側壁夾一銳角，翻板側壁對應該銳角頂點處，呈輻射狀等間隔設有若干方孔。較佳地，該方孔為矩形孔，該擋板的U型口間距小于該矩形孔的寬度。較佳地，該擋板的側壁為三角形。較佳地，該外箱上還設一開關控制件，用于控制該單向自鎖式旋轉機構的開啟與關斷。較佳地，該開關控制件為一行程開關。積極效果在于：1、本設計通過特設的單向自鎖式旋轉機構，不僅可以暫時存放投入的錢幣，而且當轉動翻板將已投的錢幣傾倒入儲幣箱時，在翻板與兩外箱橫向“C”形側壁間形成一個接近封閉的過渡通道，并且由于翻板只能向下單向旋移，落入儲幣箱內的錢幣則無法再被取出，確保了已收錢幣的安全性。2、本設計通過特設的導向機構，可使翻板只能向下單向旋移，故錢幣只能向下進入儲幣箱內而無法返回翻板上面，確保了收入錢幣的安全性。3、本設計的翻板在滾動時，總有一個側壁水平向上，使投入的錢幣暫時保留在該翻板面上，通過其上的透明觀察窗，可以從任何方向一目了然地看清錢幣，便于司機隨時傾倒投幣室內已盛滿的錢幣。附圖說明圖1為較佳實施例投幣室的局部橫剖面圖。圖2為圖1中D向局部剖視圖。圖3為圖2中驅動機構部分局部結構放大圖。圖4為圖2中驅動機構部分的裝配立體分解圖。圖5為圖2中導向機構部分B-B向局部結構放大圖。圖6為圖1中翻板旋轉形成一封閉通道狀態(tài)下的橫剖面圖。部件標記說明1投幣室11投幣口12觀察窗13外箱131外箱橫向“C”形側壁132外箱縱向右側壁(固定驅動機構側)133外箱縱向左側壁(固定導向機構側)14翻板141扇葉142翻板一側壁(導向機構側)143翻板四棱柱的棱邊15翻板軸16導向機構161矩形孔162U型支架163擋板164扭簧165擋板底面17行程開關2儲幣箱3驅動機構31電機311電機心軸32電機法蘭片33電機連接板34橡膠柱341橡膠柱內孔342橡膠柱外卡槽343插針35連接孔36卡孔37固定孔38銷柱4下幣通道5過渡通道具體實施方式如圖1至圖6所示，本設計提供一種投幣機，其包括一投幣室1及一儲幣箱2，投幣室1的四周設有觀察窗12，上方設有一投幣口11。儲幣箱2位于投幣室1下方，在投幣室1與儲幣箱2間設有一下幣通道4。投幣室1設一中空的外箱13，本實施例中的外箱13為一中空腔體，該腔體由兩外箱橫向“C”形側壁131和一外箱縱向左側壁133及一外箱縱向右側壁132圍成。即：沿外箱13橫向剖開，有兩外箱橫向“C”形側壁131，沿外箱13縱向剖開，有相對的一外箱縱向右側壁132和一外箱縱向左側壁133。兩外箱橫向“C”形側壁131的弧線沿長可以圍成一同心圓，該圓的直徑為D。兩橫向“C”形側壁131則構成該圓上形狀對稱且開口相對的兩段圓弧。為了鎖住投幣室1內已投的錢幣而不被取出，本設計投幣室1的外箱13內設有一單向自鎖式旋轉機構，該單向自鎖式旋轉機構與外箱13活動套設，并能相對外箱13自由轉動。本實施例中的單向自鎖式旋轉機構由一翻板14、一翻板軸15及一驅動機構3、一導向機構16組成。其中，該翻板14由一中空的四棱柱及四片扇葉141組成，每一扇葉141分別與一翻板四棱柱的棱邊143固接，扇葉141的長度與翻板四棱柱棱邊143的長度相等。相鄰兩扇葉141間夾90度角，四棱柱的橫截面為正方形，四棱柱的側壁可以是兩相對的正方形。翻板軸15與該外箱13為轉動連接。為了使翻板軸15轉動時帶動翻板14旋轉，本實施例中的翻板14與翻板軸15為一體式固接，這樣翻板14可隨翻板軸15聯動。為了使翻板14轉動時使與兩外箱橫向“C”形側壁131形成一接近封閉的過渡通道5，從而鎖住外箱13內已投入的錢幣，使其不被取出。本實施例中，位于四棱柱截面的正方形對角線上的兩扇葉141間的長度L略小于兩外箱橫向“C”形側壁131所圍成的同心圓的圓弧直徑D。也即扇葉141與外箱橫向“C”形側壁131間僅留有狹小的縫隙，使得翻板14與外箱13轉動配合時，形成一接近封閉過渡通道5腔體，則先前停留在翻板14上的錢幣只會容置在過渡通道5中，而無法被人夾出。驅動機構3用于帶動翻板軸15旋轉。其中，驅動機構3至少包括一帶有一電機心軸311的驅動電機31和一組電機支架組件。電機心軸311與翻板軸15通過一銷柱38固接；通過電機支架組件，將驅動機構3與外箱縱向右側壁132固接。電機支架組件主要由三個橡膠柱34和一對電機連接板33以及電機法蘭片32組成。兩電機法蘭片32分別穿設于電機心軸311的頂端和末端，橡膠柱34與電機法蘭片32等間距相卡套。左、右兩電機連接板33分別與橡膠柱34的兩端相卡接，并固設于兩電機法蘭片32之間。本實施例中的橡膠柱34采用的是三個。各橡膠柱34的兩端分別設有用于固定連接的一橡膠柱外卡槽342和一橡膠柱內孔341。左、右電機法蘭片32、左、右電機連接板33上不僅設有與電機心軸311同心的連接孔35，還設有與各橡膠柱34相卡配的卡孔36或固定孔37。請參閱圖3和圖4，本實施例中驅動機構3的安裝如下：第一步：將三個橡膠柱34左端的外卡槽342分別卡入左邊電機連接板33上的卡孔36之中。第二步：將左邊電機法蘭片32上的三個插針343插入橡膠柱內孔341之中，直至左邊電機連接板33和左邊電機法蘭片32上的兩連接孔35對應重合。第三步：用四個沉頭螺釘依次穿過外箱縱向右側壁132、左邊電機法蘭片32及電機連接板33，然后用四個螺母分別將四個沉頭螺釘緊固。第四步：用四個沉頭螺釘將右邊電機法蘭片32與電機31的左端面緊貼固定，并使電機心軸311穿過右邊電機法蘭片32的連接孔35。第五步：將三個橡膠柱34的外卡槽342分別卡入右邊電機連接板33上的卡孔36之中。第六步：將右邊電機法蘭片32上的三個插針343插入橡膠柱內孔341之中，直至右邊電機連接板33和右邊電機法蘭片32上的連接孔35對應重合。此時電機心軸311插入翻板軸15的右端內孔中(如圖3所示)。第七步：用四個圓頭螺釘依次穿過右邊電機法蘭片32及右邊電機連接板33，然后用四個螺母將其緊固。第八步：在翻板軸15和電機心軸311套接處插入銷柱38，使二者連成一體。通過橡膠柱34將電機31固定，可以降低電機旋轉時的扭應力，提高電機心軸311與翻板軸15的旋轉同心度，增強本裝置的穩(wěn)定性。如圖1所示，本實施例中的導向機構16主要用于控制翻板14沿逆時針方向單向旋轉。其主要由一固設于該外箱縱向左側壁133上的一U型支架162和一擋板163組成。擋板163的截面也為U型，通過一枚扭簧164活動套設于U型支架162內。為了使U型擋板163起到單向自鎖的作用，本實施例中的擋板底面165與翻板側壁142夾一銳角，翻板側壁142對應該銳角頂點處，呈輻射狀等間隔設有若干方孔，比如矩形孔161。擋板163的U型口間距應略小于該翻板側壁142上矩形孔161的寬度。經多次實驗證明，本實施例中該銳角取44度時，可以較好地起到防止翻板14倒轉的作用。擋板163的U型側壁成銳角三角形的形狀。導向機構16的工作原理為：擋板163在扭簧164的作用下壓在翻板的一側壁142上。在該翻板側壁142上對應擋板163的位置開了若干個矩形孔161。擋板163與翻板側壁142夾一銳角。當翻板14按逆時針方向旋轉時，擋板163會滑過矩形孔161，不影響翻板14的旋轉。反之，若翻板14按反方向旋轉時，則擋板163將抵住矩形孔161，則翻板14就無法旋轉。為了控制單向自鎖式旋轉機構的開啟與關斷，本實施例中的外箱側壁132上還設有一開關控制件，比如一行程開關17。使用時，錢幣從A方向進入投幣口11暫時落入翻板14上，工作人員可以透過投幣室1四周的透明觀察窗12察看錢幣的堆積厚度。當投幣室1內的錢幣積累到一定的高度后，啟動行程開關17，電機31通電，電機心軸311隨即帶動翻板軸15旋轉。由于翻板14與翻板軸15為一體式聯動固接，當翻板軸15旋轉時，帶動翻板14相繼按逆時針方向單向旋轉。旋轉中，翻板14與兩外箱橫向“C”形側壁131形成一接近封閉的過渡通道5。由于位于翻板14四棱柱的正方形截面對角線上的兩扇葉141間的長度L略小于該兩外箱橫向“C”形側壁131所圍成的圓的直徑D，也即扇葉141與外箱橫向“C”形側壁131間僅留有狹小的縫隙，該縫隙的大小只要不影響翻板自由轉動即可。這樣可使得翻板14在外箱13中轉動時，在外箱13中形成一接近封閉的過渡通道5，則先前停留在翻板14上的錢幣只會容置在過渡通道5中，而無法被人夾出。接著，錢幣會隨著翻板14的繼續(xù)旋轉，而沿E向經下幣通道4倒入儲幣箱2內。本設計通過特設的單向自鎖式旋轉機構，不僅可以暫時存放投入的錢幣，而且當轉動翻板14，將已投的錢幣逆時針旋轉傾倒入儲幣箱2時，在翻板14與兩外箱橫向“C”形側壁132間形成一個接近封閉的過渡通道5，并且由于翻板14只能向下單向旋移，落入儲幣箱2內的錢幣則無法再被取出，保了已收錢幣的安全性。3.2設計要求在工業(yè)上的裝配過程中需滿足較高的安裝精度，為了測試圓柱物體的姿態(tài)，需建立一套基于自動裝置，將檢測得到的參數傳遞給控制系統進行姿態(tài)的高精度定位，本設計主要解決裝置中機械傳動平臺的設計。3.2初步確定設計尺寸假設承重5kg，轉速20轉/分鐘，軸中心孔直徑為40mm,電機數1個，轉臺半徑為160mm.3.3電機功率計算工作所需功率為：(3-1)(3-2)式中，電機工作效率，電機所需的輸出功率為：(3-3)式中：為電機至工作臺主動軸之間的總效率。齒輪：軸承：。因此3）轉矩由后面齒輪的轉矩可得：選擇i=16,負載轉速為n=180r/min3.4選擇翻轉軸的材料因傳遞的功率不大，并對重量及結構尺寸無特殊要求，故查表[1]得選用常用材料的45鋼，正火處理，強度極限，許用彎曲應力。3.5初算軸徑查表[1]得，考慮軸端只承受轉矩，故取最則：軸有一個鍵槽，軸徑應增大，則軸端最細處直徑：3.6結構設計軸承部件的結構設計：該發(fā)熱小，軸不長，故軸承用兩端固定方式，按軸上零件安裝順序，從最小軸徑處開始設計。（1）、軸承與軸段③及軸段⑥的設計軸段③及軸段⑥上安裝軸承，其直徑應便于軸承安裝，又符合軸承內徑系列，選用軸承6213，軸承內徑，外徑，寬通常一根軸上的兩個軸承取相同的型號（2）、齒輪與軸段⑤該段上安裝齒輪4，為便于齒輪的安裝，應略大于，可初定為，其右端采用軸肩定位，左端采用套筒定位，為使套筒端面能夠頂到齒輪面，軸段⑤的長度應比輪轂略短，故取。（3）、軸段④軸段④為齒輪提供定位和固定作用，定位軸肩的高度為：取，則，齒輪左端面距箱體內壁距離,取軸段④的長度（4）、軸段②與軸段⑥的長度箱體外殼有一定空隙，故取軸段⑥的長度3.7校核軸和軸承作用在圓周上的圓周力：徑向力：求垂直面的支承力：計算垂直彎矩：求水平面的支承力：計算、繪制水平面彎矩圖：求F在支點產生的反力：求F力產生的彎矩：求合成彎矩圖（圖）：圖軸合成彎矩圖考慮最不利的情況；把與相加求危險截面當量彎矩由圖可見處截面最危險，其當量變矩為：（取折合系數）計算危險截面處軸的直徑：考慮到鍵槽的影響，取因為，所以該軸是安全的。3.8軸承壽命校核軸承壽命可由式進行校核，由于軸承主要承受徑向載荷的作用，所以，取，按最不利考慮，則有則所以軸上軸承是適合要求的。3.9鍵的設計與校核查附表[2]，，則取鍵，因為齒輪的材料為45鋼，查附表10-5[1]得，，取鍵長，，取鍵長根據擠壓強度條件，鍵的校核力：所以所選鍵位，。4滾動廣告機構設計4.1整體概述說明公共場所常設有廣告牌，這些都占用較多的地面或空間，特別在人口密度較大的城市，節(jié)約地面是一個問題。致于廣告牌涉及更換、照明等雖然亦有，但是結構復雜，成本高。特別是缺乏帶有廣告牌的座椅，若將廣告牌或燈箱與座椅結合設置，則可以節(jié)省地面，又便于人們休息時增加知識和樂趣。本實用新型的目的就是提供一種可節(jié)約地面的滾動式廣告燈箱座椅。本實用新型的目的是這樣實現的：滾動式廣告燈箱座椅，其由座椅及廣告燈箱組成，其特征是：于座椅靠背后設有廣告燈箱，于燈箱上設有電源開關、燈箱門；燈箱內則安裝有日光燈管、燈管鎮(zhèn)流器及隔板，表面有燈箱玻璃；另于燈箱內設有可正反轉的多級變速電機、卷片軸、過片軸及廣告燈箱片；廣告燈箱片圍繞在卷片軸與過片軸上；卷片軸上設有從動齒輪，該從動齒輪與電機軸上設有的主動齒輪相嚙合。上述設計，不僅于啟動后在燈光照亮下，電機帶動廣告燈箱片滾動移位，并充分利用了座椅后背的位置，結構簡單，效果良好。下面通過附圖和實施例再作進一步說明。圖1本實用新型滾動式廣告燈箱主視示意圖；圖2為圖1A-A視示意圖；圖3為圖1B-B視示意圖；圖4為圖1C-C視示意圖；圖5為圖1D-D視示意圖；如圖1-6所示，于座椅靠背后設有廣告燈箱17，該廣告燈箱17包括電源、燈箱，于燈箱上設有電源開關13、燈箱門14；燈箱內安裝有日光燈管8、燈管鎮(zhèn)流器5及隔板11；表面有燈箱玻璃16；另于燈箱內設有可正反轉的多級變速電機4、卷片軸1、過片軸6及廣告燈箱片9；廣告燈箱片9圍繞在卷片軸5及過片軸6上；卷片軸1上設有從動齒輪3，該從動齒輪3與電機軸上設有的主動齒輪32相嚙合。隔板11通過隔板上槽10和隔板下槽12活動裝配在燈箱上。燈箱下部設有時間控制器15。卷片軸1和過片軸16兩端皆設有軸承17。燈管鎮(zhèn)流器5及多級變速電機4皆安設在燈箱下部。本實用新型的動態(tài)情況是這樣的：滾動式廣告燈箱主要是采用定時滾動，按一定的時間將一系列廣告內容，在燈箱內從右至左滾動，由時間控制器15來控制，從右至左轉動完后，再由時間控制器控制該電機起動反轉，這樣主動齒輪2反轉，帶另一側的廣告燈箱片開始將卷集的廣告片從左至右轉動，直到每貼廣告內容全部轉動至開始時狀態(tài)，即廣告片全部轉回到卷片軸1上，這樣循環(huán)反復，廣告內容不斷轉動，給人以新鮮感，同時又給觀眾以反復加深印象的宣傳效應，以使廣告內容深入人心。它的工作原理如同照像機的過片原理一樣，只不過這種燈箱過片完全要靠時間控制器來把握，當然，首先由人來根據廣告內容的多少，廣告片的長短來計算每轉一貼畫面需要多少時間，然后再精確地計算出所有的畫面轉動需要多少時間，在時間繼電器上定好時間位置，它就按照這一規(guī)律自動地運轉工作。它可適用于一切車站、機場、劇場、醫(yī)院等候車和休息的各種場所。節(jié)省場地。具有廣告的宣傳效應。4.2齒輪模數選擇用于滾動廣告布，因此采用滾珠軸承軸。齒輪模數m可按下式估算：m=(30～32)=32×≈2.1……………2.11式中：m——估算齒輪模數P——齒輪所傳遞的功率（kw）Z——對嚙合齒中的小齒輪數N——小齒輪的轉速（r/min）主軸箱輸入齒輪模數取m=2.5。4.3齒輪結構設計圖齒輪的最小壁厚1）最小齒數的確定為保證齒輪齒根強度，根據《組合機床簡明設計手冊》可知，驅動軸齒數要在21-24之間。2）傳動軸2為軸1，2，3，4都各自在同一同心圓上。主軸箱的齒輪模數按驅動軸齒輪估算………2.25主軸箱輸入齒輪模數取m=2.5。軸1，2，3，4要求的轉速一致且較高，所以采用降速傳動。軸齒數選取Z=21，傳動齒輪采用z=22齒的齒輪，變位系數。傳動軸的轉速為:…………2.15由于前面選取了軸直徑為40，顯然傳動軸直徑都選取40，這樣為了減少傳動軸種類和設計題目需要由于傳動軸轉速是，則驅動軸至傳動軸的傳動比為:……………2.16所以選擇兩級傳動，且傳動比分配為：一級為1.0×1.0;二級為1.4×1.0。驅動軸的直徑為40mm，由《組合機床簡明設計手冊》查得知：t=33.3mmZmin≥………2.17去驅動齒輪齒數Z=24。通用的齒輪有三種，即傳動齒輪、動力箱齒輪和電機齒輪。材料均為45鋼，熱處理為齒部高頻淬火G54。本機床齒輪的選用按照下表選用表2.8齒輪種類及參數齒輪種類寬度（mm）齒數模數（mm）孔徑（mm）驅動軸齒輪243217～50連續(xù)17～702、2.5、32、2.5、3、415、20、30、35、4025、30、35、40、50傳動軸齒輪44（B型）21-24325、30、35、40、50輸出軸齒輪3221-24318、22、28、32、36計算各軸轉速使各軸轉速的相對轉速損失在5%以內，由公式：V=知：n1=n2=n1=n2=n3=n4=18x1000/3.25/25=415r/minn1=n2=n3=n4=18x1000/3.14/13.8=415r/min…2.184.4傳動軸的直徑估算傳動軸除應滿足強度要求外，還應滿足剛度的要求，強度要求保證軸在反復載荷和扭載荷作用下不發(fā)生疲勞破壞。機床傳動系統精度要求較高，不允許有較大變形。因此疲勞強度一般不失是要矛盾，除了載荷很大的情況外，可以不必驗算軸的強度。剛度要求保證軸在載荷下不至發(fā)生過大的變形。因此，必須保證傳動軸有足夠的剛度。4.5確定各軸轉速⑴、確定軸計算轉速：計算轉速是傳動件能傳遞全部功率的最低轉速。各傳動件的計算轉速可以從轉速圖上，按軸的計算轉速和相應的傳動關系確定。②軸Ⅱ的計算轉速為400r/min；③軸Ⅰ的計算轉速為800r/min。⑶、各齒輪的計算轉速各變速組內一般只計算組內最小齒輪，也是最薄弱的齒輪，故也只需確定最小齒輪的計算轉速。⑷、核算軸轉速誤差∵∴所以合適。4.6傳動軸直徑的估算：確定各軸最小直徑根據【5】公式（7-1），，并查【5】表7-13得到取1.①Ⅰ軸的直徑：取②Ⅱ軸的直徑：取其中：P-電動機額定功率（kW）；-從電機到該傳動軸之間傳動件的傳動效率的乘積；-該傳動軸的計算轉速（）；-傳動軸允許的扭轉角（）。當軸上有鍵槽時，d值應相應增大4～5%;當軸為花鍵軸時，可將估算的d值減小7%為花鍵軸的小徑;空心軸時，d需乘以計算系數b，b值見【5】表7-12。Ⅰ和Ⅳ為由鍵槽并且軸Ⅳ為空心軸，Ⅱ和Ⅲ為花鍵軸。根據以上原則各軸的直徑取值：，和在后文給定，軸采用光軸，軸和軸因為要安裝滑移齒輪所以都采用花鍵軸。因為矩形花鍵定心精度高，定心穩(wěn)定性好，能用磨削的方法消除熱處理變形，定心直徑尺寸公差和位置公差都能獲得較高的精度，故我采用矩形花鍵連接。按規(guī)定，矩形花鍵的定心方式為小徑定心。查【15】表5-3-30的矩形花鍵的基本尺寸系列，軸花鍵軸的規(guī)格；軸花鍵軸的規(guī)格。4.7鍵的選擇查【4】表6-1選擇軸上的鍵，根據軸的直徑，鍵的尺寸選擇，鍵的長度L取22。軸處鍵的選擇同上，鍵的尺寸為，鍵的長度L取100。4.8傳動軸的校核需要驗算傳動軸薄弱環(huán)節(jié)處的傾角荷撓度。驗算傾角時，若支撐類型相同則只需驗算支反力最大支撐處傾角；當此傾角小于安裝齒輪處規(guī)定的許用值時，則齒輪處傾角不必驗算。驗算撓度時，要求驗算受力最大的齒輪處，但通?？沈炈銈鲃虞S中點處撓度（誤差<%3）.當軸的各段直徑相差不大，計算精度要求不高時，可看做等直徑，采用平均直徑進行計算，計算花鍵軸傳動軸一般只驗算彎曲剛度，花鍵軸還應進行鍵側擠壓驗算。彎曲剛度驗算；的剛度時可采用平均直徑或當量直徑。一般將軸化為集中載荷下的簡支梁，其撓度和傾角計算公式見【5】表7-15.分別求出各載荷作用下所產生的撓度和傾角，然后疊加，注意方向符號，在同一平面上進行代數疊加，不在同一平面上進行向量疊加。①Ⅰ軸的校核：通過受力分析，在一軸的三對嚙合齒輪副中，中間的兩對齒輪對Ⅰ軸中點處的撓度影響最大，所以，選擇中間齒輪嚙合來進行校核最大撓度：查【1】表3-12許用撓度；。②Ⅱ軸、Ⅲ軸的校核同上。4.9鍵的校核鍵和軸的材料都是鋼，由【4】表6-2查的許用擠壓應力,取其中間值，。鍵的工作長度，鍵與輪榖鍵槽的接觸高度。由【4】式（6-1）可得可見連接的擠壓強度足夠了，鍵的標記為：4.10齒輪校驗在驗算算速箱中的齒輪應力時，選相同模數中承受載荷最大，齒數最小的齒輪進接觸應力和彎曲應力的驗算。這里要驗算的是齒輪1，齒輪5，齒輪11這三個齒輪。齒輪強度校核：計算公式：①彎曲疲勞強度;②接觸疲勞強度①彎曲疲勞強度；校核齒數為28的齒輪，確定各項參數⑴、,n=800r/min,⑵、確定動載系數∵齒輪精度為7級，由【4】圖10-8查得動載系數。由【4】使用系數。⑶、。⑷、確定齒向載荷分配系數:取齒寬系數查【4】表10-4，得非對稱齒向載荷分配系數；,查【4】圖10-13得⑸、確定齒間載荷分配系數:由【4】表10-2查的使用，由【4】表10-3查得齒間載荷分配系數⑹、確定載荷系數:⑺、查【4】表10-5齒形系數及應力校正系數；⑻、計算彎曲疲勞許用應力由【4】圖10-20(c)查得小齒輪的彎曲疲勞強度極限?！?】圖10-18查得壽命系數,取疲勞強度安全系數S=1.3，②接觸疲勞強度⑴、載荷系數K的確定：⑵、彈性影響系數的確定；查【4】表10-6得⑶、查【4】圖10-21（d）得，故齒輪1合適。4.11軸承的校核⑴、Ⅰ軸軸承的校核Ⅰ軸選用的是深溝球軸承6206，其基本額定負荷為19.5KN,由于該軸的轉速是定值，所以齒輪越小越靠近軸承，對軸承的要求越高。根據設計要求，應該對Ⅰ軸未端的滾子軸承進行校核。①齒輪的直徑②Ⅰ軸傳遞的轉矩∴③齒輪受力根據受力分析和受力圖可以得出軸承的徑向力為:在水平面：在水平面：∴④因軸承在運轉中有中等沖擊載荷，又由于不受軸向力，【4】表13-6查得載荷系數，取，則有：⑤軸承的壽命計算:所以按軸承的受力大小計算壽命故該軸承6206能滿足要求。⑵、其他軸的軸承校核同上，均符合要求。4.12軸組件設計軸的結構儲存應滿足使用要求和結構要求，并能保證軸組件具有較好的工作性能。軸結構尺寸的影響因素比較復雜，目前尚難于用計算法準確定出。通常，根據使用要求和結構要求，進行同型號筒規(guī)格機床的類比分析，先初步選定尺寸，然后通過結構設計確定下來，最后在進行必要的驗算或試驗，如不能滿足要求可重新修改尺寸，直到滿意為直。軸上的結構尺寸雖然很多，但起決定作用的尺寸是：外徑D、孔徑d、懸伸量a和支撐跨距L。⑴、考慮機械效率，軸最大輸出轉距.、計算切削力前后支撐力分別設為,.⑶、軸承剛度的計算根據【20】式（6-1）有：查【20】表6-11得軸承根子有效長度、球數和列數：再帶入剛度公式：；⑷、軸當量直徑；⑸、軸慣性矩；⑹、計算最佳跨距設：查【5】（3-14）；式中∴∴式中：5擦鞋機構設計5.1擦鞋主要結構原理隨著人們對室內地板清潔度要求的提高，當今社會上形成了一種為了保證室內地板的清潔，從而入室需要換鞋的做法。擦鞋機的鞋面刷由一根橫向平行于水平地面的電動機連接軸和鞋面刷輪組成，電動機帶動軸旋轉，人通過抬腿調整將鞋面的各個部位依次去接觸鞋面刷的毛刷面，以此來達到清潔擦刷鞋面的目的。該節(jié)能環(huán)保式擦鞋機依照擦鞋機鞋面刷的設計原理將鞋面刷輪設計為圓柱形鞋刷，刷輪由刷輪軸和刷毛組成，刷毛繞刷輪軸做回轉運動，鞋刷所在的軸與電動機連接軸聯結，當電動機工作時，會帶動鞋刷所在的軸一塊兒旋轉，這樣鞋刷軸上的刷毛就會成回轉運動，從而對鞋面進行清潔，進而上油，打光。為了方便操作而設計了鞋油儲量顯示裝置，該裝置可由推動頭控制的另一推動元件驅動其工作，顯示鞋油儲量，顯示裝置有小型照明裝置清晰顯示。壓板帶有與腔體內壁相配臺的導向凸緣，保證壓板平穩(wěn)前進，為加強壓板平穩(wěn)性。推動頭可設置多個，與壓板同時接觸。貯油腔的出油口為多條縫，出油口為多列排列。出油口直接與刷體毛觸面接觸，向毛觸面供油，再由毛觸面將鞋油涂敷予鞋面。綜上所述，本鞋油供油裝置采用棘輪加壓機構，在加油間隙能對腔體保持恒定壓力使每次加油動作均能可靠地注出鞋油，其注出量由棘輪轉過的齒數較準確地控制．采用條排孔狀出油口保證鞋油較均勻地注出，巧妙利用細縫或小孔中鞋油干結對臟內鞋油的自動隔離作用、有效地防止因鞋油大量干結而無法使用。帶有小型照明裝置的鞋油儲量顯示裝置使其操作十分直觀。擦鞋機使用光電感應器裝置，光電傳感器工作原理即紅外線光電傳感器原理是：光電傳感器是通過把光強度的變化轉換成電信號的變化來實現控制的。光電傳感器在一般情況下，有三部分構成，它們分別為：發(fā)送器、接收器和檢測電路。節(jié)能環(huán)保式擦鞋機該擦鞋機使用光電感應器裝置，它的啟閉采用紅外控制自動控制，也就是說當使用者將腳部放置在擦鞋位置時，紅外線被阻斷，接收裝置啟動電機，使鞋刷刷輪轉動，將鞋擦凈。當擦鞋者的腳離開擦鞋機的刷輪時，擦鞋機就會停止工作，這樣就能夠達到節(jié)能的目的。輪子旁邊裝有紅外探測接收器,當鞋伸進擦鞋機時,探測器接收到信號就把電機接通,開始工作,鞋取出時,自動關閉。5.2電機的選擇正確選擇電動機，是電動機安全使用的前提條件，一般在選擇時要考慮三個因素，即電動機周圍的環(huán)境條件，為電動機提供的電源條件以及負載條件。這三個條件要綜合考慮，作為選擇電動機應遵循的依據。按照國際標準和我國現行標準，小功率電動機系指折算至1500r/min時連續(xù)額定功率不超過1.1kw的電動機，其幾何尺寸機殼外徑不大于160mm，或軸心高不大于90mm。根據以上兩點要求，用于擦鞋機的電動機只須短時工作，且起動轉矩較低，對效率要求不高；電動機要求功率小，因此電動機選用罩極異步電動機。5.3刷輪軸的設計做回轉運動的零件都要裝在軸上來實現其回轉運動，所以，刷輪軸可以設計為直軸。軸的材料可以取為碳素鋼。因為擦鞋機鞋面刷輪軸的結構簡單，所以不需要考慮軸設計過程中的主要問題，比如進行軸設計時應該按工作能力準則進行設計計算或校核計算等；在結構設計上也不需要考慮太多的問題，另外，現在市場上已經有很多關于擦鞋機鞋面刷輪的產品，價格也不高，所以可以購買。對擦鞋機的鞋面刷輪軸的尺寸分析表明，可將節(jié)能環(huán)保式擦鞋機的鞋面刷輪軸設計為大徑D=60mm，小徑d=30mm，軸徑過渡圓角可以取為R=4mm。5.4刷毛的設計擦鞋機所用的刷毛由豬鬃或其它纖維（粗細和剛度與豬鬃相近)的材料制成，其中刷毛長度L=50mm，刷毛所在的軸長為160mm，大直徑為60mm，小直徑為30mm。5.5供油裝置的結構設計現如今，已經設計出來的鞋油供油裝置有桂塞式、斜楔加壓式、手動泵式和離心式等。但是這些鞋油供油裝置存在著許多不足之處：加油的可靠性差，容易出現加油過多和不足的情況；鞋油難以均勻涂敷;結構復雜，操作不便,故障率較高。該節(jié)能環(huán)保式擦鞋機擦鞋機的鞋油供油裝置對需要涂抹鞋油的鞋面能夠均勻涂油，并且出油可靠．出油量也能夠準確可控。供油裝置的殼體由塑料注塑而成，形狀為條盒式，其內部可直接儲油成單腔體，該腔體由塑料吹塑而成，為便于壓出鞋油，制成波紋管式結構。單腔體后部的壓板同時也可起到支撐腔體底面的作用以減化結構，須加密封圈防止漏油。腔體進油孔設置有內、外螺紋。需要上油時，將市售管狀鞋油管口直接旋進進油孔內螺紋便可方便注入鞋油，完畢后將密封蓋旋入進油孔外螺紋。為滿足不同規(guī)格鞋油注入，可配有不同螺紋的連接件，壓板上的簧安裝在壓板與殼體底板之間，以保證彈力與壓板推進方向相反，使壓板與推動頭良好接觸防止壓板晃動和竄動所引起的漏油。腔體出油口開成多排的小孔，小孔不能過大或過小，充填其中的鞋油在空氣中首先干結后將孔縫堵塞，自動將腔體內鞋油與空氣隔離，有效地防止其干結，而小孔中的鞋油在出油時很容易被頂出與其它鞋油混合使用，出油完畢后小孔中留下的鞋油再次干結堵塞其中，此時巧妙地應用鞋油自堵塞特點解決了眾多擦鞋機方案中鞋油干結不能使用的問題。第6章自動擦鞋機電路設計6.1概述基于單片機的自動擦鞋機是用紅外線發(fā)射與接收電路進行啟動的，通過單片機技術編寫出必要的軟件程序進行控制，形成單片機系統控制電路。再由其控制電路對電機驅動電路進行控制，驅動兩個電機的轉動，同時顯示電路顯示擦鞋機的運行狀態(tài)，燈亮則擦鞋機正常工作。鞋子擦好后將鞋子拿出來則再由紅外線發(fā)射與接收電路進行紅外線感應，離開15秒后電機自動停止轉動，顯示電路顯示燈滅則擦鞋機停止工作。硬件電路的框圖如圖2-1所示。圖6-1硬件電路的框圖6.2電源電路設計低壓線性穩(wěn)壓電路基本上由四部分組成：變壓器降壓、二極管或橋堆整流、電容或電感濾波、三端穩(wěn)壓塊（或穩(wěn)壓電路）穩(wěn)壓，他們之間的組合則可構成一個最基本的，也是最可靠的線性電源電路。電源電路原理圖如圖6-2所示。圖6-2電源電路原理圖變壓器一般的變壓器具有一個初級繞組、一個或多個次級繞組，線圈繞在鐵心上。給初級繞組加上交流電，由于電磁感應的原理，在次級繞組上則有電壓輸出。在給變壓器的初級繞組通以交流電時，繞組周圍會產生磁場，盡管有鐵心給絕大部分磁力線構成磁路，但仍有一些磁力線散布在變壓器附近的一定空間范圍內。這些磁力線會對附近的電路形成一定的磁干擾，所以一般要給變壓器加上屏蔽殼。屏蔽殼不僅可防止變壓器干擾其他電器，同時亦可防止其他雜散磁場干擾變壓器的正常工作。[15]2、整流電路整流電路是由四個型號為IN4007的整流二極管構成橋式整流電路而形成的。它的作用是將經變壓器降壓后的交變電壓通過二極管變?yōu)閱蜗虻拿}動電壓[15]。3、濾波電路濾波電路的作用就是降低整流后輸出電壓中的脈動成分使其變?yōu)槊}動直流電壓。該濾波電路是電容濾波電路。利用電抗元件在電路中有儲能的作用，濾去電源中的脈動成分，從而得到比較平滑的電源波形。負載平均電壓VL升高，紋波（交流成分）減小，且RLC越大，電容放電速率越慢，則負載電壓中的紋波成分越小，負載平均電壓越高。為了得到平滑的負載電壓，一般取d=RLC（3~5）（2-1）式中T為電源交流電壓的周期。在整流電路的內阻不太大（幾歐）和放電時間滿足上式的關系時，電容濾波電路的負載電壓VL與V2的關系約為VL=（1.1~1.2）V2（2-2）總之，電容濾波電路簡單，負載直流電壓VL較高，紋波也較小，它的缺點是輸出特性較差，故適用于負載電壓較高，負載變動不大的場合。[15]4、穩(wěn)壓電路電源通過降壓、整流、濾波后，要提供給電子器件或芯片工作的電源，保證其正常的工作和精確的取樣，還需經過穩(wěn)壓，濾波。為了保證穩(wěn)壓器正常工作，必須保證具有一定的輸入、輸出電壓差。如果輸出確定，則輸入必須保證大于一定值。若輸入太低，則可能導致穩(wěn)壓器穩(wěn)壓性能不好，而且輸出電壓的紋波也會過大。在穩(wěn)壓器的運行過程中，由于它要消耗一定的功率，所以一般而言，發(fā)熱比較嚴重，在負載較大時，需使用散熱片幫助其有效散熱。[15]6.3紅外發(fā)射與接收電路紅外概述紅外技術是現代物理和電子學的一部分，它包括電磁波紅外波段內的輻射、傳播和波形記錄及其在科學、技術、國民經濟和軍事中的實際應用。紅外技術是現代無線電電子學和物理學中的重要方向之一，它對于促進國民經濟各部門采用先進技術以及加強基礎科學和應用科學的研究都有極其重要的作用。今天，紅外技術正被廣泛地用于解決國民經濟中的各種不同的問題。[1]采用近紅外線作為紅外的光源，主要基于如下理由：（1）一般的接收用的紅外光電二極管、光敏三極管大都采用硅（SI）半導體材料制作而成的，這類管的接收峰值波長為780～1550nm，即管子對波長為780～1550nm的紅外光的探測靈敏度最高。[3]（2）紅外線的發(fā)射器件，尤其是采用GaAs、AlGaAs或GalnAsp等半導體材料制作的紅外發(fā)光二極管，其發(fā)射波長在880nm～1700nm范圍內，這與硅（SI）光電接收器件的響應波長相匹配，使探測靈敏度高，工作效率高。[3]紅外發(fā)射與接收電路的組成紅外發(fā)射與接收電路主要組成部分有：紅外發(fā)射電路和紅外光電轉換電路。（1）紅外發(fā)射電路發(fā)射部分的發(fā)射元件為紅外發(fā)光二極管，它發(fā)出的是紅外線而不是可見光。

常用的紅外發(fā)光二極管發(fā)出的紅外線波長為940nm左右，外形與普通φ5mm發(fā)光二極管相同，只是顏色不同。一般有透明、黑色和深藍色等三種。判斷紅外發(fā)光二極管的好壞與判斷普通二極管一樣的方法。單只紅外發(fā)光二極管的發(fā)射功率約100mW。紅外發(fā)光二極管的發(fā)光效率需用專用儀器測定，而業(yè)余條件下，只能憑經驗用拉距法進行粗略判定。[13]（2）紅外光電轉換電路接收電路的紅外接收管是一種光敏二極管，紅外接收二極管一般有圓形和方形兩種。光敏二極管是光電轉換半導體器件，與光敏電阻器相比具有靈敏度高、高頻性能好，可靠性好、體積小、使用方便等優(yōu)點。光敏二極管和普通二極管相比雖然都屬于單向導電的非線性半導體器件，但在結構上有其特殊的地方。光敏二極管使用時要反向接入電路中，即正極接電源負極，負極接電源正極。[3]6.4紅外發(fā)射與接收電路的工作原理電路原理圖電路原理圖如圖2-3所示。圖2-3紅外發(fā)射與接收電路的原理圖（2）工作原理紅外發(fā)光二極管VD1和RP1組成紅外發(fā)光電路，可調電阻RP1用作降壓限流，通過調節(jié)RP1的大小，使紅外發(fā)光二極管VD1的工作電流限制在90mA之內，以免發(fā)光管電流過大而燒毀，并保證其正常工作。VD2為紅外光敏二極管，它和R2組成光電轉換器，在紅外光發(fā)射與接收間的紅外線光路不被遮擋時，VD2將VD1發(fā)來的紅外光信號轉換成電信號，使VD2呈低阻抗（約幾千歐），使A點的電壓小于等于0.35伏，VT呈截止狀態(tài)，B點呈高電平。在紅外光發(fā)射與接收間的紅外線光路被遮擋時，VD2接收不到VD1發(fā)來的紅外光，VD2呈高阻（暗阻大于或等于500kΩ）使A點電位升高，VT飽和導通，B點電位小于等于0.4伏。[14]6.5電機驅動電路1、電機驅動電路及分析電機驅動電路的原理圖如圖2-5所示。圖2-5電機驅動電路的原理圖電機驅動電路是由控制系統電路控制的，控制系統電路收到信號后，由單片機的運行和處理賦予驅動芯片L293D端口（EN12、EN34、IN1、IN2、IN3、IN4）邏輯電平，其中EN12控制右邊電機的轉動，EN34控制左邊電機的轉動；IN1、IN2、IN3、IN4控制電機的正反轉。經過實驗，VM電壓應該比VCC電壓高，否則有時會出現失控現象。L293D可直接的對電機進行控制，無須隔離電路。通過單片機的I/O輸入改變芯片控制端的電平，即可以對電機進行正反轉，停止的操作，非常方便，亦能滿足直流電機的大電流要求[8]。調試時在依照表6-1，用程序輸入對應的電平，能夠實現對應的動作，調試通過。表6-1是其使能、輸入引腳和輸出引腳的邏輯關系。表6-1其使能、輸入引腳和輸出引腳的邏輯關系6.6電源電路的調試1、接好電源電路后，在通電之前，首先用萬用表等工具，根據電源電路原理圖仔細檢查電源電路線路的正確性，并核對元器件的型號、規(guī)格和安裝是否符合要求。通過檢查確定無誤。[5]電源電路原理圖如圖4-1所示。圖4-1電源電路原理圖2、經過上述檢查確定無誤后，接通電源用萬用表仔細測量各點電位是否正常。通過測量各點的電位如下：U01=12.4VU02=4.8V3、經過以上兩步的檢查，通過所測的電位可知，該電源電路是正常工作的。接好紅外發(fā)射與接收電路后，在通電之前，首先用萬用表等工具，根據紅外發(fā)射與接收電路原理圖仔細檢查紅外發(fā)射與接收電路線路的正確性，特別是電源的走線，防止電源之間的短路和極性錯誤，并核對元器件的型號、規(guī)格和安裝是否符合要求。通過檢查確定無誤。[9]紅外發(fā)射與接收電路原理圖所示。圖6-2紅外發(fā)射與接收電路原理圖過上述檢查確定無誤后，接通電源后測量紅外發(fā)射與接收電路的各點電位，通過測量各點的電位如下表4-1所示：表4-1紅外發(fā)射與接收電路測試數據VAVB無遮擋時0.24V3.8V遮擋時0.67V0.02V3、由各點的電位可知，在紅外光發(fā)射與接收間的紅外線光路沒被遮擋時，調節(jié)RP1，使紅外發(fā)光二極管的工作電流限制在90mA之內，并保證其正常工作。由于A點的電壓小于0.35V，B點的電壓呈高電平，三極管處于截止狀態(tài)