谢嘉诚　安小雪　梁逸波　周奕飞　杨阳　马敏祺

【摘 要】针对目前洗鞋机在清洗过程中存在的鞋子容易发生形变、噪音过大和清洗不干净等问题，本文设计并制作了一款集固定、清洗、脱水、消毒功能为一体的自动布鞋洗鞋机。整机分机械和控制两大部分，其中机械部分包含鞋子固定装置、清洗装置、消毒装置等，采用三维制图软件对其进行建模仿真及干涉检查；控制部分使用stm32单片机控制烘干装置和消毒装置。测试机实验表明，与市场上的洗鞋机相比，本机在清洗过程中具备鞋子不易形变、噪声小和清洗效果好等功能。

【关键词】布鞋洗鞋机；Solidworks建模；固定装置；stm32单片机

中图分类号： TB472 文献标识码： A 文章编号：2095-2457（2018）08-0262-002

Design and Fabrication of a New Automatic Shoes Washing Machine

XIE Jia-cheng AN Xiao-xue LIANG Yi-bo ZHOU Yi-fei YANG Yang MA Min-qi

（Engineering Training Center， Shanghai University of Engineering Science， Shanghai Songjiang 201620， China）

【Abstract】In order to solve the problems that shoes in the cleaning process are easy to deform， excessive noise， and unclean cleaning，this paper designs and manufactures an automatic cloth washing machine that integrates fixing， cleaning，dewatering，and disinfecting functions. Shoe Machinery. The whole machine is divided into two parts： the machine and the control.The mechanical part includes the shoe fixing device， the cleaning device， the disinfection device，etc.The modeling and simulation and the interference check are performed by using the three-dimensional mapping software；the control part uses the stm32 single chip microcomputer to control the drying device and sterilize. Device.Test machine experiments show that compared with the shoe washing machine on the market，this machine has the functions of shoes that are not easy to deform，have little noise，and have good cleaning effect during the cleaning process.

【Key words】Cloth shoes washing machine；Solidworks modeling；Fixed device；Stm32 microcontroller

0 引言

随着城市生活节奏的加快，传统的布鞋清洗方法已不能满足人们日益提高的生活要求，人们对清洗鞋子有着更高的标准。而市场上现有洗鞋机大都存在以下两大问题，分别是不具备鞋子固定装置和没有消毒功能。在清洗过程中是直接将鞋子放入洗鞋筒中，这样做不仅使鞋子在清洗过程中容易变形，还会产生较大噪声，也无法确保鞋子被完全被清洗干净。不具备消毒功能，只是在清洗完成后由用户自行晒干，久而久之，大量鞋子交叉清洗容易产生真菌感染，给人们的双脚带来健康隐患。例如，上海某高校周边洗鞋店中使用的洗鞋机虽一次能清洗两双鞋，清洗效率高。但他们的设备不具备鞋子固定的功能，同时，也没有消毒功能。因此，本项目在原有洗鞋机的基础上拟研究一款集固定、清洗、脱水、消毒功能为一体的自动布鞋洗鞋机，该机器将极大的改善人们传统的布鞋清洗方式。

1 总体设计方案

新型自动布鞋洗鞋机主要由固定装置、清洗装置和消毒装置组成。整机的动力来源于单相异步电动机，使用交流电。具体工作过程为：将一双脏鞋分别装入鞋撑，取出在中轴内的四个滑块和夹子，用四个手机自拍杆夹子分别固定鞋尖和后跟，再放入滑块至中轴。然后，装入洗涤剂并进水至淹没中轴，按下启动开关定时，进行清洗。电动机可以正转反转来清洗布鞋，洗鞋桶的内壁附着刷子，刷子与布鞋摩擦。待清洗完毕后，将按钮旋至排水。待排水完毕后，再启动电动机，用于甩干布鞋。最后，启动消毒装置，对布鞋进行杀菌消毒。机械部分利用Solidworks 2017进行三维建模和干涉检查，以检测硬件装置装配的可行性。电气部分通过编译stm32单片机程序对电机及各装置进行控制。

2 机械结构

2.1 固定装置

根据布鞋的形状，设计为长方体中轴模型。将设计好的中轴模型利用尼龙材料经机械加工制作，具有质轻、强度高、耐磨性和较好的耐腐蚀性，是代替金属的好材料，也是重要的工程塑料。固定装置包括四个滑块、两个滑槽和四个夹子。滑块使用3D打印，做成T型，中间开有孔，便于用户在清洗前取出滑块将布鞋用夹子预先固定并放置。滑槽做成T型，长度控制在200mm。滑塊和中轴通过T型滑槽连接。因为布鞋的安装和取出是依靠人工实现的，假如该过程不方便，一定会给用户造成不小的麻烦。此外，将鞋夹通过14mm无头螺丝与滑块配合，一面两个夹子，以完成对布鞋的夹持操作。鞋夹用弹簧进行鞋子固定，两侧均可拉伸，确保各种尺码的布鞋有足够的夹持范围。最后，在板底部开M6孔以确保和原先的轴承固定。

2.2 清洗装置

清洗装置为一个圆筒结构，由以下部件组成：位于中心的主轴和围绕主轴的内壁，内壁上装有洗涤液和板刷。刷子为软毛刷，主要用来清洁鞋面部分，适合布鞋清洗。板刷通过螺丝与内壁固定。选用市面上常见的洗涤液。将洗涤液倒入内壁储液块，接水管进水直至淹没中轴顶部，开启按钮清洗，电动机带动中轴旋转，中轴带动布鞋旋转，与周围的毛刷摩擦从而达到清洗效果。正转后反转，如此循环往复。清洗结束后将按钮拨至排水，水由重力作用自动排出，结束清洗。

2.3 消毒装置

消毒装置采用功率为6瓦的无臭氧型紫外线灯管，在工作时不会产生臭氧以免引起身体不适。灯管安装在洗鞋机内部的顶部。供电方面，将洗鞋机的输入电压（220v）并联一路直接为其供电，另外一路电压经过稳压器由220v转化为5v对单片机进行供电，单片机同时起到开关设备的作用。控制程序详见控制程序设计。

3 控制程序设计

采用stm32单片机，其包括显示部分，按键部分和核心板。用户界面显示在单片机上的lcd屏上，打开控制系统按键，在用户界面，用户能看到当前的时间和洗鞋机内部的温度。由单片机根据温度判断执行消毒。当机器内部的温度高于一定值时，会自动关闭消毒装置。

4 结语展望

新型自动布鞋洗鞋机的产生，一定程度上缓解了噪音污染和鞋子形变的发生，其优势在集固定清洗消毒功能于一体，综合了机电一体化的设计思路。但是，一款优秀的洗鞋机应该兼顾各个方面，我们没有考虑环境资源的节约利用，例如水资源、电力的循环利用，另外，我们也没有考虑鞋底鞋内部的刷洗，以及烘干功能，仍需要继续研究。

【参考文献】

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[5]濮良贵，等.机械设计：第九版[M].北京：高等教育出版社，2017.