基于單向螺旋傳動的智能脫水裝置設計研究

江偉 涂家海 潘喜利

摘要：為解決雨傘上雨水破壞家庭環境設備等問題，結合螺旋傳動原理，研究了將螺旋傳動機構設計為單向螺旋傳動機構，利用單向螺旋傳動機構和杠桿機構實現了正向行程和反向行程，保持螺桿連續同向轉動，智能控制模塊實時監控雨傘脫水數據，研制了一種基于單向螺旋傳動機構的智能脫水裝置，適用于客廳、學生宿舍和酒店等各種場所。

關鍵詞：智能;脫水裝置;單向螺旋傳動機構;雨傘

中圖分類號：TH121;TK79 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2020）05-0008-01

0引言

下雨天使用雨傘后，雨傘的傘衣上會粘附有一定量的雨水?，F代城市家庭大部分居住在廳室房屋內，裝修豪華，地板常采用木質或毛毯等材料。當帶有雨水的雨傘進入屋內，會導致地板損壞，破壞家庭環境設施，部分學者雨傘脫水和烘干裝置，存在結構復雜等缺點，因此，本文研究設計了一種基于單向螺旋傳動機構的智能脫水裝置。

1智能脫水裝置的設計目標

為了防止粘附有雨水的雨傘破壞家庭環境，智能脫水裝置的主要設計目標是設計一種對雨傘脫水的智能脫水器。它的主要功能為存儲多把雨傘并對雨傘進行智能脫水，操作使用方便。

根據智能脫水裝置的設計目標，主要由存儲部分、脫水機構部分、智能控制模塊和輔助結構部分等組成，其中存儲部分的功能是用來存放雨傘;脫水機構部分的功能是利用傳動機構對雨傘進行脫水;智能控制模塊的功能是檢測雨傘的脫水情況并反饋給用戶;輔助結構部分的功能主要包括對脫離的雨水進行存儲，對脫水機構部分固定和輔助支撐等功能。

2智能脫水裝置的設計與實現

2.1智能脫水裝置的設計

智能脫水裝置的設計主要包含脫水傳動機構設計、智能控制模塊和輔助結構設計等三個方面，其設計過程如下。

2.1.1脫水傳動機構設計

脫水傳動機構設計使用UG NX9.O進行三維建模設計，智能脫水裝置主要由外箱體、儲水盒和雨水收集罩等主要零部件組成。

2.1.2智能控制模塊設計

智能控制模塊主要用于對雨傘的脫水情況進行監控并反饋給用戶，其原理如圖1所示。重量檢測傳感器實時檢測雨傘的重量數據并將數據傳遞給單片機，單片機對數據進行分析與判斷雨傘的脫水情況，當經過一段時間的脫水，預算的重量數據沒有任何變化時即判斷脫水完成，通過顯示模塊反饋給用戶脫水完成。

2.1.3智能脫水裝置的輔助結構設計

智能脫水裝置的輔助結構主要包含支撐系統、排水儲水系統和復位機構等零部件組成。支撐系統主要包含外箱體、內支撐架和支座等零部件，用于對脫水傳動機構起支撐和防護作用;排水儲水系統主要由排水管和儲水盒等零部件組成，用于對雨傘上的水進行收集和存儲;復位機構主要包含擺桿、復位彈簧和腳踏板等組成，其中腳踏板用于為正向行程（螺旋傳動）提供運行動力，復位彈簧用于為反向行程（復位）提供復位動力。

2.2智能脫水裝置的工作原理

智能脫水裝置的正向行程（螺旋傳動）工作原理：當用腳踩腳踏板時，腳踏板下移，擺桿繞支座擺動，推動螺母套上移，即傳動螺母端面齒和螺母套端面齒嚙合，傳動螺母和螺母套聯結為一個整體并上移;傳動螺母推動螺桿旋轉，螺桿帶動存放與脫水轉筒轉動，在離心力的作用下，存放在轉筒中的雨傘上的雨水與雨傘脫離，穿過轉筒壁上的孔，通過排水管流人儲水盒中。智能脫水裝置的反向行程（復位）工作原理：當腳松開腳踏板時，在復位彈簧的作用下，腳踏板下移，擺桿反向擺動，拉動螺母套下移，即傳動螺母端面齒和螺母套端面齒分離，傳動螺母繞螺桿旋轉并下移，對螺桿運動不產生任何影響（螺桿繼續沿原轉動方向旋轉），直至復位彈簧復位。如此反復給螺桿提供驅動力。當智能控制模塊的顯示模塊提示已脫水完成，即停止提供驅動力。

2.3智能脫水裝置主要零部件材料的選用

智能脫水裝置的主要零部件包含脫水傳動機構、復位機構和其它輔助結構等三個部分，材料及相關參數選用如下。

2.3.1脫水傳動機構材料及參數的選用

脫水傳動機構主要由轉筒、螺桿、螺母套和傳動螺母等零部件組成。轉筒可選用不銹鋼材料或塑料等材料制成并在轉筒圓柱面和底面加工一定尺寸的數個孔。螺桿、螺母套和傳動螺母選用不帶自鎖性的梯形螺紋，螺距可選用較大的螺距，材料可選用不銹鋼、塑料或尼龍等常用材料，根據實際需要螺桿外徑尺寸可選用6mm～12mm。

2.3.2復位機構材料及參數的選用

復位機構主要由擺桿和復位彈簧等零部件組成。為了增加擺桿強度和剛度，擺桿常選用不銹鋼材料。復位彈簧主要采用拉簧為主，根據計算腳踏力，拉簧可選用參數：外徑為6mm～12mm、長度為30mm～100mm、線徑為1mm-3mm。

3結論

為解決雨傘上雨水破壞家庭環境設備等問題，本文研制了一種基于單向螺旋傳動的智能脫水裝置。智能脫水裝置可存放于客廳、學生宿舍和酒店等各種場所的入口，存放多把雨傘并對雨傘進行智能脫水，具有結構簡單和操作靈活等特點，易于產品化，市場應用前景良好。